Cs. Kádár Péter - XXI. századi Diszkónika, 381. Még több hangot a barázdába! - Csak diszkréten

„A sztereó az otthonodba varázsolja a koncerttermet!” – hirdették a korabeli reklámok. A sztereó hangzás valóban varázslat, de a hangversenyek helyszíne a sztereótól sem költözik a lakásodba.

Az egyik oka ennek az, hogy a két hangsugárzó közötti néhány méteres távolság nem azonos a színpad 20 … 100 méteres szélességével, a másik, hogy a hangjelenségek nemcsak a szemünk előtt zajlanak le, hanem egy háromdimenziósnak érzékelt térben. A jelenlegi hangtechnikai eszközeinkkel ezt a hangteret semmilyen módon nem tudjuk leképezni, és úgy tűnik, még azokat a kezdetleges technikai megoldásokat sem tudjuk tartalommal kitölteni, amelyek többet tudnak, mint az analóg sztereó.

A hagyományos sztereónál többet nyújtó eljárásokra azonban a sztereó elterjedésével egyidejűleg, sőt, azt megelőzően is elég hamar igény támadt, hiszen a térbeliség lehetőségével mind az akusztikus és elektronikus szomorúzenei alkotások, mind a szórakoztató műfajok már régóta éltek. A négycsatornás szalagos és 2*4 sávos cartridge kazettás magnók az USA-ban és Japánban már a múlt század hatvanas éveinek végén elég jól fogytak.

 csd02

A hanglemezzel is kezdeni kellett valamit, ha továbbra is a magnó versenytársa akart maradni. Mielőtt azonban arról volna szó, amit ebben az ügyben műveltek, javaslom, hogy olvasd el ismét a sorozat 157. részét a kvadrofóniáról, röviden, a kvadróról!

 csd03

http://soulmusic.hu/diszkonika/cs-kadar-peter-xxi-szazadi-diszkonika-157-negyesfogat.html

Miután túlestél az ismétlésen, már tudod, hogy a feladat négy független hangcsatorna belepréselése volt a hanglemez barázdájába. Mégpedig úgy, hogy a hanglemezt sztereóban és monóban is le lehessen játszani anélkül, hogy egy eredetileg is sztereó vagy monó felvételhez képest – a térhatástól eltekintve – ne szóljon rosszabbul, vagyis sztereo- és monokompatibilis legyen. Két csatorna rögzítése még sikerült valahogyan, noha még nem elemeztem a sztereó hanglemez két barázdafalának lejátszásakor tapasztalható hibákat, csak jelzem, hogy ez sem tökéletes módszer. A négycsatornás követelmény azonban feltárta a mikrobarázdás lemez összes fogyatékosságát, s ezek már önmagában kemény akadályt jelentettek. Ám nem ez volt a fő gond, hanem az, hogy az egyes megoldások csaknem egyidejűleg jelentek meg a piacon, a vásárló nem tudott eligazodni közöttük, e rendszerek egyáltalán nem voltak kompatibilisek egymással sem, mindegyikhez más-más kütyü kellett, és a kvadró piac néhány év alatt összeomlott. Holott egy dologban egységes volt ez a piac: Négy erősítőt, négy hangsugárzót nagyobb üzlet eladni, mint kettőt, így aztán a különböző kvadró rendszerek minősége nem is érdekelte őket, csak szóljon valami a négy hangsugárzóból.

George Orwell Állatfarmja megtanította nekünk, hogy két láb rossz, négy láb jó.

A kvadró kudarcának története annak bizonyítéka, hogy egy lusta és kapzsi zeneipar elpazarolta ezt a példátlanul szerencsés korszakot, s bebizonyította, Orwell tévedett, állítása mégsem érvényes a hangszórókra: kettő jónak tűnt, négy pedig rossznak.

A hetvenes évek elején nem elsőként mutatkozott be, de minőségét tekintve a legjobb volt a japán JVC és némileg az USA-beli RCA közös fejlesztése, a CD-4.

 csd04

A CD itt nem a digitális hanglemez rövidítése, hanem „Compatible Discrete”-é, ami arra utal, hogy a rendszer mindvégig négy, elvileg teljes egészben önálló (diszkrét) csatornát használ, valamint sztereo- és monokompatibilis. Az ilyen rendszereket 4-4-4 kvadró rendszereknek hívják. Az eljárásban szinte mindent fölhasználtak, amit az analóg hangtechnikában addig föltaláltak. Az RCA a Quadradisc márkanevet adta a lemezeinek, amelyet aztán több cég is átvett.

