ЧТО ДЕЛАТЬ С ВИНИЛОМ?

Михаил Остапенко

Cтатья взята отсюда — http://v-nagaev.narod.ru/


Оглавление

СТОЛ ТОНАРМ ГОЛОВКА ЗВУКОСНИМАТЕЛЯ ЗАЛОГ УСПЕХА - В ПРАВИЛЬНОЙ НАСТРОЙКЕ

Темп жизни современного мира оставляет все меньше возможностей для передышки, люди тонут в море информации, они все время не успевают, они все время "в цейтноте". Эта атмосфера технологической гонки оказалась благодатной средой для насаждения быстрых и конвейерно-технологичных изобретений, в стиле американских точек "быстрого питания" или вещей одноразового использования, которые дьявольски незаметно стали подменять и вытеснять истинные ценности. На уровне подсознания насаждается слепая вера в безудержное, беспредельное технотронное развитие, которое, якобы, и есть спаситель человечества. Удобство, компактность и доступность стали символами наступившей эры. Все красивое, помпезное и...бездушное. Голливуд заменяет книги, виртуальная реальность - общение с живой природой и реальными друзьями. Все направлено на формирование среднестатистической личности с очень поверхностными и примитивными суждениями, но жаждущей все новых "фаст-фуд" изделий и услуг. Это отвлекает от действительности и убивает в человеке его внутренний мир и культуру восприятия качества окружающей жизни. Воспитание вкуса - это большая внутренняя работа. Но когда все силы и время уходят на зарабатывание денег и на их трату в отчаянных потугах приобщиться к "клубной жизни" под звуки кислотных ритмов, о какой культуре можно говорить? Народ начинает покупать совершенно безликую аудиотехнику и слушать компрессированную MPEG-музыку через Интернет. Глубокие внутренние переживания, эмоции, благодаря которым человек духовно совершенствуется, при этом невозможны. А между тем, в основе любого созидания лежит искренняя любовь. Музыка требует особой любви. Музыка не является прикладной забавой, это одна из основ духовности цивилизации на Земле. Восприятие музыки представляет собой интеллектуальный процесс, требующий вовлеченности и страсти.

Носитель сигналов или хранилище духовных ценностей?

Всего четверть века назад, пожалуй, единственным эффективным способом сохранить звуковую информацию -была аналоговая запись:- магнитная и механическая. Затем мир захлестнула волна цифровых технологий, агрессивно проникающих во все сферы жизни. Несмотря на то, что первые цифровые аудио компакт диски и устройства для их воспроизведения звучали отвратительно, появления стандарта CDDA оказалось очень своевременным, с коммерческой точки зрения. Простота в обращении, небольшие размеры, заявленный динамический диапазон и отсутствие шума в паузах казались невероятными и сразу околдовали массового потребителя, слушавшего музыку всуе. Аналоговые носители стали восприниматься как что-то архаично - неуклюжее и бесполезное... К сожалению, потенциальные приемущества звукового компакт диска сыграли с ним злую шутку. Стремительное коммерческое распространение компакт дисков сначала не потребовало, а потом просто не позволило своевременно избавить стандарт CDDA от детских болезней, в том числе низкой частоты дискретизации, 16-битного квантования, несовершенства алгоритма коррекции ошибок. Однако эйфория цифрового звука оказалась недолговечной... Компакт диски звучат недостаточно эмоционально, порой безжизненно. Производители аппаратуры пытаются улучшить качество воспроизведения компакт дисков, применяя разнообразные схемотехнические ухищрения. Но, пока еще, современный уровень развития цифровых аудиотехнологий не позволяет приблизиться к живому звучанию. Собственно, вообще нет уверенности в том, что даже в будущем удастся полноценно воспроизвести звук в "цифре". В природе любые процессы плавно перетекают друг в друга, пусть даже в течение бесконечно малого промежутка времени. Звук, будучи неотъемлемой частью окружающего нас мира, представляет собой настолько сложную материю, что до сих пор нет досконального математического описания всех процессов, связанных с ним. Возможно, дискретная сущность цифровых технологий так и останется в противоречии с природой. И как бы далеко не зашло развитие цифровых носителей звука, они рискуют навсегда остаться пусть виртуозно сделанным, но протезом музыкального звучания.

Не удивительно, что сегодня во всем мире резко возрос интерес к аналоговой записи на виниловых дисках. История развития механической звукозаписи насчитывает более 100 лет. За это время она претерпела много изменений, но не потеряла главного и неоспоримого преимущества: способности без потерь донести до слушателя эмоции и индивидуальность артиста. В отличие от неодушевленного цифрового звука, рано или поздно вызывающего утомление даже при прослушивании на очень дорогой аппаратуре, винил позволяет слушателю раствориться в музыке, почувствовать мистическое единство звука и тишины, перенестись в атмосферу прошлого.

Взгляд ближе

Когда компакт диски начали массировано завоевывать мировые рынки, потребителям стали тонко воздействовать на подсознание, внушая пренебрежение к "вертушкам" и "винилу". Формировался образ интегрированной в музыкальный центр пластмассовой вертушки с легким штампованным диском, который годился, разве что, в качестве тарелки в придорожной шашлычной. Комплектовались такие "проигрыватели" убогими хлипкими тонармами с одноразовыми легкосъемными (P-mount) головками. Они были "компактны и доступны", но неимоверно корежили звук, что окончательно убеждало потребителя в никчемности грампластинок. Однако все это имело мало общего с настоящими проигрывателями винила.

Что же представляет собой современная система воспроизведения механической записи?
Основные составляющие те же, что и в конце 70-х, во времена расцвета винила: стол (turntable), тонарм (tonearm), головка звукоснимателя (cartridge) и собственно сам виниловый диск или LP. Однако при всей кажущейся простоте это точнейшая электромеханическая система.

Для того чтобы прочувствовать все тонкости этой системы, нам было бы неплохо на время уменьшиться в размерах раз эдак в 200 и посмотреть на виниловую пластинку "в непосредственной близости". Но поскольку это невозможно, придется напрячь свое воображение и аналитические способности и, опираясь на цифры и схемы, приступить к детальному изучению вопроса.

На рисунке изображен увеличенный разрез грампластинки и иглы. Для начала напомню, что толщина человеческого волоса примерно 75 мкм. Ширина модулированной канавки (а) составляет всего лишь от 30 до 120 мкм. Угол раскрытия канавки (b) 90-. Радиус дна канавки (R) меньше восьми (!) микрон, глубина канавок (h) и расстояние между (c) ними колеблется в зависимости от типа и плотности записи. Радиус кончика иглы (r) в среднем 10 - 20 мкм. При этих микроскопических линейных размерах совершенно невероятным кажется максимальное ускорение, испытываемое иглой на пиках модуляции. Расчеты показывают, что на внешних канавках стандартной пластинки на 33 1/3 об/мин при поперечных колебаниях, связанных с огибанием рельефа канавки игла испытывает ускорение, превышающее 400g!

