Сучасні програвачі вінілу - прилади високої точності. частина 2

Тонарм. 

 

Завданням тонарма вінілового програвача є позиціонування голки звукознімача на звуковій доріжці грамплатівки. Слово позиціонування на увазі її переміщення від краю до центру грамплатівки, а також забезпечення необхідного кута між голкою і грамплатівки.

Тонарм складається з трубки, поворотного механізму, регулятора притискної сили, компенсатора скочується сили і майданчики для установки звукознімача. Як ми вже говорили, все вузли вінілового програвача є дуже відповідальними, але конструкція тонарма, мабуть, найскладніша з точки зору механіки.

Для того щоб зрозуміти, якими механічними характеристиками повинен володіти тонарм, давайте подивимося, які перешкоди впливають на нього при відтворенні пластинки. Вірніше буде сказати, що ці перешкоди впливають не тільки на тонарм, а на всю коливальну систему, яку він утворює разом з головкою звукознімача і її рухомий системою.

З одного боку на неї впливають джерела низькочастотних вібрацій, такі як вигини і ексцентриситет пластинки (коли отвір не збігається в точності з її геометричним центром), вібрації, викликані обертанням підшипника, а також зовнішні вібрації з боку підлоги або стін, які передаються на програвач. Частота цих вібрацій лежить в інфранізкочастотние області (менше 8 Гц), а отже резонансна частота коливальної системи тонарм-звукознімач-рухома система повинна бути вище цього значення. З іншого боку, на голку звукознімача передаються коливання від звукової доріжки грамплатівки, які намагаються розгойдати коливальну систему тонарма зі звуковими частотами (тобто від 20 Гц і вище). Це означає, що резонансна частота коливальної системи тонарм-звукознімач-рухома система повинна бути нижче звукових частот. В іншому випадку програвач матиме різке зниження віддачі на басах. Мистецтво виробника якісних тонарма якраз і полягає в тому, щоб їх вироби мали правильними резонансними характеристиками, тобто мали частоти власних резонансів, що лежать в області між зазначеними вище значеннями.

Крім розрахунку власної резонансної частоти тонарма виробник повинен також подбати і про хороших віброгасильних властивості самої трубки тонарма. Вона ні в якому разі не повинна передавати вібрації від шасі до рухливої ​​системи звукознімача, а також повинна бути досить жорсткою для того, щоб не чинити власного впливу на відтворення звуку.

Кутові спотворення:

Давайте розглянемо ще раз, яким чином проводиться запис фонограми на майстер-диск, з якого згодом тиражуються грамплатівки. Звукова доріжка нарізається на поверхні диска різцем, який рухається строго уздовж радіуса пластинки, тобто по лінії, що проходить через її центр. Як ви пам'ятаєте, різець при стереофонічного запису робить складні коливальні рухи, модулюючи кожну сторону звукової доріжки сигналом одного з відповідних каналів. При відтворенні грамплатівки на програвачі, обладнаному поворотним тонармом, голка не може рухатися строго уздовж радіуса пластинки. Вона описує дугу з центром в точці кріплення тонарма на шасі програвача. Це означає, що кут, під яким голка заходить в звукову доріжку відрізняється від кута, під яким встановлюється різець рекордера. Це явище призводить до того, що звучання різних каналів стає неузгоджені. У цьому випадку кожна зі сторін голки реагує на модуляції звукової доріжки, записані різцем для різних моментів часу. Чим більше кут між напрямком заходу голки в звукову доріжку і дотичній до неї в цій точці, тим сильніше буде виражена розбалансування каналів, яка призведе до втрати коректності передачі звукового простору.

Для того щоб позбутися від цього неприємного явища, яке називається кутовими спотвореннями, було запропоновано безліч рішень. Найбільш цікаве з них - застосування так званого тангенціального тонарма, в якому звукознімач ковзає по спеціальній штанзі, встановленої вздовж радіуса грамплатівки. На жаль, така конструкція - вельми складна і вимагає або застосування спеціального сервоприводу для звукознімача, або інших пристроїв, що забезпечують пересування звукознімача уздовж штанги практично без тертя.