 csd05

Az eljárás abból a felfedezésből indult ki, hogy egyes vinil lemezek barázdájában 50 kHz-es, sőt, olykor 80 kHz-es jeleket is találtak. Igaz, hogy ezek inkább torzítási termékek voltak, de azt bizonyították, hogy az analóg hanglemez felső sávhatára az ultrahang tartományban van valahol. Ám hiába tudunk a lemezre ilyen szapora rezgéseket vágni, ha nincs olyan hangszedő, amely képes le is játszani ezeket. Pedig pl. a Columbia (CBS) keresett ilyen hangszedőt, de nem talált, ezért lemondott a diszkrét kvadró fejlesztéséről. A JVC mérnökeinek zsenialitása abban rejlett, hogy teljes rendszerben gondolkodtak, így jutottak arra a felismerésre, hogy nemcsak magát a lemezt, hanem a hangszedőt is fejleszteni kell. Ha a CD-4 nem hozott volna más újdonságot, mint egy újfajta hangszedő tűt, már akkor is hálásan tekinthetnénk rá. Mivel a mikrobarázdás tűkkel külön fogok foglalkozni, most csak annyit, hogy ezt a tűt Sibatának (angol átírással Shibatának) hívják.

 csd06

A következő fotókon CD-4-es barázda látható. A bal oldalit Sibata tűvel játszották le 100-szor, 2 cN tűerővel. A jobb oldalit hagyományos, kúpos tűvel, 4,5 cN tűerővel rongálták, mindössze 25-ször.

 csd07

A JVC a sztereo- és monokompatibilitás érdekében a barázda egyik oldalába a bal első és a bal hátsó jel összegét farigcsálta, a másik oldalba pedig a jobb első és a jobb hátsó jel összegét. De mást is csinált a két oldalfallal. A baloldali összegjelet tartalmazó oldalban egy 30 kHz-es vivőre (ez látható sértetlenül a fenti kép bal oldalán) ráültette a bal első jel és a bal hátsó jel különbségét, a jobboldali összegjelet tartalmazó oldalban pedig egy másik 30 kHz-es vivőre ráültette a jobb első jel és a jobb hátsó jel különbségét.

 csd08

A következő fotó egy CD-4 lemez fénysávszélességét (lásd a sorozat 376. részét) mutatja. A moduláció széthúzza a sávot.

 csd09

Az eljárás ismerős lehet a sorozat előző részéből, amelyben sztereó lemezt próbáltak készíteni segédvivőre modulált eljárással. A CD-4 esetében négy jelünk van tehát:
1. bal első + bal hátsó;
2. bal első - bal hátsó;
3. jobb első + jobb hátsó;
4. jobb első - jobb hátsó.

Számtanból tudod, hogy ha egy zárójeles kifejezés előtt mínusz jel van, akkor a zárójelben szereplő tagok előjele fölcserélődik. Tehát ha a lemezt úgy akarjuk lejátszani, hogy mind a négy eredeti jelet megkapjuk, akkor:
a) a bal első jel 1.+2. = bal első + bal hátsó +(bal első - bal hátsó) = 2 bal első;
b) a bal hátsó jel 1.-2. = bal első + bal hátsó - (bal első - bal hátsó) = bal első + bal hátsó - bal első + bal hátsó = 2 bal hátsó;
c) a jobb első jel = 3. + 4. = jobb első + jobb hátsó + (jobb első - jobb hátsó) = 2 jobb első;
d) a jobb hátsó jel = 3. - 4. = jobb első + jobb hátsó - (jobb első - jobb hátsó) = jobb első + jobb hátsó - jobb első + jobb hátsó = 2 jobb hátsó.

Ez persze csak akkor volna igaz, ha a két különbségi jel erőssége, szintje azonos volna a két összegjelével, de a fenti ábrán látható, hogy a különbségi jelek 19 dB-vel lejjebb vannak, mint az összegjelek. Ennek az az oka, hogy a moduláció miatti magas frekvencián már nem lehet akkora jelet vágni, mint az alapsávban. Az eredeti jelek előállítása előtt tehát a különbségi jeleket 19 dB-vel erősíteni kell, ami majdnem 20 dB-s, tízszeres erősítés. De van itt más gond is. Mivel a különbségi jelek ilyen gyengék, várható, hogy jókora zajt visznek a végeredménybe. Emiatt a JVC úgy döntött, hogy a különbségi jeleket zajcsökkentővel szelídíti meg, hiszen a kazettás magnókhoz kifejlesztette már az ANRS zajcsökkentőt (lásd a sorozat 352. részét.) A kódolás előtt a két különbségi jel áthalad egy-egy ANRS kompresszora előtt, s a dekódolás máris bonyolultabbá vált, mert a négy eredeti jel visszaalakítása előtt a két különbségi jelet egy-egy ellen-ANRS-en, expanderen kell átkergetni.

