Magnetbandmaterial - damals und heute

[Peter Ruhrberg]

Nach längerer Pause mal wieder etwas aus dem Krefelder Messlabor :whistling:

Vor einigen Tagen bekam ich von unserem Forumskollegen Andreas zwei frisch aus USA importierte Proben zugeschickt, ein Capture 930 und ein ATR MDS-36. Hier zunächst die zugehörigen Datenblätter:

https://www.splicit.com/v/vspfiles/downl...o_tech.pdf

https://static1.squarespace.com/static/5...andard.pdf

Laut Herstellerangaben müssten beide Bandtypen eigentlich in der gleichen Liga spielen, während der Untersuchung zeigten sich jedoch gravierende, um nicht zu sagen grundsätzliche Unterschiede.

Zunächst die Basisdaten tabellarisch. Die Abkürzungen sind dieselben wie in meinen früheren Forumsbeiträgen, zusätzlich sind meine Referenzbandtypen für 38 und 19 aufgeführt.

Dazu einige Erläuterungen:
• Alle Spalten rechts der Bandgeschwindigkeit v (mit Ausnahme des Arbeitspunkts AP) enthalten dB-Werte.
• Die dB-Angaben der ersten Spalten (APR, S1, S10, S16) beziehen sich auf den jeweiligen Referenz-Bandtyp (für die Referenzen steht dort der Wert Null).
• Die dB-Werte der nächsten vier Spalten (M1/3, M10, M14, M16) beziehen sich auf den ARD-Stereo-Bezugspegel 514 nWb/m (der mit 0 dB angesetzt wird).
• Statt eines Zahlenwerts in den Spalten „DYN“ zeige ich später im Beitrag vergleichende Diagramme für Ruherauschen und Modulationsrauschen, die zur Art und subjektiv empfundenen „Färbung“ des Rauschens detaillierter Auskunft geben.

Die Abkürzungen bedeuten:
• D: Banddicke (also SP, LP, DP, TP)
• RSM: Farbe der Rückseitenmattierung, falls vorhanden
• RSD: Rückseitendruck
• AP: VM-Strom in mA
• APR: AP relativ zur Referenzcharge
• S1: Empfindlichkeit bei 1 kHz relativ zur Referenzcharge
• S10: bei 10 kHz
• S16: bei 16 kHz
• M1/3: Aussteuerbarkeit bei 1 kHz (3% Klirrfaktor)
• M10: bei 10 kHz (Sättigungspegel)
• M14: bei 14 kHz
• M16: bei 16 kHz



Als erstes fällt auf, dass ATR MDS-36 und Capture 930 in deutlich unterschiedlichen HF-Arbeitspunkten betrieben werden müssen (37 bzw. 57 mA), obwohl laut Datenblättern die Koerzitivfeldstärke ähnlich sein sollte. Sie können also nicht ohne Neueinmessung auf derselben Maschine eingesetzt werden.

Außerdem geben die ELA-Eigenschaften des Capture 930 schon bei der ersten Untersuchung ein bemerkenswert uneinheitliches Bild.

Oberste Priorität bei der Pigmententwicklung zumindest bei Studiobändern war von jeher, dass das Klirrfaktorminimum (wonach DIN/IEC-gemäß der Arbeitspunkt festgelegt wird) möglichst mit dem Minimum des Gleichfeldrauschens und dem Maximum der Empfindlichkeit für 1 kHz zusammenfällt. Beim Capture 930 jedoch findet sich ein extrem steilflankiges Klirrfaktorminimum erst bei 5 dB höherem VM-Strom als dem für maximale Empfindlichkeit bei 1 kHz, doch wird bei dieser Stromstärke die Höhenaussteuerbarkeit bereits drastisch verringert, besonders bei 19 cm/s.

Da das Gleichfeldrauschen des Capture 930 ohnehin ziemlich hoch liegt, habe ich – abweichend von meiner üblichen Praxis – auf dessen Minimum (und das 1kHz-Empfindlichkeitsmaximum) justiert, was aber wegen des nunmehr gestiegenen Klirrfaktors die Aussteuerbarkeit zu den Tiefen hin deutlich einschränkt: es kommt auf gerade mal +1,5 dB (re. 514 nWb/m) für 3% kubischen Klirrfaktor und liegt damit auf dem technischen Stand der frühen 1960er Jahre. Dies widerspricht auch dem Datenblatt, das eine Sättigungsremanenz auf dem Niveau des ATR (140 mT) angibt. Unverblümt formuliert ist das Capture 930 für Audiozwecke eigentlich ungeeignet, da seine bestmöglichen ELA-Eigenschaften nicht im selben Arbeitspunkt nutzbar sind.