Інший варіант - застосування зчленованого тонарма, який має додаткове зчленування, що дозволяє змінювати кут позиціонування головки звукознімача в залежності від кута повороту тонарма. На жаль, така конструкція через застосування додаткових вузлів має істотно гіршими віброрезонанснимі властивостями в порівнянні з традиційними поворотними тонарма. Незважаючи на наявність кутових спотворень, поворотні тонарм все ж є найпоширенішими на сьогоднішній день. Для того щоб знизити ці спотворення виробники часто роблять тонарм зігнутої форми, розраховуючи її таким чином, щоб ці спотворення були рівні нулю приблизно в середній частині відтворюється грамплатівки.

Ще один варіант - застосування дуже довгих тонарма, які дозволяють довести кутові спотворення до рекордно малих значень.

Тонарм зігнутої форми застосовуються для мінімізації кутових спотворень, обумовлених різними кутами заходу голки в звукову доріжку і різця при записі

скейтинг:

Застосування тонарма зігнутої форми призводить до однієї не цілком очевидною, але, тим не менш, цілком реальну проблему, яка називається скейтінг або скочується сила. При обертанні пластинки на голку звукознімача діє сила тертя, яка спрямована по дотичній до звукової доріжки в точці контакту з голкою звукознімача. Та обставина, що тонарм має вигнуту форму, призводить до того, що напрямок дотичної відрізняється від паралелі до трубки тонарма, в результаті чого на тонарм діє сила, що має складову, спрямовану до центру пластинки. Ця складова називається скочується силою.

Скочується сила прагне повернути тонарм до центру пластинки. В результаті дії скочується сили голка звукознімача відчуває різний тиск з боку стінок звуковий канавки - більш сильне з боку внутрішньої стінки і менш - з боку зовнішньої. В результаті цього рівень звуку, а також його детальність і опрацювання в різних каналах можуть відрізнятися. Щоб цього не відбувалося, програвачі обладнуються компенсаторами скочується сили (антіскейтінгом), тобто такими пристроями, які забезпечують зусилля рівне по величині, але протилежно спрямоване по відношенню до скочується силі.

Серед основних типів подібних пристроїв можна назвати грузик, що підвішується на нитці зі зворотного боку тонарма, пружинний антіскейтінг, де зворотне зусилля забезпечується за допомогою пружин, а також магнітний, де воно виникає за рахунок взаємодії двох магнітів.

Поворотна система тонарма:

очевидно, що обертання тонарма як в горизонтальній, так і у вертикальній площинах має відбуватися абсолютно вільно. Опір обертанню в будь-який з цих площин негайно позначиться на правильності зчитування звукової інформації з доріжки грамплатівки, тому конструкції поворотного вузла виробники приділяють дуже висока увага.

Для його конструювання як правило застосовуються підшипники великих розмірів, кульки яких виконуються з виключно твердих матеріалів і підлягають ретельній полірування для того, щоб уникнути найменших шорсткостей, здатних вплинути на плавне і рівномірне обертання вузла.

Поворотна система тонарма являє собою досить складний механічний пристрій

балансування:

Голка звукознімача повинна надавати строго вивірене тиск на звукову доріжку при відтворенні. Перевищення цього тиску може призвести до руйнування звукової доріжки. Крім того, відхилення цього тиску від розрахункових значень призводить до того, що контакт голки відбувається зі стінками канавки не в розрахункових точках, а в будь-яких інших, що викличе появу спотворень в відтворюваному звуці.

Для правильної установки балансу тонарма більшість виробників передбачають наявність спеціального противаги, встановленого за поворотним механізмом. Регулюючи положення вантажу противаги можна з високою точністю регулювати тиск голки на звукову доріжку. Для цього більшість вантажів забезпечуються спеціальною шкалою. Остаточно тиск голки звукознімача на платівку найкраще відрегулювати за допомогою спеціально випускаються електронних ваг високої точності.