Boncolgassunk tovább! Amint láthatod, 15 kHz fölött le kell vágni az alapsávi jeleket, mert különben belepofáznának a modulált jelekbe. Ez már önmagában se baba, mert ez azt jelenti, hogy a CD-4-es lemez nem tartalmazza a nagyon magas hangokat, csak kb. olyanokat, amilyeneket az URH sztereó adásokban hallhatsz, ugyanis ott is 15 kHz a felső sávhatár. Amikor a CD-4-et fejlesztették, már tudták, hogy nem csinálhatnak meredek szűrőt, mert akkor meg iszonyú fázis- és egyéb torzítási termékek rondítanának bele a hangba. Ahhoz viszont, hogy 18 kHz-nél se legyen zavar, olyan szűrőket használtak, amelyek már 10 kHz-nél enyhén vágni kezdtek.

És még nincs vége! A 30 kHz-re ültetett különbségi jelek sávjának egyik vége 18 kHz-nél van, tehát a vivőhöz képest 12 kHz-cel lejjebb. A másik vége 45 kHz-en, tehát 15 kHz-cel feljebb. Ez ugyanis egy egészen speciális moduláció, amelynek egyik oldalsávja kicsit el van nyomva. Ez némi torzítással jár, s hogy érdekesebb legyen az eljárás, a CD-4 különbségi jel modulációja olyan szögmoduláció, ami 80 Hz alatt és 6 kHz fölött frekvenciamoduláció, 80 Hz és 6 kHz között viszont fázismoduláció. Emlékeztetőül: Ha a vivő frekvenciájának változása arányos a moduláló jel nagyságával, akkor beszélünk frekvenciamodulációról.

 csd10a

Ha a vivő fázisának változása arányos a moduláló jel nagyságával, akkor beszélünk fázismodulációról.

 csd11a

A különbségi jel modulációja FM-PM-SSBFM-nek tekinthető, amelyben tehát az FM frekvenciamoduláció, a PM fázismoduláció, az SSBFM pedig arra utal, hogy a modulált jel alsó oldalsávjából lekaszáltak egy kicsit. Hogy miért ilyen bonyolult modulációt választott a JVC, arról van egy leírás valahol, de amennyit sikerült megértenem belőle, az a korabeli félvezető alkatrészek silányságára utal. Ezen azt kell érteni, hogy még nem léteztek olyan IC-k, amelyekkel elég stabil áramköröket lehetett volna gyártani, ezért közönséges tranzisztorokat használtak, viszont a szilícium planár pnp-k (lásd a sorozat 106 részét) még nem voltak kiforrottak.

Ha eddig nem akadtál el – őszinte elismerésem –, már csak egy kis finomság van hátra. Gondolj arra, hogy az alapsávi összegjelek minden különösebb akadály nélkül jönnek ki a hangszedőből, a különbségi jeleket azonban még demodulálni kell, és át kell verekedniük magukat az ANRS zajcsökkentőn, amely előtt még erősítik is őket. Ez némi időt igényel, kb. 40 μs-ot. Ahhoz tehát, hogy a négy eredeti jelre történő bontás fázishelyes legyen, az alapsávi összegjeleket 40 μs-mal késleltetni kell. A következő tömbvázlat összefoglalja az eddigieket, de hozzáteszem, hogy a négy kimenetre természetesen még RIAA korrektort kell csatlakoztatni.

 csd12

Az persze kérdés, hogy a késleltetést miért nem a hanglemez vágása során oldották meg, hiszen az ANRS és a modulátor akkor is késleltet, méghozzá kb. 80 μs-ot, és ezt a késleltetést kompenzálják is. Valószínűnek tartom, hogy már jelentős tranziens problémák voltak. Ugyanis a lemez vágásakor is az volt a gond, hogy nem létezett olyan vágófej, amelyik képes lett volna 45 kHz-es jelet esztergálni a mesterlemezbe. Ezért kitalálták, hogy nem teljes sebességgel, hanem egyharmaddal, később félsebességgel vágták a CD-4-et. A félsebességes vágás tehát szintén a CD-4 öröksége.

