A hanglemez-lejátszás sajátossága a rezonancia. A hanglemezek barázdáiba préselt apró mechanikus eltéréseket, rezonanciát előállítva (kvázi a muzsikát kiolvasva), át kell alakítani elektromos jelekké. A hangszedő-tűket és a tűszárakat már bemutattuk, kitárgyaltuk a jellegzetességeket, most a hangszedő, a hangkar és a phono-előerősítő jelének rezonancia összefüggései következnek. Ez a cikk érinti a hangkar-rezonancia összes releváns elméletét, megpróbáljuk érthetően elmagyarázni a precíz módszer mögött meghúzódó matematikát.
Miért fontos a hangszedő érzékenysége és a rezonancia? A hangszedő tű-szára csak bizonyos merevséggel rendelkezik, nagyjából rugóként működik és egy, a hangkart is magában foglaló komplett mechanikus rendszer része. A lemezjátszó hangkar és a hangszedő szubszonikus frekvencián rezonál, amely frekvencia függ a teljes hangkar (beleértve a shell hatását), a hangszedő és a rögzítő-csavarok effektív súlyától, valamint a hangszedő engedékenységétől (compliance). A hangszedő engedékenységének meg kell felelnie a hangkar tulajdonságainak, különben ez a rezonancia hangzsi problémákat okozhat. A rezonancia általában a hallható tartomány alatt van, de független ettől mindig problémákat okoz, mert interferenciába lép a kívülről érkező rezonanciákkal (a táncléptésekkel sőt, a túlzott basszus dübörgéssel), ha túl alacsony, vagy hatással lehet a hallható tartományra, ha túl magas.
A hangkar két dolgot végez egyszerre: 1. az egyik vége kellően stabil helyzetben van ahhoz, hogy a kar szabadon mozoghasson a vízszintes és függőleges tengelyeken. 2. Képes szabadon mozogni úgy, hogy amikor a hanglemez barázdái a lemez felületén a tengely felé haladnak, azt a kar követni tudja.
Mi az a hangkar rezonancia? A hangszedőben a hasznos jel a saját testéhez viszonyított mozgásból jön létre. Az ettől a mechanikus rendszertől elvárható feladat működik, a hangszedőket és a hangkarokat pontosan erre a feladatra tervezték. Attól még, hogy egy hangszedőnek teljesen merev a teste, és a kar két tengelyvonalon mozoghat, az egész rendszernek „rugózása” van. A különböző hangszedők engedékenység tekintetében eltérő értékkel rendelkeznek, mivel a felfüggesztés, és a shell tartása eltérő merevségű. A hangkar és a hangszedő kombinációjának rezonanciája magába foglalja mind a frekvenciát, mind az amplitúdót, ahol az induló rezgések a hangszedőn, a shell-en és a hangkaron keresztül terjednek. Itt fontos elkülöníteni a frekvencia és az amplitúdó fogalmát. A frekvencia azt jelzi, hogy mennyit, az amplitúdó pedig azt, hogy mekkorát. A rezonanciafrekvencia a hangszedő engedékenységének és a hangkar effektív tömegének szorzata – azaz, hogy a tű mekkora erőt „lát” ahhoz, hogy a hangkart mozgassa. A rezonancia amplitúdója a hangkar csillapításának szorzata. A kar-cső csillapítása, (olajcsillapítás stb.) nem befolyásolja a rezonancia frekvenciát, de csillapíthatja a rezonancia mértékét és ez egy, a lejátszásra gyakorolt hatás.
Hogyan mérjük a hangkar rezonanciáját? Egy adott hangkar rezonanciáját tesztfelvétel segítségével hallhatóvá lehet tenni. Általában az Ortofon tesztlemeze használatos, de sok tesztlemez elérhető, mind ugyanazt az eredményt adják. Az Ortofon teszt-lemezén vágott frekvencia-tartalom 20 Hz-ről 5 Hz-ig 1 000 Hz-es lépésekben található, amikor a hangszedő elkezd rezonálni, akkor az ingadozások jól hallhatóvá válnak sőt, azt is látni, hogy a hangszedő-test vibrál. A teszt kiemeli a hangszedő/hangkar kombináció rezonancia-frekvenciáját, de ha a jelet digitálisan rögzítjük, akkor a hullámforma amplitúdójának növekedésével a rezonancia-frekvenciát is meghatározhatjuk. A hangkar rezonanciáját az alábbi képlet adja meg, ahol Meff az effektív tömeg, a Compliance pedig a patron megfelelősége.