Wie sich herausstellt, sind bei den äußerst dürftigen Angaben im Capture-Datenblatt auch einige Werte durcheinandergeraten. Für den Sättigungsbandfluss ist 1950 nWb/m angegeben, bei einer Sättigungsremanenz von 130 mT und einer Schichtdicke von 9 µm, was 0,4 mil entsprechen soll. Schon hier wurde ich stutzig, denn 0,4 mil entsprechen nach Adam Riese 10,16 µm. Der Sättigungsbandfluss ist noch falscher berechnet: Dieser ist das Produkt aus Sättigungsremanenz und Schichtdicke, was mit den angegebenen Werten nur 1170 nWb/m ergibt. Die tatsächlich nutzbare Remanenz (also Vollaussteuerung mit 3% Klirr) hängt ab von der Remanenzkurve des jeweiligen Bandtyps und liegt im Schnitt 4…5 dB darunter, was mit meinen Messergebnissen ziemlich genau übereinstimmt.

Das MDS-36 liegt bei 38 cm/s mit bis zu +7,5 dB (bei 1 kHz und 19 cm/s) 2 dB über meiner Referenz Agfa PER 528 (der früheren Bezugsbandleerteilcharge, deren Schicht 2 µm dicker ist) und etwa 1,5 dB über RTM LPR 90.

Für die Höhenaussteuerbarkeit bei 19 cm/s zeigt sich, dass das Capture 930 ausgeglichener ist als das ATR MDS-36 (was natürlich mit seiner geringen Tiefenaussteuerbarkeit zusammenhängt). Der Unterschied zwischen beiden Aussteuerbarkeitswerten (M1/3 und M16) beträgt beim Capture 10,5 dB. Beim ATR sind es schon 19,5 dB, was diesen Bandtyp für 19 cm/s eigentlich ungeeignet macht, von 9,5 cm/s ganz zu schweigen. Hier frage ich mich, für welche Bandgeschwindigkeit das MDS-36 eigentlich konzipiert wurde, denn 38 cm/s mit Langspielband ist eine eher selten anzutreffende Kombination.

Bei meiner Referenzcharge BASF LPR 35 von 1992 liegt die Differenz von Tiefen- und Höhenaussteuerbarkeit für 19 cm/s bei nur 6,5 dB, vergleichbare Einschränkungen wie beim ATR MDS-36 zeigen sich hier erst bei 9,5 cm/s.

Die NAB-Entzerrungsnorm entschärft die Situation geringfügig, da zur Aufzeichnung bei 19 cm/s die Höhen ca. 2,5 dB weniger angehoben werden brauchen als bei CCIR und darum das Verhältnis Tiefen- zu Höhenaussteuerbarkeit günstiger wird. (Ohnehin muss bei Aufzeichnung bassintensiver Programme aufgrund der NAB-Tiefenanhebung die allgemeine Aussteuerung abgesenkt werden, um Übersteuerungen zu vermeiden.)

Auch die Gleichmäßigkeitsprüfung fällt klar zugunsten des ATR MDS-36 aus, wie die Pegelschriebe zeigen:

ATR MDS-36


Capture 930


Zu kurzen Wellenlängen hin (16 kHz bei 19 cm/s) zeigt das Capture merkliche Unregelmäßigkeiten, die womöglich durch eine nicht-ideale Oberflächenvergütung (Kalandrierung) verursacht sind. Periodische Schwankungen, die auf unrund laufende Rollen Pumpenstöße beim Gießen etc. schließen lassen würden, waren bei beiden Proben nicht festzustellen.

Zum Vergleich ein EMTEC PER 528 aus 2003 (unter gleichen Messbedingungen):



Zu meinen Tests hinzugekommen ist ein Ruherausch- und Gleichfeldrauschspektrum (BN und DCN, ermittelt bei 38 cm/s & CCIR), das gewisse Rückschlüsse zur Gleichmäßigkeit von Pigment, Beguss und Oberflächenbehandlung ermöglicht. Auch in diesem Punkt unterscheiden sich beide Bandtypen drastisch, wie in diesen Schrieben zu sehen ist:

ATR MDS-36


Capture 930


Capture 930 ist also nicht nur um 6 dB geringer aussteuerbar, seine Ruhe- und Modulationsrauschwerte liegen auch um max. 10 dB höher als die des ATR MDS-36, was sich direkt auf die nutzbare Dynamik auswirkt.

Das erwähnte PER 528 liegt in seinem Ruherauschen etwa 3 dB über dem MDS-36, sein Gleichfeldrauschen liegt jedoch nochmals niedriger als bei diesem. Dies korreliert auch mit den Pegelschrieben, welche die Schichtunregelmäßigkeiten in anderer Form wiedergeben.