A CD-4 mérnöki szemmel nézve remekmű. Akkor is az, ha a hibátlan lejátszás csak teljesen tiszta, pormentes és nem vetemedett lemezzel lehetséges. Kezdetben csak korlátozott számú lejátszást viselt el a lemez még Sibata tűvel is, ezért az RCA egy keményebb lemezanyagot fejlesztett ki. Az erre vonatkozó szabadalmat 1974-ben nyújtották be. Az első lemez, amely ebből, a JVC által Super Vinylnek hívott műanyagból préseltek, a Hugó csodaországban címen jelent meg.

 csd13

Sok-sok évvel később a felvételt SACD-n is kiadták.

 csd14

Mint említettem, hogy a CD-4 lemezek lejátszása nagy figyelmet és elég jó berendezéseket igényelt. A lejátszó rendszer beállításának megkönnyítésére több kiadvány, általában kislemez is készült.

 csd15

E lemezeken több önálló barázda volt, vagyis egy-egy rész végén volt egy önzáró barázdamenet. Közülük a legértékesebb a 30 kHz-es, modulálatlan vivőt tartalmazó rész volt, ugyanis ha a lemezjátszó hangszedőjéhez kapcsolt dekóder ún. radar ledje folyamatosan égett, már nagyon nagy baj nem lehetett – legalábbis abban az értelemben nem, hogy a következő beállító és ellenőrző barázdákban a négy csatorna egymástól függetlenül szólalt meg.

A kufárok szerint a legnépszerűbb a JVC 4DD-5 típusú dekódere volt.

 csd16

Elöl semmit nem lehetett állítgatni rajta, a hátulján is csak két, az áthallást állítólag csökkentő gomb volt csavarhúzóval masszírozható. Ilyet használtunk a Magyar Rádióban is; soha, semmilyen gond nem volt vele, igaz, a belsejét nem szépészeti szempontok szerint szerelték.

 csd17

A későbbiekben a JVC több, otthoni felhasználásra ajánlott dekódert gyártott, de a stúdiókban dolgozókról sem feledkezett meg. Nekik készült 1975-ben a CD4-1000 típus. Akkoriban kb. 5 000 dollárért mérték, ma nem úsznád meg 30 ezer dollár alatt, ha kapható volna.

 csd18

Ezen már van néhány bizgentyű, ha eddig hiányzott. Például kikapcsolható az ANRS, változtatható a 30 kHz-es vivő érzékelési szintje, az alapsávi csatornák pedig nemcsak 40 μs-mal késleltethetők, hanem egy 11 fokozatú kapcsolóval változtatható ez az érték, legfeljebb ±25 μs-mal. A csatornák közötti áthallás csillapítása 30 dB is lehet (legalábbis 1 kHz-en), és van benne valami keresztmodulációs torzításcsökkentő hókuszpókusz, ami arra jó, hogy a maradék áthallásból származó torzítás kisebb legyen. 130 tranzisztort, 9 fetet, 26 diódát és 10 integrált áramkört gyömöszöltek bele. Nem annyira hordozható a cucc, mert 15 kg a tömege.

A Marantz CD 400 és 400 B típusát 1975-ben 140 dollárért mérték. Nagyjából ugyanazt tudja, mint a JVC otthoni típusai, de állítólag szebb volt a hangja.

 csd19

A Marantz ezt a dekódert egy rádióerősítőbe is beépítette. Gyönyörű monstrum volt a 4400 jelű dög, amelyet 1974-től 1978-ig gyártottak, és annak idején 1250 dollárért dobták utánad. Ma az ócskapiacokon 2000 dollár fölött mérik az alapváltozatot.

 csd20

Volt ebben minden frinc-franc, pl. szerencsére kikapcsolható Dolby FM zajcsökkentő, meg egy kis oszcilloszkóp, ami hangolásjelzőként és kvadró gonioszkópként (lásd a sorozat 90. részét) funkcionált. Külön 40 dollárért – mit számított az már – vezetékes távvezérlőt is dughattál a seggébe.

 csd21

Naná, hogy a JVC-nek is volt CD-4 dekóderrel egybeépített rádióerősítője, nem is egyetlen típus. Pl. ez:

 csd22

Főként Japánban készültek CD-4 dekódert is tartalmazó rádióerősítők.