звукознімач

Завданням звукознімача вінілового програвача є перетворення механічних коливань голки, викликаних її переміщенням уздовж модульованої звукової доріжки, в електричні коливання, які потім потрапляють на підсилювач і акустичні системи для відтворення. За довгу історію розвитку вінілової записи було запропоновано безліч конструкцій звукознімачів, наприклад, п'єзоелектричні (в яких електричний струм генерується пьезокристалом, сполученим з голкою), ємнісні і навіть фотоелектричні. Всі ці конструкції мають певні переваги, але все ж найбільш поширеними стали електромагнітні звукові перетворювачі, які складаються з звукової котушки і магніту.

MM і MC-головки:

Залежно від особливостей конструкції магнітні головки звукознімачів підрозділяються на MM (тобто moving magnet) і MC (moving coil), тобто конструкції з рухомим магнітом і з рухомою котушкою відповідно.

В апаратурі початкового і середнього класів в переважній більшості випадків Користуйтесь звукосниматели з рухомим магнітом. У цій конструкції иглодержатель з'єднаний з магнітом, до якого і передаються його коливання. Змінне магнітне поле рухомого магніту є джерелом електрорушійної сили в нерухомо закріпленої котушці індуктивності. Котушки з рухомим магнітом мають ряд конструктивних переваг. Вони відносно прості у виготовленні і мають досить високі значення вихідної напруги (близько 0,8 мВ). Це досягається за рахунок того, що нерухому котушку можна зробити досить великий, тобто з великою кількістю витків. Мінус головок типу ММ полягає в тому, що для їх роботи потрібні чималі за розмірами магніти. Застосування великих магнітів збільшує інертність рухомий системи звукознімача, а отже знижує динаміку відтворення, дозвіл на високих частотах, а також поділ каналів. Крім того, головки ММ вельми чутливі до характеристик навантаження, що висуває додаткові умови до вхідних опору і ємності Фонокоректори.

Розглянемо тепер звукову головку типу МС, тобто таку головку, в якій ЕРС в котушці виникає за рахунок переміщення самої котушки в постійному полі магніту. За рахунок того, що магніт тут нерухомий, його можна зробити досить великим без втрати динаміки та дозволу відтворення. Переміщення котушок не впливає на поле магніту на відміну від ММ-головок, тому поле весь час залишається однорідним, дозволяючи таким чином звести до мінімуму звукові спотворення. Мініатюрні звукові котушки зовсім незначно збільшують інертність рухомий системи звукознімача, за рахунок чого досягаються набагато кращі характеристики в області відтворення високих частот, а також краще розділення сигналів в стереоканалах. Мінусом головок типу МС можна вважати значно менше значення вихідного напруга в порівнянні з ММ головками, яке не дозволяє безпосередньо підключати їх до входу Фонокоректори, а вимагає застосування додаткового підвищувального трансформатора. Крім того, при настільки малих значеннях вихідного сигналу необхідна дуже ретельна екранування від паразитних наведень. Якщо в ММ-голівках заміна голки, як правило, проводиться разом з магнітом, що спрощує цю процедуру в домашніх умовах, то для заміни голки в звукознімачах з рухомою котушкою їх часто доводиться віддавати в сервісний центр або навіть посилати виробнику.

Незважаючи ні на що в даний час звукові характеристики МС-головок істотно перевершують ММ-конструкції, і програвачі високого класу найчастіше комплектуються саме ними.

В обох випадках для передачі коливань голки звукознімача до рухомим елементам електромеханічного перетворювача призначене додаткова ланка, яке називається голкотримач. Як випливає з назви, до одного з його кінців кріпиться голка, а до іншого магніт або котушки індуктивності (в залежності від конструкції звукознімача). Голкотримач повинен бути максимально жорстким (для того, щоб в точності передавати всі коливання голки рухомий системі звукознімача) і в той же час легким для зниження інерційності всієї рухомої системи. Для досягнення цих характеристик виробники йдуть на всілякі хитрощі, часом застосовуючи для виробництва голкотримачі зовсім екзотичні матеріали.