Так выглядит игла звукоснимателя в канавке пластинки при многократном увеличении.

Эти цифры показывают, сколь деликатна и противоречива механика взаимодействия грампластинки и считывающего устройства. В таких условиях детали проигрывателя должны соответствовать жестким требованиям точности и прочности. Кроме того, любое высококачественное звуковое воспроизводящее устройство звучит только тогда, когда его создатель относится к нему как к музыкальному инструменту, а не просто электронно-механическому прибору. Очень критичным является подбор материалов, поскольку разные сочетания дают определенную окраску и характер звука, обогащая его, либо делая совершенно непривлекательным. В своих поисках идеального звучания конструкторы проигрывателей соединяют тонкий инженерный расчет и абсолютно эзотерические решения. Как правило, это дает искомый результат, однако не способствует удешевлению системы. Увы, продвижение к высотам качества в любой области человеческой жизни требует значительных эмоциональных, физических и материальных затрат.

СТОЛ

Неискушенные люди думают, что единственная задача стола - вращение грампластинки. На самом деле стол в такой же степени влияет на получаемый звук, как тонарм и головка звукоснимателя, и их правильный взаимный подбор определяет достигаемый результат.

Gyrodeck Spider Editiion

Поскольку все компоненты проигрывателя и сама грампластинка механически связаны между собой, любые посторонние вибрации воздействуют на иглу и в результате ухудшают качество звука. Основных источников таких вибраций четыре: акустическая обратная связь, вибрации стен и пола помещения (передающиеся через стойку или подставку), вибрации механических частей самого проигрывателя (двигатель, узел подшипника) и опосредованное воздействие на тонарм рельефа канавки и неровностей грампластинки. Для того чтобы правильно передать колебания от рельефа канавок необходимо свести к минимуму все паразитные вибрации и собственные резонансы стола.

Площадка для тонарма (armboard)

В настоящее время наиболее распространенной является конструкция с применением мягкого подвеса субшасси (sub-chassis), на котором установлены узел подшипника (bearing assembly), диск (platter), площадка для тонарма (armboard) и тонарм.

В проигрывателях фирмы SME в качестве подвеса применяются резиновые кольца.

Рассмотрим эту схему на примере стола Gyrodeck известной английской фирмы J.A.Michell Engineering Ltd. Основание (base) выполнено из акрила, в нем закреплены три опорных стержня. Снизу на них навинчиваются ножки-конусы, а сверху - узлы пружинной подвески субшасси, которое изготовлено методом прецизионного литья. Во внутренних полостях субшасси через вязкие демпфирующие прокладки закреплены литые грузы для увеличения массы.

Площадки для установки тонарма могут изготавливаться под различные установочные размеры тонармов, что позволяет подобрать и установить практически любой тонарм по желанию. В Gyrodeck площадка выполнена из алюминиевого сплава и устанавливается на субшасси через пластиковые проставки.

Проигрыватель SME 20

Подвеска состоит из трех конусных пружин с переменным шагом. Резьбовая втулка позволяет регулировать высоту. Опорные шайбы состоят из металлической и фторопластовой частей.

Таким образом, упругая подвеска субшасси обеспечивает практически полную изоляцию чувствительных элементов проигрывателя от внешних вибраций. Кроме этого может применяться дополнительная развязка, как, например, в столе Orbe фирмы J.A.Michell Engineering Ltd. В данном случае основание состоит из двух акриловых плит. Верхняя опирается на нижнюю через микроконусы, а опорные стержни не цельные и не проходят сквозь основание стола.

JA Michell Orbe

Подвес может включать дополнительные демпфирующие элементы, гасящие колебания в вертикальной и горизонтальной плоскостях. Это решение применяется в столах С.Е.С., но единого мнения о целесообразности такой схемы нет, так как дополнительные демпферы повышают жесткость подвеса.

Некоторые производители считают, что мягкий подвес все же не решает проблему полностью, т.к. любые упругие элементы вносят едва заметную дополнительную окраску звучания. В связи с этим существует другой класс столов - без подвески. Основная идея состоит в том, что основание стола имеет большую массу, в несколько десятков килограммов, что и позволяет противостоять вибрациям. Например, в проигрывателе S7 английской фирмы Simon Yorke Designs масса основания порядка 25 кг и вдобавок весь проигрыватель покоится на массивной плите из итальянского сланца.

Simon Yorke Designs S7

Диск

Помимо иголки звукоснимателя только диск стола является деталью проигрывателя, находящейся в непосредственном контакте с носителем - виниловой пластинкой. Поэтому виброакустические свойства диска оказывают сильное влияние на общий характер звучания системы. Здесь решающую роль играет подбор материала, из которого изготовлен диск, и его механическое взаимодействие с материалом грампластинки. Одним из наиболее удачных считается сложный компаунд, включающий в себя углепластик, винил и акрил. Именно из такого материала изготавливаются диски проигрывателей Michell.

Для поддержания идеальной равномерности вращения пластинки диск должен обладать большой инерционностью, иными словами выполнять функции маховика. Это достигается увеличением массы диска и распределением ее у внешнего края. Кроме этого важна точность изготовления и балансировки диска.

Нередко на диск кладется специальный мат из резины или полимера. В зависимости от материала диска это может оказать положительное влияние на характер звука, но при ошибочном подборе может привести к "ватности" звука, потере артикуляции низких частот и размазыванию фронтов звуковой картины.

Обязательной деталью Hi-End стола является осевой прижим пластинки (clamp). Во-первых прижатая к центру диска пластинка "разглаживается", уменьшаются волнообразные неровности коробленных виниловых дисков. Во-вторых, пластинка становится как бы единым целым с диском проигрывателя, что исключает ее собственные колебания.

Прижимы бывают трех основных видов:
а) "пассивный" тяжелый прижим, который просто кладется сверху на диск, центровка обеспечивается вхождением направляющего шпинделя диска в отверстие в прижиме;
б) универсальный прижим с цанговым зажимом, который можно использовать на любом проигрывателе при условии достаточной высоты шпинделя диска;
в) прижим,накручиваемый на резьбовую часть направляющего шпинделя.

Подшипник диска

Часто применяется "обратная" схема подшипника (inverted bearing) когда стальная ось крепится к субшасси, а стакан надевается сверху.

Подшипник диска является прецизионным механическим узлом, который должен отвечать ряду требований, а именно обеспечивать минимальное сопротивление вращению диска, не создавать вибраций и шумов, не иметь люфтов. Учитывая большую массу и диаметр диска, подшипник должен обладать высокой износоустойчивостью и нагрузочной способностью.

