Ликбез о виниле. Часть 1

Часть I

Технические вопросы

Система воспороизведения виниловых грампластнинок (далее LP) состоит из комбинации устройства вращения диска (turntable), тонарма (tonearm) и звукоснимателя (phono cartridge) , который преобразует механические колебания иглы в электрический сигнал, который может быть в дальнейшем усилен Вашей звуковоспроизводящей системой. Каждый из этих элементов в отдельности и их взаимодействие играют ключевую роль в получении качественного звуковоспроизведения на Вашей системе. Даже самые совершенные цифровые источники звуковоспроизведения не могут сравниться в музыкальности с хорошим LP проигрывателем, и в этом уверены тысячи аудиофилов со всех концов нашей планеты. Если в Вашей системе CD играет лучше винила, значит что-то не так в Вашей системе. Скорее всего Вы неправильно выбрали отдельные компоненты тракта или не смогли правильно отрегулировать Ваш LP проигрыватель. Возможно, что сочетание звукосниматель-тонарм-вертушка также неудачно.

Вообще замечу, что достигнуть хороших результатов с LP проигрывателем несравненно труднее и занимает куда больше времени нежели с каким-либо цифровым источником звука.

Кроме эзотерического подбора кабелей и художественной окраски CD диска зеленым фломастером придется напрячь мозги и для начала изучить несколько технических вопросов, знание которых позволит Вам осознано производить магические пасы руками над Вашим LP проигрывателем. И помните – Вам воздастся !!!

Основание, стол вертушки
(Turntable)

Является основным элементом вертушки, на котором устанавливаются практически все узлы и механизмы. От жесткости, массы и конструкции основания в значительной мере зависит уровень механических шумов (рокот) и качество воспроизведения. Часто применяются различные методы демпфирования и механической развязки между мотором, приводом диска и тонармом, а также применяются специальные амортизаторы для виброизоляции стола от воздействия внешних вибраций. Само основание часто выполняют очень массивным, а все поверхности покрывают специальными виброгасящими материалами. Иногда даже изготовляют корпус из акрила. В высококачественной вертушке как правило существует массивный корпус и субшасси, подвешенное к корпусу на амортизаторах. При этом часто двигатель крепится к корпусу а диск к субшасси. Такая схема применяется в пассиковых вертушках, позволяя виброизолировать диск и мотор. При этом субшасси может как опираться на дно основного корпуса, так и быть подвешенным на пружинах. Сам корпус так же стоит на виброгасящих опорах. Более того резонансные частоты амортизаторов выбираются различными не только по месту назначения, но и в различных направлениях (горизонтальном и вертикальном), позволяя тем самым максимально уменьшить механическую добротность системы подвеса. Сделать качественный стол – это сложная инженерия и искусство одновременно.

Диск, привод диска, подвес диска
(Platter, Platter bearing)

От качества изготовления диска в значительной степени зависит коэффициент детонации. Также очень важен материал, из которого выполнен сам диск. В лучших современных конструкциях это часто акрил или лексан. В более дешевых моделях применяют стекло или сплавы алюминия. Иногда диск изготовляют из нескольких частей, каждая из которых сделана из различных материалов с различными частотами собственных механических резонансов, что позволяет в значительной степени устранить призвуки самого диска. Так например в профессиональном проигрывателе EMT-930 сам маховик выполнен из специального сплава, сверху на него “одет” стальной диск, поверх которого пластиковый диск с мягким ворсистым матом. Кстати о матах – для тех кто не знает – это не ненормативная лексика, а всего лишь тонкий диск из резины или другого материала, обеспечивающий надежный механический контакт между диском и непосредственно пластинкой, что необходимо для передачи вращающего момента от диска – пластинке. Также мат в значительной степени поглощает собственные механические колебания пластинки, возникающие в материале из которого она изготовлена. Иногда для лучшего контакта пластинки с матом на шпиндель сверху одевают специальный груз-защелку (clamp) или даже притягивают ее вакуумной присоской. И о шпинделе – его диаметр должен быть 7,24 мм с допуском +0,05 –0,15мм. Также очень важно минимизировать биения диска, что обеспечивается за счет повышения класса точности сопряжения подшипник – ось диска и за счет удлинения втулки подшипника и оси. Вот почему в профессиональной технике и топ моделях бытовой прошлых лет можно найти огромный стакан высотой до 20 см залитый чуть ли не поллитром специального масла. А о качестве изготовления подшипников скольжения можно слагать легенды. Не каждый агрегат турбонаддува (автомобильного) может похвастаться такой точностью изготовления. Существует два основных типа подвеса диска – с нижней опорой (большинство моделей) и с верхней (SOTA) . Также иногда встречается магнитная (La Platine Verdier) или даже воздушная подушка.