голка:

Голка звукознімача знаходиться в безпосередньому контакті зі звуковим носієм, тобто з грамплатівки. Вона також є і самим першою ланкою в тракті звуковідтворення. Ваша аудіосистема відтворить саме ту інформацію, яку вдалося вважати голці, тому до конструкції голок пред'являються не просто високі, а найвищі вимоги. Виконання цих вимог ускладнюється тим, що голка звукознімача повинна мати мікроскопічні розміри, але при цьому мати ретельно вивірену форму і володіти рядом фізичних параметрів, які диктуються вимогами отримання якісного звуку. Ось чому проектування і виробництво голок для сучасних звукознімачів - це без перебільшення ювелірна робота, що вимагає від виробника абсолютної бездоганності.

Епітет «ювелірна робота» підходить до процесу виготовлення голок ще і з тієї причини, що в якості матеріалів для їх виробництва найкраще підходять такі кристали, як алмаз і сапфір. Вони мають високу твердість і повільно сточуються в процесі експлуатації.

Зносостійкість голки дуже важлива не тільки для отримання звуку хорошої якості, але і для збереження самих записів. Справа в тому, що на поверхні сточеними голки можуть виникати шорсткості або гострі ріжучі кромки, які цілком в змозі зашкодити модульовану звукову канавку. Крім того, при сточуванні голки утворюється дрібна крихта, яка осідає в звуковий канавці і, будучи, по суті, чудовим абразивом, вносить свій внесок у руйнування модульованих поверхонь її стінок.

Найпростіші у виробництві і недорогі голки мають в розрізі сферичну форму. При тій щільності, з якою зараз записуються грамплатівки, необхідно, щоб зона контакту голки зі стінками модульованої доріжки мала зникаюче малі розміри (близько 10 мкм). Застосування таких тонких голок пред'являє, до речі, підвищені вимоги до виробництва самих грамплатівок - вони повинні добре протистояти короткочасних навантажень, зберігаючи форму доріжок.

Прості у виготовленні сферичні голки, на жаль, мають і певними недоліками. При відтворенні звуку високої частоти, записаного з високим рівнем, голка не може відстежити всі вигини модульованої канавки, в результаті чого відбувається втрата музичної інформації і розбалансування каналів. Крім того, в деяких ситуаціях голка входить в контакт не з тими ділянками, які були записані різцем для поточного моменту часу, а з іншими. При цьому ділянки на правій і лівій стінках канавки, з якими контактує голка, можуть відповідати різним моментам часу. Що при цьому відбувається зі звуком, ви можете здогадатися самі. Ні про яку точність побудови звукового простору мови вже бути не може.

Зношені голки призводять до відхилення точки контакту зі стінками звукової доріжки від розрахункової

Сферичні голки не завжди можуть огинати сильно модульовані ділянки звукової доріжки

Для того щоб в тій чи іншій мірі усунути цей недолік було запропоновано голка, що має в розрізі форму еліпса. Еліптична голка дозволяє набагато точніше відстежувати вигини глибоко модульованої канавки, а за рахунок більшої площі контакту з її поверхнею набагато менше псує пластинку. Еліптична голка набагато більше відповідає за своєю формою трикутного різцю, за допомогою якого записується майстер-диск і тому забезпечує набагато більш точне відтворення в плані тимчасових характеристик, а отже і в плані побудови просторової картини. Крім еліптичної форми були запропоновані й інші варіанти виготовлення голок звукознімачів, кожна з яких мала тих чи інших перевагою. Фантазію теоретиків, що пропонують ці варіанти, як зазвичай обмежують суворі реалії. Виробляти мікроскопічні голки з екзотичними формами - завдання практично неможлива, а якщо і можлива, то дуже дорога.

Як ми вже говорили, голка потребує постійного контролю зносу. Зношена голка матиме протяжні площадки контакту, які не дозволять їй точно відстежувати сильно модульовані ділянки записи. Крім того, зношена голка буде занурюватися в канавку на велику глибину і цілком може контактувати з дном звукової доріжки, що призведе до появи сторонніх і вкрай неприємних звукових шумів. Про те, що зношена голка завдає непоправної шкоди самій записи, ми вже говорили.