Особое внимание следует обратить на конструкцию подшипника J.A.Michell Engineering. Помимо беспрецедентной точности изготовления это подшипник обладает одной особенностью - он самосмазывающийся, с постоянной циркуляцией масла.

Основными элементами подшипника являются стальная ось, бронзовый стакан и упорный шарик. Ось может крепиться к диску и вставляться в стакан, опираясь на шарик, лежащий на дне стакана. Для изготовления опорного шарика используются самые разные материалы: от обычной закаленной стали до сапфира или специальных сплавов, используемых в NASA, как, например, в проигрывателях Simon Yorke Designs. Особые требования предъявляются к чистоте обработки поверхности оси и внутреннего зеркала стакана. Для смазки используется синтетическое масло с низкой вязкостью.

схема подшипника проигрывателей Michell

Г-н Джон Мичел (John Michell) нашел изящное инженерное решение этой задачи: на внутреннем зеркале бронзового стакана подшипника расположена очень тонкая спиральная канавка. При вращении масло из ванночки захватывается срезом канавки и подается в верхнюю часть подшипника, смазывая при этом всю контактирующую поверхность оси, стакана и опорный шарик. В оси просверлен отводной канал, по которому масло стекает обратно вниз. Таким образом обеспечивается непрерывная "прокачка" масла в подшипнике.

Привод диска

Привод диска призван сообщить грампластинке, лежащей на диске, вращение с определенной частотой, не создавая при этом механических и акустических помех. В рамках этой статьи мы не будем рассматривать роликовый и прямой привод, которые используются в массовых бытовых проигрывателях. Обе эти схемы обладают высоким уровнем вибраций, а прямой привод вдобавок ко всему уверенно обеспечивает значительные электромагнитные наводки на головку звукоснимателя. Все это несовместимо с высококачественным воспроизведением.

Во всех проигрывателях класса Hi-End используется пассиковый привод диска (belt drive), т.к. он прекрасно изолирует диск от вибраций мотора. Чаще всего применяются резиновые пассики круглого сечения. Но встречаются и более экзотические решения в виде шелковых нитей или тонких стальных тросиков. При достаточной массе диска эластичность такой передачи не оказывает влияния на равномерность вращения (детонацию). Чтобы погасить вибрации от двигателя, он устанавливается на мягком подвесе внутри массивного металлического корпуса, который часто располагается отдельно от проигрывателя.

Двигатель проигрывателя GyroDeck SE. Синхронный электромотор немецкой фирмы PAPST установлен внутри массивного металлического корпуса при помощи демпфирующей развязки.

В качестве двигателей применяются маломощные синхронные электромоторы переменного тока. Питание осуществляется от образцовых источников питания с кварцевой стабилизацией частоты тока. Как правило, в проигрывателях класса Hi-End на диск не наносят стробоскопические метки для контроля частоты вращения. В этом просто нет необходимости, поскольку точность изготовления деталей, масса диска и калиброванное питание двигателя гарантированно обеспечивают заданную частоту вращения. Если же ставятся специальные задачи, например воспроизведение нестандартных архивных записей, то питание двигателем может осуществляться от специального блока питания, управляемого персональным компьютером, как, например, в модификации стола S7 для архивов фирмы Simon Yorke Designs. Несколько таких столов установлено в библиотеке Конгресса США, и на них можно проигрывать абсолютно любые диски, даже записанные в обратном направлении или с постоянной линейной скоростью, что требует плавного изменения частоты вращения по мере перемещения звукоснимателя по поверхности диска.

ТОНАРМ

Основная задача тонарма - перемещать иглу звукоснимателя по проигрываемой пластинке вдоль ее радиуса или с минимальным отклонением от него. Кроме этого он должен отвечать совершенно противоположным требованиям, а именно не влиять на полезные колебания иглы (быть совершенно инертным) и одновременно мгновенно реагировать на кривизну поверхности пластинки (обладая в идеале нулевой инерцией), обеспечивая нечувствительность подвижной системы звукоснимателя к паразитным внешним воздействиям. При этом тонарм должен обеспечивать поддержание надежного и симметричного контакта иглы с обеими стенками канавки. Основными элементами тонарма являются: трубка тонарма (armtube), поворотный узел (bearing), противовес (counterweight), компенсатор скатывающей силы (anti-skating) и площадка для крепления головки звукоснимателя (head shell).

Угловые искажения

Как известно резец рекордера при записи перемещается по прямой линии вдоль радиуса записываемого диска; классический же тонарм представляет собой поворотную конструкцию (pivoted tonearm), где игла перемещается по дуге с радиусом, равным расстоянию между поворотной осью тонарма и кончиком иглы. Поэтому между направлением колебаний иглы и радиусом, вдоль которого колеблется резец при поперечной записи, образуется некоторый угол, называемый горизонтальным углом погрешности (tracking error).

Проигрыватель RABCO ST-7 фирмы Harman/Kardon

С точки зрения отсутствия угловых ошибок при проигрывании, наилучшим решением является прямой тангенциальный тонарм. Однако устройство сервосистемы его движения очень сложно и такой тонарм не инертен по отношению к звукоснимателю, т.к. механизм его движения отслеживает изменение усилия бокового воздействия канавки на иглу, в результате чего подвижная система головки испытывает циклически повторяющееся переменное боковое воздействие. Вдобавок, сервосистема является источником (причем непосредственно связанным с тонармом) дополнительных вибраций. Была разработана конструкция с применением так называемого воздушного подшипника. В зазор между направляющей штангой тонарма и его опорной втулкой подается воздух под давлением, что обеспечивает отсутствие трения. Это позволило обойтись без сервостстемы поскольку усилия давления канавки на иглу достаточно для перемещения тонарма. Правда сама пневмосистема очень сложная, дорогая и требует размещения компрессора вдали от проигрывателя.

Проигрыватель Garrard Z2000 с сочлененным тонармом.

Другое оригинальное решение было предложено английской фирмой Garrard. В ее проигрывателях применялся специальный сочлененный тонарм. Принцип его действия хорошо виден на рисунке.

В данном случае горизонтальный угол погрешности отсутствует благодаря тому, что головка звукоснимателя при перемещении иглы по пластинке, в любом месте зоны записи, оказывается на касательной линии к проигрываемой канавке. Недостатками сочлененного тонарма является повышенное трение из-за дополнительных шарниров, недостаточная жесткость и наличие дополнительных паразитных резонансов.

A - заход иглы (overhang), B - угол коррекции (offset).