Мотор и тип привода

Всего различают три типа привода – роликовый, пассиковый и прямой. Иногда применяют комбинированный – роликово-пассиковый тип привода. Моторы ставят самые разнообразные синхронные и асинхронные, а в вертушках с прямым приводом специальные сверхтихоходные, причем ротором может служить сам диск. Устройства регулировки частоты вращения бывают механические (EMT 930, Garrad 301, Thorens 124) и электронные (Denon DP59L с кварцевой стабилизацией) или отсутствовать вовсе (Rega Planar 3). Существует также два подхода в выборе мотора – либо очень слабый мотор, мощности которого недостаточно для начальной раскрутки диска, либо мощный мотор, который искусственно подтормаживается механическим тормозом. К сожалению во многих современных вертушках механический тормоз не применяется, это относится и к прямому приводу. Объясню чем это плохо. Дело в том что когда диск (маховик) раскрутится до номинальных оборотов, резко уменьшается нагрузка на мотор и все подшипники привода, Мотор некоторое время работает как бы в режиме холостого хода. При этом нередко возникает колебательный процесс резко увеличивающий мгновенное значение коэффициента детонации. Через некоторое время маховик теряет набранную скорость и снова нагружает мотор, опять происходят перераспределение нагрузок в подшипниках и как следствие мгновенные выбросы детонации. Потом все повторяется. И это чисто механика, а если добавить еще электронику. Этим недостатком практически не обладают вертушки со слабыми моторами, т.к. для них нагрузкой уже является момент трения в подшипниках и вертушки с мощными моторами с механическим тормозом. К сожалению первые гораздо больше подвержены влиянию внешних дестабилизирующих факторов. Вторые же слишком дороги в производстве, но по моему мнению роликовые вертушки с механическим тормозом и мощным мотором являются лучшими по звуку (EMT927, EMT930). Основным недостатком роликовых вертушек является жесткая связь вала мотора и диска и, как следствие, умопомрачительные требования к качеству изготовления всех узлов и выбору материала ролика. При малейших погрешностях в изготовлении значительно возрастает рокот и детонация. Все это очень дорого для массового производства и нашло применение только в лучших моделях профессиональной техники. К сожалению, несмотря на явный выигрыш в качестве звучания, дороговизна производства высококлассных роликовых вертушек привела к их полному исчезновению. На их место пришли пассиковые. Основным недостатком пассиковых вертушек, отрицательно сказывающиеся на качестве звуковоспроизведения, является сам пассик, в котором возникают колебательные процессы. От выбора материала пассика в сильной степени зависит коэффициент детонации. Да и моторы приходится применять низкооборотные, так как передаточное число пассиковой передачи ниже чем роликовой. Все это сместило частоты вибраций в более низкочастотную область, что плохо, так как для поглощения более низкочастотных колебаний требуются большие массы и более сложные демпферы. В референсных моделях применяют даже три мотора и два пассика (Voyd Reference), чтобы “размыть” механические резонансы привода. В результате стоимость таких вертушек достигает заоблачных высот и становится сравнима с ценой лучших роликовых. И стоило ли напрягаться ??? Признаю, что в массовом производстве ширпотреба пассик победил – рокот меньше и производство дешевле. Прямоприводные вертушки обсуждать не буду, так как даже лучшие профессиональные модели уступают в звучании аналогичным роликовым и пассиковым.