Застосування еліптичних голок забезпечує більш коректний контакт зі стінками звукової доріжки в порівнянні з сферичними голками.

Фонокоректори

 

Головка звукоснимателя має дуже низький рівень вихідного сигналу, який не відповідає тим значенням (близько 1 В), які необхідні для підключення до лінійного входу підсилювача. Щоб збільшити рівень вихідного сигналу до цього значення передбачені спеціальні підсилювачі, які називаються Фонокоректори.

Фонокоректори можуть являти собою як самостійні пристрої, так і входити до складу попередніх підсилювачів. Крім того, деякі виробники LP-програвачів пропонують апарати з вбудованими Фонокоректори. Крім входів для сигналу з звукознімача фонокоректор в обов'язковому порядку оснащується додатковим роз'ємом для заземлення.

Коефіцієнти посилення Фонокоректори для кожної конкретної головки звукознімача повинні підбиратися індивідуально. Це не означає, що з тієї чи іншої головкою може працювати тільки один конкретний фонокоректор, але на порядок величин увагу звертати необхідно. Як ми вже говорили, значення вихідної напруги у головок з рухомим магнітом і рухомою котушкою можуть відрізнятися досить сильно. Якщо для конструкції ММ типове значення становить близько 3 мВ, то для МС-головки типовим вважається напруга 0,2 мВ. Природно, що без використання спеціального підвищувального трансформатора використання Фонокоректори, розрахованого на роботу з ММ звукоснимателем, не підійде для МС конструкції.

Крім посилення слабкого сигналу звукознімача до лінійного рівня фонокоректор виконує ще одну важливу задачу, а саме здійснює RIAA корекцію. Абревіатура RIAA походить від назви Американської звукозаписної Асоціації (Recording Industry Association of America), яка справила стандартизацію записи на грамплатівки. Відповідно до неї запис музичного сигналу на вініловий диск проводиться зі зниженням рівня низьких частот і підвищенням високих. Ця процедура дозволяє зменшити амплітуду модуляції звуковий канавки під час запису НЧ-сигналу і відповідно помістити на платівці більш тривалі записи. Природно, що при відтворенні необхідно провести зворотний процедуру, тобто посилити низькі частоти і послабити високі. Саме цей процес і називається RIAA корекцією і здійснюється він Фонокоректори. При правильній корекції результуюча амплітудно-частотна характеристика системи повинна бути абсолютно плоскою. Ослаблення високих частот при відтворенні має, до речі, ще один позитивний момент, а саме, дозволяє послабити шуми, що потрапляють в тракт відтворення через тертя голки звукознімача про шорсткості поверхні грамплатівки.

Точність RIAA-корекції є одним з найважливіших параметрів аудіосистеми, до складу якої входить вініловий програвач, і свідчить про те, наскільки точно відтворення буде відповідати оригіналу в плані коректної передачі різних частот.

Налаштування програвача

Система відтворення вінілових грамплатівок (далі LP) складається з комбінації пристрою обертання диска (turntable), тонарма (tonearm) і звукознімача (phono cartridge), який перетворює механічні коливання голки в електричний сигнал, який може бути в подальшому посилений Вашої звуковідтворювальної системою. Кожен з цих елементів окремо і їх взаємодія грають ключову роль в отриманні якісного звуковідтворення на Вашій системі. Навіть найдосконаліші цифрові джерела звуковідтворення не можуть зрівнятися в музикальності з хорошим LP програвачем, і в цьому впевнені тисячі аудиофилов з усіх кінців нашої планети. Якщо у Вашій системі CD грає краще вінілу, значить щось не так у Вашій системі. Швидше за все, Ви неправильно вибрали окремі компоненти тракту або не змогли правильно відрегулювати Ваш LP програвач. Можливо, що поєднання звукознімач-тонарм-вертушка також невдало.

Взагалі зауважу, що досягти хороших результатів з LP програвачем незрівнянно важче і займає набагато більше часу, ніж з будь-яким цифровим джерелом звуку.