Оба вышерассмотренных варианта хотя и решали проблему горизонтального угла погрешности, рождали другие проблемы, к тому же из-за сложности и большой стоимости не нашли широкого применения. Еще одним важным недостатком являлось ограничение спектра используемых головок звукоснимателя из-за невозможности смены и подбора тонарма с другими характеристиками. В связи с этим основным типом тонарма, используемым сегодня, все же остается поворотный тонарм, тем более что, будучи грамотно сконструированным и установленным, он обеспечивает минимальные угловые искажения, практически не ухудшающие качество воспроизведения. Достигается это, во-первых, расположением головки под некоторым углом к продольной оси тонарма (offset angle), а во-вторых, увеличением расстояния от оси поворота тонарма до острия иголки по отношению к расстоянию от центра поворота тонарма до центра диска. Таким образом, обеспечивается заход иглы за шпиндель диска (overhang).

Стол Thorens TD 520 с тонармом SME 3012R длиной 12 дюймов.

Для примера, в тонарме SME 309 погрешность составляет всего лишь 0,012 град/мм, т.е. при смещении иголки в сторону от центральной части зоны записи, где погрешность равна нулю, на один миллиметр, угол погрешности возрастает на двенадцать тысячных градуса.

Кроме этого существуют удлиненные версии тонармов, в которых расстояние между вертикальной осью поворота и иголкой достигает 308мм (прим. 12 дюймов), в результате чего игла движется по более пологой дуге, соответственно меньше отклоняясь от траектории движения резца при записи.

Эффективная масса тонарма

Из школьного курса физики известно, что любое тело обладает инерцией, т.е. свойством сохранять состояние покоя или равномерного прямолинейного движения. Если же приложить к такому физическому телу внешнее усилие, то оно будет сопротивляться изменению своего состояния, причем тем сильнее, чем больше его масса. Если же речь идет о вращающемся объекте это называется моментом инерции и в таком случае влияние оказывает не только масса объекта, но и характер расположения этой массы относительно точки вращения. Применительно к тонарму это означает, что любые его части расположенные дальше от оси поворота значительно сильнее увеличивают момент инерции тонарма, чем детали, расположенные близко к оси поворота (например, противовес). Иными словами для снижения момента инерции тяжелые части тонарма должны располагаться как можно ближе к его оси поворота.

Эффективная масса (effective mass) тонарма характеризует момент инерции тонарма и отражает сумму масс всех подвижных частей тонарма с учетом их расположения относительно оси вращения. Поэтому важно не путать эффективную массу тонарма с его общей массой

Тонарм с головкой звукоснимателя и ее подвижная система образуют вместе механическую колебательную систему с определенным резонансом. С одной стороны, на нее воздействуют сверхнизкочастотные источники колебаний, такие как эксцентриситет и коробление пластинки, вибрации подшипника диска, колебания пола и стен и т.п. Частота этих воздействий лежит в области ниже 7-8 Гц. С другой стороны канавка пластинки через иглу "пытается раскачать" тонарм со звуковой частотой от 20 Гц и выше.

Частота резонанса тонарма и звукоснимателя зависит от эффективной массы тонарма и гибкости подвижной системы головки. Полностью избежать резонанса невозможно, но правильный подбор этих параметров позволяет расположить его в узком промежутке от 8 до 20 Гц. Приведенная ниже номограмма позволяет примерно оценить степень соответствия параметров.

Следует учитывать, что общая эффективная масса это эффективная масса тонарма с установленной головкой звукоснимателя. Рассчитать общую эффективную массу нетрудно, воспользовавшись следующим примером:
допустим, что тонарм имеет эффективную массу 10 г, расстояние от оси поворота тонарма до центра тяжести головки 230мм, а масса головки 8 г, тогда общая эффективная масса = 10 +(8 х 0,23) = 11,84 г.

При конструировании тонарма разработчикам приходится находить непростой компромисс. Чтобы тонарм не оказывал влияния на колебания иглы при воспроизведении записи, т.е. вел себя абсолютно пассивно, его эффективная масса должна быть как можно большей по сравнению с массой подвижной системы звукоснимателя, а гибкость подвижной системы должна быть максимальной, в идеальном случае бесконечной. Если гибкость подвижной системы недостаточна, резонансная частота системы может оказаться выше нижней граничной частоты записи, т.е. 20 Гц. Это приведет к резкому снижению отдачи на частотах, ниже резонансной (иными словами к потере баса), т.к. модулированная канавка раскачивает тонарм вместе с иглой как единое целое. Кроме этого возрастают нелинейные искажения, деформации канавки пластинки и помехи от посторонних механических вибраций с частотой, близкой к резонансной. Однако одновременно необходимо обеспечить нечувствительность подвижной системы к внешним паразитным силам, а это возможно только при ограниченной массе тонарма. В ином случае при толчках и под воздействием сил, вызванных короблением и биениями пластинки, тонарм не будет успевать следовать в такт за инфранизкими колебаниями подвижной системы, в результате контакт иглы со стенками канавки будет ненадежным, а в тракт усиления попадут сгенерированные инфранизкочастотные помехи.

Виброрезонансные свойства

Конечным результатом любых взаимных колебаний иглы звукоснимателя и тонарма с закрепленной на нем головкой является электрический сигнал, который попадает на вход усилителя. Если кроме колебаний иглы, вызванных огибанием рельефа канавки пластинки, присутствуют любые другие, даже ничтожно малые вибрации, в выходной сигнал подмешиваются помехи и искажения, что приводит к значительной деградации звука.

Масса тонарма и его жесткость при работе на изгиб и кручение определяют уровень собственных резонансных колебаний. Виброгасящие (демпфирующие) свойства тонарма влияют на скорость затухания возникших резонансных колебаний.

Тонарм Audio Note AN-1s.

Существуют разные пути решения этих задач: так, например, трубка тонарма AN-1s фирмы Audio Note выполнена из специального сорта бронзы. В силу большой массы такая конструкция хорошо противостоит возникновению резонансов и предпочтительна с точки зрения отношения эффективной массы тонарма к массе подвижной системы звукоснимателя. Но увеличение эффективной массы тонарма требует установки специальной головки с высокой жесткостью подвижной системы.

Тонарм Simon Yorke Designs - Series 7

При изготовлении тонармов английской фирмы Simon Yorke Designs трубка из алюминиевого сплава сначала подвергается экструзии (расширение изнутри высоким давлением), а затем протягивается через фильеры до нужного диаметра. Таким образом, формируется структура материала с наиболее благоприятными резонансными свойствами. Для демпфирования трубка заполняется полимерной пеной с битумным наполнителем. Тонарм не подвергается поверхностной обработке, т.к. анодирование создает твердый наружный микрослой, что приводит к окрашиванию звука и делает его жестким.