 csd23

A lemezkiadók közül a CD-4-hez csatlakozott egyebek között az A&M, az Arista, az Atlantic, a Capricorn, az Elektra, a Fantasy, a Nonesuch, a Reprise, az United Artists és a Warner Bros. Európai céget nem találsz közöttük. A Discogson több száz CD-4 Quadradisc LP-t kínálnak, és tucatnyi SP-EP beállító lemezt.

 csd24

https://www.discogs.com/search/?q=CD-4+Quadradisc&type=all&type=all&page=2

Azonban használt CD-4-es lemez vásárlása igencsak lutri, mert nem tudhatod, hogy milyen tűvel játszották le. Az utolsó CD-4-es lemezeket 1976-ban gyártották, azonban a formátumot és annak érdemeit a 21. században sem felejtették el. A CD-4 egyik alkotója, Louis Dorren mérnök, muzsikus, feltaláló 2007-ben egy új, a korabelieknél sokkal jobb dekóder fejlesztésébe kezdett, egyszersmind számos titkot árult el a CD-4-ről.

 csd25

A munkáját nem tudta befejezni, mert 66 esztendősen, 2014. október 26-án vese- és szívelégtelenség következtében itt hagyott minket. Csuda egy pasi lehetett, még 2014-ben is hozzászólt kvadró fórumokhoz, tanácsokat adott és beszámolt arról, hogy hol tart. Barátságos, kedves, szerény, de bizakodó kommentárok voltak ezek. Az örökösei pedig baromállatok voltak. Semmi továbbit nem engedtek közölni, sőt, állítólag mindent megsemmisítettek.

Több próbálkozás is volt számítógépes, szoftveres CD-4 dekóderek emulálására. 2019-ben végre sikerült ilyet alkotnia a Pspatial Audio nevő szoftverfejlesztő cégnek, amit a Stereo Lab programcsomagjának részévé tettek. A szoftver csak Almán működik, s természetesen olyan lemezjátszó – lehetőleg közvetlen hajtású – kell hozzá, aminek hangszedője képes lejátszani a teljes, legalább 45 kHz-ig terjedő tartományt. Digitalizáláskor a mintavételi frekvenciának 96 kHz-nek kell lennie. A CD-4 dekódert is tartalmazó, „Audiophile” csomagot a kép alatti helyről töltheted le, miután legomboltak rólad 89,99 dollárt.

 csd26

http://pspatialaudio.com/download.htm

Mivel az én számítógépeim nem az Alma operációs rendszerét használják, hanem Linuxot és Windowst, nem tudom, mennyire jó ez a program. Ha viszont arra vagy kíváncsi, hogy milyen is a CD-4 hangzása, azt javaslom, ne olvassál róla semmit. Amerikai és japán teszteket azért ne, mert több bennük a reklám, mint a tárgyszerű vélemény, európait, s különösen németet meg azért ne, mert elképesztő módon hazudnak. Más eljárásokban voltak érdekeltek, a németországi, pontosabban, az akkori NSZK nagyvállalatok „szakemberei”; (sajnos, jól lefizetett vagy megzsarolt mérnökök is) azt próbálták bizonygatni, hogy a műfejes sztereó (lásd a sorozat 152. részét) többet tud, mint bármelyik kvadró eljárás, ideértve a CD-4-et is. Ami a magam tapasztalatait illeti, csak néhány CD-4-es lemezt tudtam meghallgatni, s mindegyikük japán gyártású volt. Az irány- és térleképzés nem volt rosszabb, mint a Magyar Rádió stúdiómagnóra rögzített felvételei – az oldalsó irányokkal sem a mi műsoraink, sem a CD-4 nem nagyon tudott mit kezdeni. Az egész hangzás azonban más volt. Kellemesen szellős, tág, kicsit tán túlzengetett – bár én utálom a mesterséges zengetést, kaptam is a fejemre többször, hogy túl szárazak a felvételeim. Ami leginkább feltűnt, az az ún. japán Hi-Fi. Ezen azt értem, hogy a japán hangzásideál a középmagas fölötti, úgy 5-6 kHz-nél kezdődő, de 10 kHz-nél véget érő magas hangok enyhe megemelése. Ettől még nem sziszeg a hang, de már pöppet cincog, mert viszont a mély dögösség hiányzik. Hangsúlyozom azonban, hogy ez ízlés kérdése, s tán annak a következménye is, hogy a japán beszédhang jóval magasabb, mint az európai.

Diszkrét kvadró nemcsak a CD-4 volt, hanem az UD-4 is. Ahhoz, hogy ennek lényegét megértsd, még futunk néhány kört.