Wie eingangs erwähnt wurde bei Audiobändern für professionelle Anwendungszwecke das Minimum des Gleichfeldrauschens (früher Modulationsrauschen genannt) beim selben VM-Strombedarf angestrebt wie das Klirrfaktorminimum. (Was würden ein Audioband nützen, dessen bestmögliche Werte nicht gleichzeitig genutzt werden könnten?) Dies bedeutet, dass der Arbeitspunkt sich auch auf diese Weise messtechnisch (und falls notwendig auch rein gehörsmäßig) gut justieren lässt, sofern das Modulationsrausch-Minimum genügend scharf ausgebildet ist.

Hierfür braucht man aber nicht unbedingt Gleichstrom zu verwenden, wenn der dazu nötige Schaltungseingriff für den Anwender zu umständlich oder undurchführbar ist (mir ist keine Bandmaschine für Audiozwecke bekannt, die Gleichstrom an den Aufnahmekopf weiterleitet, was auch wenig Sinn ergäbe, da ein Gleichfeld mit Wiedergabeköpfen üblicher Bauart nicht abgetastet werden kann).

Statt dessen verwende ich die tiefste Frequenz, die der Aufnahmeverstärker unvermindert an den AK überträgt. Bei der M21 sind das 2 Hz (weswegen meine Diagramme auch nur das Spektrum oberhalb 20 Hz wiedergeben).

Um die Phänomene akustisch „greifbarer“ zu machen, habe ich mit dieser Anordnung auf ein Pyral LPR 35 eine kurze Demosignalfolge aufgezeichnet, zu hören in dieser als *.zip-gepackte mp3:
  Demo Modulationsrauschen auf LPR 35.zip (Größe: 453.04 KB / Downloads: 17) .

• betriebsmäßiges Bandrauschen im optimalen Arbeitspunkt, kein Audiosignal (ab hier „Pause“ genannt)
• Modulationsrauschen (MR) des 2-Hz-Sinus mit 514 nWb/m im optimalen Arbeitspunkt (AP)
• Pause
• MR 2 Hz, AP um 6 dB vermindert (entsprechend der Justage auf Doppelspielbänder der magnetophonen Frühzeit)
• Pause
• MR 2 Hz, AP um 3 dB erhöht [entsprechend der Justage für ein PER 528]
• Pause

Das Signal ist hoch verstärkt, nur der 2-Hz-Anteil ist steilflankig ausgefiltert, damit nicht etwa Lautsprechermembranen durch die Gegend fliegen.

Die zugehörigen Frequenzspektren:

Pyral LPR 35, AP 0 dB und -6dB


Pyral LPR 35, AP 0 dB und +3dB


Das Ruhegeräuschspektrum (mit „unbetöntem“ Band, wie es vor 50 Jahren so treffend hieß) habe ich in diesen Diagrammen weggelassen, weil es mir nur um die Unterschiede beim MR geht, sobald der Arbeitspunkt vom Optimum abweicht.

Ich denke aus den Kurven und der mp3-Kostprobe ist zu erkennen, dass mittels MR eine genaue AP-Justage lediglich nach Gehör möglich ist. Von beiden deutschen Magnetbandherstellern wurde dieses Verfahren gern als „Jugoslawien-Methode“ bezeichnet, als Notbehelf für diejenigen, die sich Messgeräte kaum leisten konnten. Was ich bis vor wenigen Jahren nicht wusste: Auch Telefunken hat bei seinen an die britische BBC gelieferten M15A auf deren Wunsch den Arbeitspunkt exakt in dieser Weise justiert, wie aus dieser
  M15A Nachrüstanweisung BBC ''Jugoslawienmethode''.pdf (Größe: 313.85 KB / Downloads: 41) hervorgeht, mit dem Unterschied, dass als Prüffrequenz 30 Hz verwendet wurde, eine für die M15A „problemlose“ Frequenz. Wie erwähnt verwende ich grundsätzlich die tiefste durch den Aufnahmezug unvermindert übertragene Frequenz, denn bei Vollaussteuerung (oder auch schon beim Bezugspegel) können deren Klirrfaktorprodukte störende Modulationsrausch-Anteile bereits unhörbar machen, da der psychoakustische Verdeckungseffekt so beschaffen ist, dass tiefe Frequenzanteile höherliegende leichter überdecken können als umgekehrt.

Nebenbei: Der BBC ist auch die zweite Bandberuhigungsrolle im KT-Träger vor dem Aufnahmekopf zu verdanken, mit der M15A im späten Fertigungszeitraum ausgerüstet wurden. Das Modulationsrauschen, welches durch Längsschwingungen des Bandes aufgrund der Reibung an den Führungen entsteht, wurde durch diese unscheinbare Zusatzeinrichtung merklich reduziert.

Grüße, Peter