Тонарм SME Series V

Фирма SME (Англия) опираясь на точные физические расчеты, применение передовых материалов и беспрецедентную точность изготовления всех деталей тонарма смогла сконструировать тонарм Series V с великолепными виброакустическими свойствами и оптимальной эффективной массой, позволяющей выбирать по желанию головки практически любых производителей.

Трубка тонарма, площадка для крепления головки и направляющая для противовеса выполнены как единое целое из магниевого сплава методом литья под давлением.

Сплав магния на 36% легче обычного алюминия, что позволяет делать очень прочную толстостенную трубку без нежелательного увеличения эффективной массы. Как известно, увеличение диаметра трубки в два раза восьмикратно повышает ее жесткость, поэтому трубка тонарма SME Series V имеет у основания диаметр около 20 мм и сужается по направлению от центра поворота. Переменное сечение обеспечивает отсутствие стоячих волн и оптимизацию эффективной массы тонарма. Магниевый сплав сам по себе обладает хорошими демпфирующими свойствами, однако для достижения максимальной акустической нейтральности трубка тонарма изнутри покрыта слоем пористого материала, пропитанного вязким полимером.

Поворотная система тонарма

Тонарм SME 309. Отчетливо видна параллельность горизонтальной оси вращения и линии, на которой расположены отверстия крепления головки.

Поворот тонарма в горизонтальной и вертикальной плоскости должен происходить свободно, с минимальным трением. С этой целью в высококачественных тонармах применяются прецизионные шариковые подшипники большого диаметра. Cила трения в них весьма мала и составляет 0,5-1% прижимной силы звукоснимателя. Так в тонармах SME серий 300, IV и V для поворота в вертикальной плоскости применяются подшипники диаметром 10мм, а для поворота в горизонтальной плоскости диаметром 17мм. В классических тонармах SME 3009/30012 для снижения трения в вертикальной плоскости вместо шариковых подшипников применены остроконечные призмы, на которые опирается основание трубки тонарма. Оба этих варианта представляют собой т.н. карданную систему подшипников тонарма (gimbal bearing). Горизонтальная ось вращения тонарма должна быть перпендикулярна продольной оси симметрии головки звукоснимателя. Это обеспечивает симметричность контакта игла-канавка при движении вверх и вниз и равномерную нагрузку подшипников.

Примером другого пути решения этих задач является тонарм фирмы Simon Yorke Designs. Здесь применен единственный шарнирный элемент, обеспечивающий свободу движения тонарма в обеих плоскостях и соответствие горизонтальной оси вращения расположению головки (unipivot bearing). Внизу опорной части трубки тонарма сделано коническое углубление, которое опирается на остроконечную ось, как если бы Вы надели наперсток на острие карандаша. С тем отличием, что опорная ось диаметром 9,5мм выполнена из легированной стали, закаленной особым способом, а острие имеет радиус всего один микрон. Боковые качания отсутствуют благодаря специальной пластине прикрепленной к тонарму, через прорезь в которой проходит опорная ось. Чтобы не создавалось дополнительное трение, ось покрыта фторопластом в месте контакта с ограничительной пластиной. Такое изящное инженерное решение имеет очевидные плюсы, но требует для своей реализации высокотехнологичное оборудование, а также предъявляет повышенные требования к сбалансированности конструкции тонарма в целом.

Баланс тонарма

Для симметричного и надежного контакта иголки со стенками канавки тонарм должен быть статически и динамически сбалансирован.

В прямом тонарме поперечная статическая балансировка достигается равным распределением массы всех частей тонарма относительно его продольной оси и расположением на ней центра тяжести головки. В изогнутом тонарме для компенсации смещения центра тяжести от продольной оси применяется дополнительный груз (В). Регулировка поперечной балансировки осуществляется поворотом крепления груза (В) относительно продольной оси тонарма. Продольная балансировка регулируется перемещением противовеса (С) вдоль оси тонарма.

Регулятор прижимной силы тонарма SME Series V.

Регулировка прижимной силы звукоснимателя (VTF -vertical tracking force) может осуществляться тремя основными способами: а) смещение противовеса С к оси поворота при помощи микрометрического винта; б) смещение дополнительного груза В по направлению к передней части тонарма; в) регулировка специального пружинного механизма.

Наличие угла коррекции, необходимого для компенсации угловых искажений, рассмотренных выше, приводит к тому, что при следовании иглы по канавке одна из составляющих силы, действующей на иглу звукоснимателя в результате трения о стенки канавки, направлена по радиусу к центру пластинки. Эта составляющая называется скатывающей силой (skating force). Ее нежелательное действие проявляется в том, что, толкая тонарм к центру пластинки, она вызывает повышенное давление иглы на внутреннюю стенку канавки и ослабляет контакт с внешней стенкой. Результатом является повышенный износ левой стенки канавки и искажения в правом канале из-за ненадежного контакта иглы и правой стенки.

Для уменьшения этого нежелательного воздействия в высококачественных тонармах применяются компенсаторы скатывающей силы или антискейтинг (anti-skating). Это устройство создает обратный вращающий момент, поворачивающий тонарм от центра пластинки (на рисунке - позиция А). Поскольку трение между канавкой и иглой и как следствие величина скатывающей силы прямо зависят от установленной прижимной силы, регуляторы антискейтинга обычно проградуированы в граммах, что позволяет легко установить необходимую компенсацию в соответствии с приведенным к игле весом.

Антискейтинг тонарма SME 3009.

Существуют разные конструкции компенсаторов. Например, в тонармах SME серии 3000 противоскатывающую силу создает закрепленный на нити перекидной груз.

Регулятор компенсатора скатывающей силы SME 309

Для установки требуемого компенсирующего момента нить передвигают по градуированному горизонтальному стержню в положение, соответствующее прижимной силе звукоснимателя, изменяя, таким образом, плечо, а, следовательно, и величину обратного вращающего момента. В некоторых других конструкциях грузик воздействует на тонарм через рычажную систему.

Более распространенными являются компенсаторы с пружинным механизмом. В них вращающий момент создается натяжением тарированной пружины (или эластичного полимерного элемента) прикрепленной к вертикальной оси поворота тонарма. Изменение натяжения осуществляется вращением градуированного регулировочного колесика.

Кроме этого применяются магнитные компенсаторы скатывающей силы. Их принцип прост, два магнита обращенные друг к другу одноименными полюсами отталкиваются. Такой компенсатор можно встретить в популярном тонарме Rega RB-300.

ГОЛОВКА ЗВУКОСНИМАТЕЛЯ

Устройство головки с подвижным магнитом. Корпус и шасси не показаны.

