Degrell László 1980-ban (tehát a lemezjátszózás csúcs korszakában) kiadott Lemezjátszók és hanglemezek című könyvében mindössze egyetlen oldalt szentel az egész kérdéskörnek, az utóbbi időben mégis egyre többet beszélnek az analogisták a hangkar és a hangszedő közös, eredő rezonanciafrekvenciájának fontosságáról. Jogos ez? Tényleg ennyire mindent visz, hogy hány Hertzen rezonál egy konkrét hangszedő egy konkrét karba építve?

Bár vannak halk ellenvélemények, kialakult valamiféle szakmai konszenzus, hogy a hangkar és a hangszedő ideális eredő rezonancia frekvenciája 10 Hz. Ez a szép kerek szám pont úgy jött ki, mint a téli gumira váltásos „mesebeli” 7 fok, hogy „hát nagyjából ennyi” - szigorúan tudományos magyarázatra ne számítsunk.

Nem tudom, a való világban egyáltalán létezik-e olyan hangkar-hangszedő kombináció, aminek éppen 10.0 Hz-re esne az eredő rezonanciája, mindenesetre a legszigorúbb rezonanciamániások is megengednek egy szélesebb tartományt, szerintük 9-11 Hz között oké a dolog. A liberálisabbak szerint 8-12 Hz között is minden rendben van. Akik szerint ez a kérdés nem kifejezetten fontos, azok még kevésbé skrupulózusak – a lényeg, hogy ne alakuljon ki olyan gerjedés, ami kilöki a tűt a barázdából, illetve a rezonancia ne kerüljön a hallható tartományon belülre. 

Egyszerű fizika

A hangkar-hangszedő rezonancia egyszerű fizika. Képzeljünk el egy piacot, a piacon egy halas standot, a halas standon egy rugós mérleget, és a rugó végén egy halat. Ha a rugó lágy, mondjuk olyan, mint egy golyóstoll rugója, és egy hatkilós  pontyot akasztunk rá, akkor nem fog rugózni, mert a ponty lehúzza és kész. Ha a rugó merev, mondjuk kábé egy kamion tekercsrugója, és egy snecit akasztunk rá, akkor sem lesz rugózás, mert így a rugó meg sem mozdul.

A két szélsőség között a hal lágyan hullámzik a rugón. Ennek a le-föl mozgásnak van egy frekvenciája, amit a rugó keménysége és a ráakasztott hal tömege határoz meg. (Rugóállandó.)

A hangszedő – hangkar párosban a hangszedő felfüggesztése a „rugó,” ennek merevségét jellemzi az engedékenység nevű paraméter, a „hal” tömege, amit a rugóra akasztunk, pedig a hangszedőre nehezedő hangkar „effektív tömeg” nevű paramétere. A közös, eredő rezonancia frekvenciáját ez a két adat határozza meg.  

A lemez lejátszása során a hangkar-hangszedő eredő rezonanciafrekvenciája választópont. Az alacsonyabb frekvenciák (mondjuk egy lemez hullámossága vagy a lépés zaj) olyan mechanikai hatást jelentenek, amit a hangszedő nem rugóz ki - nem lesz belőlük audio jel. A magasabb frekvenciák viszont már rugózásra kényszerítik, azaz elektromos jelet keltenek a hangszedőben.

Minél magasabban van a rezonancia frekvencia, annál jobban ki tudja rugózni a lemez függőleges (hullám) vagy vízszintes (excentrikusság) egyenetlenségeit. A lemez hullámzásából eredő alacsony frekvenciás rezgés nem alakul át villamos jellé, nem terheli fölöslegesen az erősítőt, és nem leng tőle ki-be a hangszóró. Azaz a hullámzásból adódó lengéseket nagyobb arányban választja le a hasznos jelről.

Minél alacsonyabban van ugyanez a rezonancia frekvencia, annál több, a barázdákban lévő információt tud hanggá alakítani. A 20 Hz alatti átvitel nem csak az infrahangok miatt fontos (pl. teremhangok), de a hallható tartománynál szélesebb frekvencia átvitel fontos ahhoz, hogy a hallható tartományban aztán minél alacsonyabb legyen a fázistolás.