A hangkar rezonancia kiszámításához ismernünk kell a hangszedő engedékenységét és a hangkar effektív tömegét. Mint korábban említettük, az engedékenység a tűszár „rugalmasságát” jelző érték. A kar tényleges tömege az a tengelyhez viszonyított tömeg, (beleértve a belső kábelezést és a hangszedőt befogó shell tömegét) amelyet a hangszedő „lát”. A mérésekből és a számításokból arra a következtetésre jutunk, hogy az ideális önrezonancia tartomány 9 és 11 Hz közé is tehető, sőt még 8 és 12 Hz között is jó lenne. Bármi is legyen a rezonanciafrekvencia a rendszer érzékeny a rezonanciára és ki van téve ezeknek a frekvenciáknak. Nagy rezonanciájú kombinációk esetén a lejátszott zene bizonyos frekvencia-tartalma miatt a felvétel mélyhangjait befolyásolhatja, és akár a hangszedő hibás letapogatását is okozhatja. Alacsony rezonancia-frekvenciák esetén azonban a teljes lejátszó-rendszer érzékeny a léptekre, a motorzúgásra vagy a lemezjátszóban keletkező egyéb rezgésekre. Jó ötlet hozzávetőlegesen ismerni a lejátszó-rendszer korlátait, és azt, hogy milyen irányban lehet/kell javítani. Ha régi lemezjátszó áll rendelkezésre, figyelembe kell venni, hogy a kis- és a nagy tömegű hangkarok piaci aránya az 1980-as években megváltozott. Mivel a kis tömegű karok és a nagy kompatibilitású hangszedők népszerűek voltak inkább ezeket a típusokat gyártották, de a mai csúcskategóriás hangszedők jobban megfelelnek a közepes és a nagy tömegű hangkaroknak.
Egy hangszedő és a phono-előerősítő bemenete rezonáns szűrőt alkot, aminek a hallható tartományban lehetnek hatásai. A phono-előerősítő kapacitásának és impedanciájának a hangszedő induktivitásához való hozzáigazításával a rezonancia csúcs minimalizálható, vagy akár ki is küszöbölhető. A hangszedőt induktivitása és DC-ellenállása, a phono-előerősítőt a sönt-kapacitása és terhelési ellenállása reprezentálja. A kábel kapacitása szintén hozzájárul a teljes kapacitáshoz és értéke az eddigiekhez egyszerűen hozzáadható. Bár léteznek bonyolultabb modellek is, a hangszedőhöz és az elő-erősítőhöz szükséges további specifikációk beszerzése bonyolult. Jelenleg elég nehéz kitalálni az phono-előerősítő kapacitív terhelését, mivel sok gyártó ezt a fontos adatot a használati útmutatókban nem közli. Ha a műszaki paraméterek jól illeszkednek, akkor a frekvenciamenet közel lesz a lineárishoz.
A lejátszás maximális hangminőségének elérése szempontjából a hangszedő precíz beállítása nagyon fontos, de ez csak egy a sok lépés közül. A gömb alakú (más néven kúpos) tűk kevésbé érzékenyek a kar helyes beigazítására, mint a fejlettebb típusok, például az elliptikus, mikroridge, FineLine vagy Shibata metszésű tűkkel ellátott hangszedők. Ez nem azt jelenti, hogy könnyebben beállíthatók, viszont a legjobb eredmény elérése érdekében meg kell próbálni mindegyiket maximálisan jól beállítani. Ne feledkezzünk meg az antiskating, a függőleges nyomkövető erő (VTF), a függőleges követési szög (VTA), a tű érintési szöge és az azimut beállításáról! Gondosan végzett munkával – és, ha a hangkarok gyártási tűrései szűkek – jó eredményeket lehet elérni. Mint sok elmélet esetében, itt is szakadék tátong az elmélet és a gyakorlat között, megállapításait az éppen beállítás alatt lévő készülékre kell alkalmazni. Az, hogy végül mit hangzik jól, szubjektív kérdés, a hallgatási élmény létrejöttét sok különböző szempont befolyásolja. A hangkar rezonanciája csak egy része egy jó lemezjátszó-rendszernek.