Головка звукоснимателя преобразует механические колебания иглы, сообщаемые ей модулированной канавкой виниловой пластинки, в соответствующий электрический сигнал. Существует несколько типов звукоснимателей, в зависимости от принципа электромеханического преобразования, в том числе пьезоэлектрические, емкостные, полупроводниковые, фотоэлектрические. Но здесь мы рассмотрим только магнитные звукосниматели, поскольку именно они, в силу своих достоинств, используются в Hi-Fi и Hi-End аппаратуре. Независимо от типа головки основными ее частями являются игла (stylus), иглодержатель (cantilever), преобразователь (генератор) (transducer , generator system), корпус (body).

Игла звукоснимателя

Игла звукоснимателя является первым звеном в канале воспроизведения грамзаписи. К этой детали подвижной системы звукоснимателя, находящейся в непосредственном контакте с микроскопическим рельефом канавки, предъявляются особые требования с тем, чтобы получить, возможно, более точное копирование иглой модуляции канавки в рабочем диапазоне частот и обеспечить достаточный срок службы самой иглы и пластинки.

В патефонах и звукоснимателях ранних конструкций применялись стальные конические иглы с рабочей частью в виде полусферы. Такие иглы были пригодны для непрерывного использования в течение примерно 5 мин., иными словами к концу проигрывания одной стороны 30-ти сантиметровой пластинки на 78 об/мин игла имела заметные следы износа и во избежание порчи пластинки и искаженного звучания должна была заменяться. Кроме этого выпускались иглы для многократного проигрывания из твердых сплавов и корунда. Такие иглы требовали замены после 3-5 часов использования. Среди коллекционеров пластинок известны также бамбуковые, фибровые и другие "мягкие" иглы, применяющиеся из соображений сохранности пластинок и уменьшения помех при их проигрывании. На деле иллюзия уменьшения шума обуславливается неспособностью иглы воспроизводить высокие частоты из-за неудовлетворительной формы острия и его быстрой деформации. До появления легких магнитных звукоснимателей бамбуковые иглы использовались также при контроле металлических оригиналов.

С появлением LP встала необходимость разработки новых игл для звукоснимателей. Большая длительность проигрывания, малый уровень записи, миниатюрные линейные размеры канавки требовали подбора материала для игл, способного обеспечить длительный срок службы и допускающего обработку до высокой чистоты поверхности. Этим требованиям отвечали алмаз и сапфир.

Наиболее простыми в изготовлении и поэтому недорогими были и остаются сферические иглы. Радиус закругления острия игл первых звукоснимателей для долгоиграющих пластинок был 15-20 мкм. По мере совершенствования записи и расширения ее частотного диапазона до 20 кГц и выше, возникла необходимость уменьшения радиуса рабочей части, т.к. сферические иглы с большим радиусом просто не могли реализовать все возможности записи. Однако уменьшение радиуса приводит к уменьшению площади контакта игла - канавка, и, следовательно, к повышенному давлению в месте контакта и к необратимым деформациям материала пластинки. К примеру, при прижимной силе звукоснимателя 0,03 Н (3 гр.) давление на стенку канавки может достигать более 100 кг/мм2.

К счастью материал современных пластинок до определенной степени хорошо противостоит кратковременным деформациям, возникающим при проигрывании. Форма канавки восстанавливается немедленно или через небольшое время после снятия нагрузки (т.е. по прекращении контакта между иглой и канавкой). Пластмасса, из которой изготавливаются диски, состоит из синтетических смол с добавками, растворяющимися или плавящимися в них. Наиболее широкое применение получила винилитовая смола - сополимер винилхлорида с винилацетатом. Она составляет порядка 97% среди компонентов пластиночной массы, в которую в незначительных пропорциях добавляются различные стабилизаторы, смазки, красители и прочие присадки, в зависимости от рецептуры производителя.

Сферическая игла плохо отслеживает модуляцию канавки в местах с высоким уровнем записи.

Ограничение возможности уменьшения радиуса иглы с тем, чтобы избежать превышения допустимого давления на стенки канавки рождает другую проблему. На пиках модуляции игла физически не может пройти по нужной траектории, отслеживая рельеф обеих стенок канавки. В сужениях, особенно при недостаточной прижимной силе она выдавливается вверх (pinch effect), полностью теряя контакт с канавкой. Что происходит со звуком, я думаю, вы легко догадаетесь сами.

При недостаточной вертикальной гибкости подвижной системы звукоснимателя или при повышенной прижимной силе, игла не выходит из канавки, а просто заклинивает в ней, что приводит к разрушению и оплавлению стенок канавки. Кроме этого уменьшение радиуса сферической иглы лимитируется еще и тем, что между иглой и дном канавки должен сохраняться зазор, чтобы игла касалась только стенок и не собирала шум со дна канавки.
а) эллиптическая игла, б) игла Shibata.

Наличие этих недостатков, а также искажений, которые будут рассмотрены ниже, привели к необходимости разработки эллиптических или бирадиальных игл. В поперечном сечении, проведенном через точки контакта с канавкой, эти иглы имеют форму эллипса с радиусами (r) 5-8 мкм, а в продольном сечении, проведенном через те же точки с радиусами (R) 18-20 мкм.

Площадь контакта эллиптических игл со стенками канавки больше чем у сферических игл, к тому же они ближе по форме к резцу рекордера, поэтому дают меньшие искажения огибания и имеют более широкий частотный диапазон. Появление в 1970г. дискретных квадрофонических пластинок стандарта CD-4, совместимых с обычными стереозвукоснимателями, но содержащих запись сигнала с частотой до 45 кГц потребовало разработки новых игл специального профиля и уменьшенной массы. Наиболее известная конструкция такой иглы, названная Shibata по имени ее изобретателя, инженера японской фирмы Victor Company of Japan, появилась в 1972г. Отличительной особенностью иглы Shibata (по сравнению с обычной эллиптической) является увеличенный радиус (R) в продольном сечении, проведенном через точку контакта игла-канавка, равный 75 мкм (вместо 18 мкм). И большее сходство с резцом рекордера в поперечном сечении. Форма поперечного сечения с рабочим радиусом 7 мкм получена сошлифовкой фронтальной стороны заготовки по овалу, а тыловой ее стороны по двум симметричным плоскостям, пересекающимся под углом 1200. Минимальная масса иглы Shibata составляет 0,02 мг. Благодаря такой сложной форме площадь контакта иглы Shibata с канавкой в направлении ее глубины увеличивается примерно в 4 раза, пятно контакта приобретает форму линии. Конструкция Shibata оказалась настолько удачной, что стала широко использоваться во многих высококачественных стерео звукоснимателях. И на ее основе были разработаны другие иглы, в том числе Van Den Hul. В английском языке иглы подобной конструкции могут также называться line-contact, fine-line, hyperelliptical.