A fenti két, egymással ellentétes törekvés kompromisszuma az a bizonyos 10 Hz. Pontosabban a körülbelül 10 Hz, plusz-mínusz valamennyi.

Akkor számoljunk. Vagy inkább mérjünk. Vagy legalább találgassunk.

Az eredő rezonanciát egy képlettel számolhatjuk ki, aminek két változója van, a hangkar effektív tömege és a hangszedő engedékenysége. (Ugye a „hal” és a „rugó.”)

Kezdjük az effektív tömeggel. Fontos megérteni, hogy mi nem az effektív tömeg. Az effektív tömeg nem az a tömeg, amit a mérleg mutat, ha kiszereljük a kart és rátesszük a mérlegre. Az túl egyszerű lenne. Az effektív tömeg számított érték, aminek rengeteg változója van, és a mérleggel mérhető tömeg csak az egyik tényező. Fontosabb szempont a tömegek eloszlása. Egy petrencés rudat szerintem én is fel tudnék emelni – középen alányúlva. De ahhoz, hogy megmutassam vele, melyik út megyen itt Budára, már Toldi Miklós ereje kellene. (Tehetetlenség.)

Fel szokott még merülni, hogy nem mindegy-e a hangkar effektív tömege, amikor a tűt a barázdába úgyis az ellensúllyal beállított tűnyomóerő szorítja le. Ha a rugó és a végére biggyesztett hal a hangszedő engedékenységét illetve a hangkar effektív tömegét modellezték, a tűnyomóerő legyen a csintalan Pistike, aki jó erősen megrángatja szegény halat a rugó végén. Ha nagyon meghúzza, és úgy lövi ki, mint egy flippergolyót, a lengés amplitúdója megváltozik - de a frekvenciája akkor sem!

Az effektív tömeg a hangkar alkatrészeinek tömegének és azoknak a csapágytól mért távolságaiból következik, a számításhoz használt képlet a hangkar felépítésének bonyolultságával növekszik. 

Gyakorlatilag a legpontosabb értéket úgy kapnánk, ha végtelen szeletre vágnánk a hangkar karcsapágy előtti részét, minden szelet tömegét lemérnénk, és beszoroznánk a szelet karcsapágytól mért távolságával. De még így is kihagynánk a számításból pár tételt, például a szeleten belüli tömegeloszlást.

(Csak félve és csak zárójelben merem megjegyezni, hogy a csapágy túlfelén lévő ellensúly elvileg nem befolyásolná az effektív tömeget, de áttételesen mégis ezt teszi: az általunk forgalmazott Jelco hangkarok nagy részének (de nem mindegyiknek) csökken az effektív tömege, ha a gyárilag mellé csomagolt két ellensúly közül a nehezebbet használjuk.)

A dolog bonyolultságából következik, hogy az effektív tömeget egyébként nem is feltétlenül számolni szokták, inkább mérési eredményből visszakövetkeztetni. Azaz fognak egy mérőlemezt, egy ismert engedékenységű hangszedőt, és a mért rezonanciafrekvenciából visszakalkulálják az effektív tömeget.

Hát így.

A közös rezonancia frekvencia másik változójával, a hangszedő engedékenységével hasonló a helyzet. Azt is ki lehetne számolgatni, de éppen elég maratoni ez az írás így is, nem rabolnám a drága időtöket, szóval annak a módszertanával most ne foglalkozzunk. Ugyanis a gyakorlatban a leggyakrabban azt is a fenti módszerrel adják meg: tesztlemez, ismert effektív tömegű kar, mérés, visszakalkulálás.  

Micsoda? Tehát az effektív tömeget egy „ismert engedékenységű” hangszedővel mért értékből kalkulálják, az engedékenységet pedig egy „ismert effektív tömegű” hangkarral mért értékből?

Ezen a ponton merüljön fel a kétely, hogy itt azért nem valami gránit szilárdságú tudományos alapvetésről van szó.