Звукосниматель
(Phono Cartridge)

Нас интересует два основных типа звукоснимателей – Moving Magnet (MM) или звукосниматель с подвижным магнитом и Moving Coil (MC) с подвижными катушками. Каждый звукосниматель обладает высокочастотным и низкочастотным механическим резонансами. Они ограничивают частотный диапазон сверху и снизу и оказывают влияние на износ иглы. Низкочастотный резонанс вызван взаимодействием суммарной массы звукоснимателя с тонармом и гибкостью подвижной системы. Высокочастотный резонанс определяется действующей массой подвижной системы ( по аналогии с неподрессоренными массами в подвеске автомобиля) и гибкостью материала виниловой пластинки. У большинства, но далеко не у всех, звукоснимателей низкочастотный резонанс находится ниже 15Гц а высокочастотный превышает 20 кГц. Вообще то чем выше гибкость подвижной системы тем лучше, тем точнее игла следует по канавке и тем большие ускорения может приобретать. Также тем меньшая прижимная сила требуется для обеспечения непрерывного следования по канавке, а, следовательно, меньше износ иглы и материала пластинки. У большинства современных звукоснимателей гибкость подвижной системы указывается в вертикальном и горизонтальном направлениях и часто бывает различной. Обычно эти значения лежат в диапазоне 8/8 до 20/20 mkM/mN соответственно. Итак, важнейшими показателями качества головки звукоснимателя являются гибкость подвижной системы и необходимая прижимная сила, которая у большинства звукоснимателей лежит в пределах 1,5 – 2,5 gr. Еще одним немаловажным параметром является собственный полный вес звукоснимателя, который может составлять от 4 до 30 gr. И попутно замечу, что этот вес должен соответствовать допустимому весу головки, указанному в паспорте на тонарм.

Оба типа MM и MC имеют один и тот же принцип действия, отличия ясны из названия. Головки MM обычно имеют выход от 2 до 8 mV , MC от 0.15 до 2.5 mV. Головки MM как правило имеют достаточно много витков в обмотках и должны нагружаться на 47 кОм и конденсатор 200-400 пФ. MC головки не критичны к емкости нагрузки. Масса подвижной системы у MM головок как правило выше, чем у MC и гибкость подвижной системы ниже.

Иглы и кантеливры

Кантеливр – это рычаг, на котором закреплена игла звукоснимателя. Резак (Cutter) устройства записи имеет всегда треугольное сечение. А вот формы иглы для воспроизведения бывают различны. К сожалению применение треугольной формы иглы(1) для воспроизведения недопустимо, так как из-за очень малой площади поверхности контакта, возникают очень большие силы, способные разрушить материал грампластинки.

Самая простая – сферическая форма иглы. Основное достоинство – высокая износостойкость и простота в изготовлении.

Бирадиальная игла с двумя фасками

Бирадиальная игла с двумя радиальными фасками

Бирадиальная игла с четырьмя фасками

Эллиптическая игла, по сравнению со сферической, обеспечивает в два раза более низкие искажения сигнала и более широкий спектр воспроизводимых частот. Также эта форма иглы менее подвержена так называемому питч-эффекту, или эффекту выдавливания иглы из канавки.

Дальнейшим развитием эллиптической формы иглы стали иглы типа microridge, Shibata, Line-contact, Fine-line, van den Hul, и hyperelliptical.

Игла типа Pramanik

Знаменитая Shibata

Гиперэллиптическая

Хорошая алмазная игла служит до 1000 часов, при условии правильной эксплуатации. Рекомендую Вам рассматривать Вашу иглу под микроскопом хотя бы через каждые 300-400 часов работы, иначе повреждение грампластинки неизбежно!

Кантеливр – очень важная деталь звукоснимателя. Он должен одновременно отвечать ряду противоречивых требований – быть очень легким, жестким и не иметь собственных резонансов. Чем легче кантеливр, тем ниже масса подвижной системы и тем лучше игла следует по канавке. Поэтому в высококачественных головках кантеливр изготавливают из редких, даже экзотических материалов – бора, алмаза, бериллия, титана, керамики, сапфира. Кантеливр часто изготовляют полым внутри и заполняют его специальным демпфирующим материалом. Кантеливр крепится на специальном упругом подвесе, механические свойства которого стабилизируются через 100-150 часов с начала эксплуатации. Это так называемое время приработки (break-in time), по истечении которого улучшается звучание звукоснимателя.