Следует упомянуть еще об одном виде игл, обозначаемых английским термином microridge. Дословно это можно перевести как "микробороздка" и название это происходит из особенностей заточки. По сути, это очередная вариация эллиптической иглы, но в определенных местах на поверхности действительно нанесены расширяющиеся от острия к основанию бороздки. Благодаря этому по мере износа иглы в контакт с канавкой вступают новые участки ее поверхности, имеющие форму и радиусы, близкие к показателям новой иглы. Проще говоря, по мере износа форма иглы практически не меняется.

Искажения

Резец рекордера.

При записи лакового оригинала применяются резцы треугольной формы с острыми гранями. V-образная режущая фронтальная грань определяет угол раскрытия канавки и ее ширину, зависящую от глубины погружения резца в лаковый слой.

Искажения огибания обусловлены несоответствием форм резца рекордера и иглы звукоснимателя.

На рисунке показана траектория следования сферической иглы по стенке модулированной канавки. Вместо синусоиды (1) нанесенной резцом при записи, центр иглы описывает поиду (2), кривую, отличающуюся по форме от первоначальной. На выходе звукоснимателя мы получаем электрический сигнал с такой же искаженной формой.

Форма иглы влияет на положение точек контакта с канавкой.

Форма иглы также влияет на расположение точек контакта иглы со стенками канавки по отношению к резцу. Это приводит к возникновению фазовых и частотных искажений, нарушению пространственной звуковой картины. Таким образом, чем меньше радиусы (в поперечном сечении) рабочих частей иглы, тем точнее игла следует по модулированной канавке и тем меньше искажения при воспроизведении записи. Это обуславливает применение в высококачественных головках звукоснимателей только эллиптических и гиперэллиптических игл.

Срок службы

Форма иглы: а) новой, б) изношенной.

Обычно срок службы иглы указывают общим числом часов проигрывания, но такая оценка может рассматриваться только как ориентировочная: износ зависит не только от длительности, но и от условий эксплуатации, в том числе прижимной силы, количества и состояния проигрываемых дисков, их уровня записи, материала, а также качества обработки рабочей части иглы. Поверхность алмазных игл современных высококачественных звукоснимателей полируется не ниже 13 класса чистоты, и служат они около 1000 часов. При определенном опыте определить износ иглы можно на слух по увеличению искажений, снижению отдачи на высоких частотах и "замутнению" звуковой картины. Однако единственным надежным способом проверки состояния иглы, позволяющим вовремя обнаружить критический износ, является осмотр сошлифованных участков с помощью микроскопа. Первый осмотр желательно проводить через 500 часов эксплуатации, повторный через 800 часов. Крайне важно своевременно менять иглу, так как изношенная игла портит не только звук, но и сам носитель.

Из-за образования боковых площадок игла теряет способность воспроизводить запись высоких частот, а образовавшиеся грани портят рельеф канавки, особенно в местах большой модуляции. Очевидно, что игла будет следовать по модулированной канавке, как по немой, когда длина боковой площадки станет равна длине волны записи. С возрастанием износа иглы наступает момент, когда она начинает касаться дна канавки, при этом уровень помех при воспроизведении резко увеличивается. Уменьшение срока службы иглы с уменьшением количества проигрываемых пластинок объясняется тем, что чем чаще проигрывается каждая пластинка, тем больше оседает в ее канавках сошлифованных частиц алмаза, которые являются абразивом и ускоряют дальнейшее стачивание иглы.

Иглодержатель

Эта часть является звеном, передающим колебания иглы подвижному элементу электромеханического преобразователя головки звукоснимателя. Иглодержатель должен быть жестким, легким и не иметь собственных резонансов. Как отмечалось раньше, минимизация массы, а, следовательно, инерционности подвижной системы головки повышает надежность следования иглы в канавке (trackability), улучшает воспроизведение высоких частот и разделение каналов. Для достижения указанных свойств, при изготовлении иглодержателей используются самые разные, иногда экзотические материалы, в том числе бор, бериллий, титан, алмаз, керамика, рубин и сапфир. Для уменьшения массы некоторые иглодержатели выполняются полыми внутри, а полость может заполняться демпфирующим материалом. Иглодержатель вставлен в эластичную муфту (compliance pivot) из полимерного материала, закрепленную в корпусе или шасси головки. Такой подвес обеспечивает определенную свободу движения иглодержателя и одновременно позиционирует его в пространстве. Эластичная муфта выполняет также роль демпфера, хотя иногда рядом с ней устанавливаются обособленные демпфирующие элементы. На конце иглодержателя, расположенном внутри головки, закрепляется магнит, либо катушка. Гибкость подвижной системы головки звукоснимателя практически полностью определяется механическими свойствами эластичного подвеса, т.е. его жесткостью и упругостью.

ММ и МС головки

Магнитные звукосниматели подразделяются на два вида: с подвижным магнитом (moving magnet) и с подвижной катушкой (moving coil). Основополагающий принцип действия одинаков для обоих типов - индукция тока в проводнике при его взаимодействии с магнитным полем. Однако в первом случае э.д.с. в проводнике возникает в силу изменения магнитного поля, а во втором в результате перемещения самого проводника в постоянном магнитном поле. В ММ головках маленький магнит прикреплен к иглодержателю. Он перемещается относительно неподвижных катушек в соответствии с колебаниями иглы. Изменяющийся по величине и направлению магнитный поток индуцирует в катушках э.д.с. Фиксированное расположение катушек внутри корпуса головки позволяет изготовлять их с большим количеством витков, что обеспечивает высокий уровень выходного сигнала, вплоть до 8 мВ. Головки с подвижным магнитом обеспечивают достаточно равномерную частотную характеристику, широкий диапазон воспроизводимых частот, технологичны и относительно недороги в производстве. Они обладают дополнительным потребительским удобством, так как вся подвижная система обычно выполняется в виде сменной вставки, что позволяет менять изношенные иглы самостоятельно в домашних условиях. Однако ММ головкам присущи два основных недостатка. Современная технология не позволяет изготовлять магниты меньше определенной массы, создающие достаточное магнитное поле, что лимитирует уменьшение массы подвижной системы ММ головки. Это приводит к ограничению возможности снижения искажений и полноценного воспроизведения высокочастотных сигналов. Кроме этого ММ головки очень критичны к характеристикам нагрузки. Стандартное сопротивление нагрузки должно быть не менее 47кОм, а суммарная емкость входа предусилителя - корректора, соединительных кабелей и проводов в тонарме в пределах 200-400пФ. Производители обычно указывают рекомендуемые характеристики нагрузки для каждой конкретной головки. Отклонение величины емкости от рекомендованной может привести к значительной неравномерности АЧХ головки в области высоких и средних частот.

Бескорпусная МС головка GLIDER швейцарской фирмы BENZ MICRO. Хорошо видны катушки на крестообразном сердечнике.