További kételyek és aggodalmak

Láthatjuk, egy csomó bizonytalansági tényező már eleve benne van a pakliban, mert mind a számolással, mind a méréssel kapott eredmények pontossága legalábbis kérdéses. És akkor még nem beszéltünk két szintén reális ellenségről, a gyártási szórásról és az idővel változó paraméterekről. A hangszedő engedékenysége például a felfüggesztés anyagainak öregedésével csökken.

A fentiek ismeretében talán nem is meglepő, hogy a gyári paraméterekkel kitöltött „rezonancia-kalkulátorok” jövendölései nem mindig esnek egybe a mérésekkel. Ugyanott vagyunk, mint eddig: csak akkor tudjuk meg, pontosan hogyan viselkedik a hangszedő a rendszerünkben, ha kibontjuk, beszereljük, beállítjuk – és megmérjük. De ha már úgyis kicsomagoltuk a hangszedőt, inkább hallgassuk meg, és az alapján döntsünk.

(A fenti videóban 0:54 másodperc után remekül hallatszik és látszik, ahogy a hangszedő fokozatosan rezgésbe jön, berezonál a 9 Hz frekvencián, és az egész hangkart megrázza. Még oszcilloszkóp sem kell hozzá.)

Nem baj, ha nincs jó helyen, de ne legyen nagy

Hátra van még egy fontos kérdés: mi a fontosabb, a rezonancia frekvenciája, vagy a rezonancia erőssége? Más szóval, mi a jobb: egy „ideális” frekvenciájú, de magas rezonanciacsúcs, vagy egy olyan, ami ugyan kívül esik az „ideális” tartományon – de alacsony?

A hangkar gyártók mindenesetre igyekeznének a rezonanciát csillapítani. Már az ókori görögök is… akarom mondani már az ókori, és más alkatrészeiben kőbalta bonyolultságú NAD 5120 néplemezjátszó hangkarján is volt egy hangolható csillapítás, amivel a rezonanciát csökkentették – az ellensúly saját tömegét egy, a hangkar-hangszedő közös rezonancia frekvenciájára hangolható rugón keresztül használták fel (és ehhez mellékeltek egy táblázatot is, ami a kor népszerűbb hangszedőit sorolta fel), a csillapításról pedig egy szintén hangolható, szilikontartályba mártott rúd gondoskodott.

Az SME 3009/III karhoz is opció volt egy kis szilikonvályú, különböző méretű lapátokkal, sőt, a mai, modern Jelco karokban is van egy hasonló ötlet, ott is a karhoz mellékelt szilikon olajjal lehet ügyeskedni. Aggodalomra ad okot azonban, hogy függetlenül a tudományba vetett hitünktől, fülre akkor kapjuk a legjobb hangot, ha egyáltalán nem használjuk a szilikon csillapítást.

A puding és az ő próbája

A legfőbb érv a hangkar-hangszedő eredő rezonancia fetisizálása ellen az ellenpéldák sokasága – mindkét irányból. Léteznek olyan párosítások, amelyek ebből a szempontból ideálisak - csak sajnos rosszul szólnak együtt. Tapintatból nem írnék neveket. És szerencsére vannak olyan párosítások is, amiknek egyáltalán nem illene jól szólniuk, ha csak erre a paraméterre figyelnénk - valójában viszont problémamentes a kapcsolatuk. Egy ismerősöm Helius Orion karjában zenél egy Goldring Eroica LX. Az eredő rezonancia frekvenciájuk - Uram, irgalmazz! – 4, azaz négy Hz, iszonyú távol az ideálistól, mégis oda jár jó hangot hallani fél Tiszántúl audiofil lakossága.

A hangkar-hangszedő rezonancia ugyan mérlegelendő szempont a hangszedő kiválasztásánál, de nem érdemes túl nagy gondot csinálni belőle, különösen nem egyszerű lemezjátszók esetében, ahol a szerkezetek tökéletlenségéből adódó bármely más paraméter nagyobb jelentőségű lehet. Komolyabb lemezjátszók és rendszerek esetében érdemesebb a konkrét tapasztalatokra és a saját fülünkre hallgatni, semmint kalkulátorozni.