Тонарм
(Tonearm)

Бывают двух типов – поворотные (pivoted) и тангенциальные (tangential-tracking). Поворотные тонармы характеризуются ошибкой следования (tracking error) . Эта ошибка компенсируется путем поворота и смещения части тонарма (offset) . Такие тонармы бывают в форме буквы “J” или “S”. У современных тонармов горизонтальный угол коррекции составляет 20-27 град., что обеспечивает минимальную ошибку следования. Из-за этого смещения возникает эффект , называемый скольжением (skating) стремящийся сместить тонарм к центру проигрываемой пластинки. Для его компенсации применяют специальные механизмы антискейтинга (anti-skatting). Если неправильно отрегулировать антискейтинг, игла будет оказывать неодинаковое давление на внутреннюю и внешнюю поверхности канавки, что неизбежно приведет к искажениям сигнала.

Казалось бы от всех этих недостатков и проблем избавлены тангенциальные тонармы. Но это совсем не так. У тангенциальных тонармов значительно больше так называемая горизонтальная масса, которая значительно выше, чем у поворотных тонармов, тем самым у тангенциального тонарма очень разные моменты инерции в горизонтальной и вертикальной плоскостях, что неизбежно ведет к искажениям звуковоспроизведения. У поворотного тонарма моменты инерции если не одинаковые, то ,по крайней мере, очень близки. Тангенциальные тонармы гораздо более сложны в настройке и конструкции подвеса, требуют наличия сложной системы сервопривода, который в свою очередь имеет свои ошибки слежения. Единственным решением является отказ от сервопривода и подвес тангенциального тонарма на воздушной подушке, что крайне дорого и ненадежно, а также требует частого обслуживания.

Рассмотрим поближе поворотный тонарм. Его составными частями являются противовес (counterweight) , подвес (bearing), трубка (arm tube) и головка звукоснимателя. Одним из важнейших частей тонарма является его подвес. Он должен обеспечивать минимальное трение и не влиять на перемещения тонарма. Одновременно он должен быть исключительно стабильным и жестким. Это достаточно противоречивые условия и искусство конструирования тонарма заключается в нахождении приемлемого компромисса. Различают так называемый gimball и unipivot системы подвеса. Первый применяется в гироскопах и чем-то похож на карданный шарнир, второй похож на автомобильную шаровую опору, только очень маленькую. Первый тип подвеса применяется фирмой SME, второй фирмой Graham. Трубка тонарма должна быть одновременно жесткой, легкой , устойчивой к вибрациям и обладать вибропоглащающими свойствами. Для трубки тонармов используют различные материалы от алюминия до карбоновых комозитов. Часто применяют дополнительные покрытия из различных материалов для подавления резонансных явлений в основном материале. Эффективная масса тонарма очень тщательно подбирается из условия соблюдения баланса между способностью удерживать картридж определенной массы в квазистатическом положении и в то же время успевать отслеживать большие неровности и коробления грампластинки. Неправильная конструкция тонарма или установка картриджа с неподходящим весом может приводить к слабозатухающим колебательным процессам и даже к прыганью тонарма. Такой эффект наблюдается в недорогом тонарме RB-300 в сочетании с головками Grado. К сожалению ни тонарм ни подвес кантеливра головки не обладают достаточными демпфирующими свойствами и при преодолении неровностей покоробленной пластинки в этой системе возникают паразитные колебания, видимые глазом, слышимые ухом, а в критической ситуации это приводит к перескакиванию на соседнюю дорожку и порче пластинки. Поэтому подбор комбинации тонарм-картридж является очень ответственным делом и покупая головку надо обязательно поинтересоваться, подходит ли она к Вашему тонарму по допустимому весу.

Эффективная длина тонарма (effective length) это расстояние от точки подвеса тонарма до вертикальной линии, проведенной через иглу звукоснимателя. В современных конструкциях она колеблется от 185 до 230 мм. Самый длинный тонарм имел эффективную длину 535 мм и был изготовлен американской фирмой Volpar. Также есть еще один важный размер – установочная база – расстояние от оси вращения шпинделя до точки подвеса тонарма. В настоящее время общеприняты три базы 175+2мм, 195+2мм, 215+2мм. Но встречаются и большие размеры базы, например у профессиональных вертушек EMT и тонармов Ortofon.