Крім езотеричного підбору кабелів і художнього фарбування CD диска зеленим фломастером доведеться напружити мізки і для початку вивчити кілька технічних питань, знання яких дозволить Вам усвідомлено виробляти магічні паси руками над Вашим LP програвачем. І пам'ятайте - Вам воздасться !!!

Подібно всьому іншому, тонка механіка програвачів підпорядкована законам ентропії і поступово розбудовується, змушуючи Вас теж засмучуватися від прослуховування. Повернення кожні шість місяців або близько того до витоків, відновило б Вашу віру (якщо вона похитнулася) в вінілі і, можливо, в Вашу систему.

Якщо Ви потребуєте доказі музичного впливу перебудови, прочитайте цей параграф, зупиніться і зробіть наступне. Виберіть приблизно десять тактів знайомої записи і програйте її кілька разів. (Якщо Ви вважаєте, що кілька швидких повторів зашкодять запис, використовуйте платівку, якої ви не дорожите). Запам'ятайте звук (жіночий голос найкраще). Тепер змініть силу притиску. Не користуйтеся приладами, тільки додайте або відніміть десяту частину або дві грама. Чуєте різницю? - неважливо гірше або краще. Це - тільки одне мале зміна в цілому ряді таких змін.

Якщо ви різниці не чуєте, це не означає, що її немає. Просто вся ваша система в цілому може не відстежити цієї різниці. Це - окремий предмет для обговорень.

Ретельність допоможе вам отримати всі від ваших платівок, тому що ви працюєте в дуже точний масштаб. Канавки записи по ширині - кілька тисячних дюйма. Залежно від гучності системи, Ви можете зазвичай чути приблизно 60 + dB, що означає, що ви чуєте зміщення канавки порядку декількох мільйонних часток дюйма. (Це подібно розщепленню волоса на одну тисячу частин.) Кожен біт руху або вібрації, допустимий на цьому рівні (дуже посилений), можна чути крізь ваші динаміки.

Тепер слід основна методика по установці програвача. Непрактично, а то й неможливо, давати більш детальне роз'яснення, як оптимізувати окремо взятий програвач - це зайняло б сторінки. Замість цього, даються основні пояснення для кожної процедури, поряд з деякими керівництвом щодо того, що робити в кожному конкретному випадку. Це дає відправну точку для Ваших власних дослідницьких робіт або, принаймні, дає вам основні установки і підстроювання. Вони можуть підштовхнути Вас розшукати будь-якого знайомого з особливостями такого ж програвача. Якщо ви відчуваєте, що ви не так спритні, що не продовжуйте. (Ви можете пошкодити дорогу апаратуру.) Знайдіть того, хто може зробити це диво. Тільки переконайтеся, що він є експертом, знайомий з Вашої специфічної системою і раніше такі налаштовував. Ця методика не замінює керівництво користувача, яке має бути основним Вашим путівником.

Інший фактор для розгляду: якщо термін служби вашого картриджа вже тривалий, то багато з наступного не дасть того звукового враження, яке могло б дати. Є навіть невеликий шанс, що зношена голка пошкоджує Ваші записи. Картриджі - одні з найбільш важких (і найбільш дорогих) рішень при покупці, тому що неможливо взяти в борг. Як тимчасовий захід, перш ніж витратити великі гроші на бреднейм, Ви могли б спробувати одну з високо котируються, але недорогих одиниць. З іншого боку, не отримаєте синдром "картридж на місяць". Старі картриджі можуть звучати майже настільки ж добре, як кращі з сьогоднішніх.

На різних етапах налаштування Ваша система може звучати не так приємно в музичному сенсі як раніше. Остерігайтеся думати, що Ви зробили неправильний регулювання. Багато разів Ви будете робити технічні поліпшення, які відкриють Вам раніше не чутний огидний звук. Намагайтеся його усунути, а не повертайтеся на попередню щабель. Якщо система звучить чистіше в самому низу, і трошки розпливчасто, Ви, ймовірно, її поліпшили. З іншого боку, якщо ніщо не змінилося за винятком того, що це тепер звучить "противно", то ви, ймовірно, допустили помилку в регулюванні.

...

Далі буде ...