В МС головках к иглодержателю прикреплены миниатюрные индукционные катушки. Постоянный магнит, в поле которого они двигаются, неподвижный и закреплен в корпусе головке. В отличие от популярной поговорки, в данном случае "перемена мест слагаемых" сильно меняет "сумму": такая схема обеспечивает минимальные искажения в процессе преобразования механических колебаний в электрические, так как обмотки катушек двигаются в мощном однородном магнитном поле, а их перемещение не влияет на само поле.

io6_side io_6pins

Важным преимуществом расположения катушек на иглодержателе является значительное снижение массы подвижной системы. Благодаря этому МС головки великолепно воспроизводят высшие частоты, обеспечивают лучшее разделение каналов и объемность стереопанорамы. Для сердечников катушек используются самые разные материалы - в более дешевых моделях это могут быть магнитные материалы для повышения индуктивности и соответственно чувствительности, в дорогих моделях немагнитные, в том числе рубин. Примером такой головки может служить RUBY2 фирмы BENZ MICRO. Применение немагнитного сердечника исключает искажения, связанные с гистерезисными свойствами и остаточной намагниченностью ферритовых и железных сердечников. К тому же рубин обладает благоприятными, с точки зрения музыкального воспроизведения, резонансными свойствами. Снижение массы подвижной системы достигается уменьшением количества витков катушек, что и обуславливает низкое выходное напряжение (низкую чувствительность). Малое число витков, в свою очередь, вызывает необходимость применять мощные и массивные постоянные магниты. К примеру, фирма Audio Note использует магниты из сплава ALNICO. Более того, в топовой модели AN-IO Ltd. для увеличения силы магнитного поля применено подмагничивание постоянным током. Питание катушки подмагничивания обеспечивается калиброванным ламповым блоком питания.

Несмотря на сильные магниты, чувствительность таких головок составляет всего лишь 0,1 - 0,2 мВ. Это не позволяет подключать МС головоки с низким выходом напрямую к обычным фонокорректорам. Для первичного усиления сигнала с головки используются специальные повышающие трансформаторы. Очевидно, что при всей своей простоте это довольно деликатные устройства, т.к. при работе со столь слабым сигналом они должны обеспечивать высокое соотношение сигнал/шум, хорошо противостоять внешним наводкам и не вносить искажений, обусловленных магнитными свойствами сердечников. Кроме этого высококачественные трансформаторы могут иметь регулировки по входу и выходу, позволяющие оптимально согласовывать импеданс источника и нагрузки.

Еще одним достоинством МС головок является то, что они практически некритичны к величине емкости нагрузки.

Корпуса дорогих головок нередко изготавливаются из ценных пород дерева. Скажем, корпуса головок Benz Micro изготавливаются из корня брияра, Audio Note использует черное дерево. Это обусловлено не столько эстетическими факторами или данью моде, сколько тем, что корпус, окружающий всю конструкцию головки обладает своими резонансами и неминуемо оказывает влияние на характер и окраску звука. Поскольку дерево по сей день расценивается как самый "музыкальный" материал, многие производители считают его виброакустические характеристики наиболее приемлемыми и благоприятными для корпусов головок. Исходя из конкретной конструкции, подбирают разные породы, "звучащие" наиболее гармонично в сочетании с остальными элементами звукоснимателя.

Некоторые аудиофилы удаляют корпус звукоснимателя, считая, что это улучшает звучание. Возможно, в конкретных системах это дает определенный результат, тем более что такая процедура снижает общую эффективную массу тонарма с головкой. Однако это очень тонкая операция, и я бы не рекомендовал пробовать сделать это самостоятельно, т.к. шанс, безнадежно повредить дорогостоящую головку, крайне высок. Кроме этого в некоторых головках корпус и шасси являются единым целым, и "облегчить" такую головку просто невозможно. Тем, кто хочет поэкспериментировать с головкой без корпуса, можно порекомендовать оригинальную модель GLIDER швейцарской фирмы Benz Micro (см. рисунок выше). Стоит отметить, что эта головка действительно обладает очень "воздушным" звучанием и выраженной трехмерностью звуковых образов.

ЗАЛОГ УСПЕХА - В ПРАВИЛЬНОЙ НАСТРОЙКЕ

Правильное воспроизведение записи с грампластинки представляет собой тонкое искусство. Для этого надо обладать терпением, навыками, тонким слухом, ювелирными руками, пониманием физической сути всех процессов и конечно качественным проигрывателем. Аудиофильная истина: проще всего на свете неправильно проиграть винил. Даже самая дорогая система для воспроизведения, будучи неграмотно настроенной, будет звучать из рук вон плохо. Естественно приведенные ниже рекомендации не являются панацеей от всех бед. Настройка и доводка системы - процесс кропотливый и длительный. Возможно, в определенных ситуациях придется находить неординарные решения, подчас расходящиеся с общими правилам. Тем не менее, следуя нижеприведенным советам, Вы сможете вплотную приблизиться к наиболее полной реализации возможностей Вашего проигрывателя.

Установка стола

Основные принципы, которым подчинена вся процедура - надежная развязка от вибраций пола и строго горизонтальное положение опоры и всех элементов стола. Самым удачным решением является установка проигрывателя на специальной полке, закрепленной на капитальной стене. Такую полку можно изготовить самостоятельно, здесь у Вас есть большой простор для конструкторской фантазии. Главное, чтобы она выдерживала как минимум двоекратный вес проигрывателя и была достаточно жесткой. Можно воспользоваться и готовыми изделиями, например английской фирмы TARGET. Преимущество состоит не только в том, что Вы получаете законченный продукт, с хорошим внешним видом, эти полки имеют довольно удачную конструкцию: на стену крепится пространственная металлическая рама, а собственно деревянная полка, на которую устанавливается стол, опирается на регулируемые шипы, вкрученные в раму. Таким образом, обеспечивается дополнительная развязка и возможность тонкой подстройки горизонтальности полки. Если есть желание, можно поэкспериментировать с материалом полки, это определенно оказывает влияние на характер звука, по некоторым сведениям хорошие результаты получаются при использовании т.н. дельта-древесины, используемой в авиации.

Если же установка проигрывателя на полке по каким-либо причинам невозможна или нежелательна, можно расположить его на стойке или каком-нибудь элементе мебели, типа комода с плоской крышкой. Однако надо помнить, что положительного результата в таком случае можно добиться, только если пол под этим предметом прочный, не шатается и не скрипит, а сама стойка или мебель достаточно тяжелы. Идеальным для такой "нижней установки" является массивный каменный постамент, но такое решение можно выполнить, пожалуй, что только в собственном доме, на первом этаже.

Кроме этого существуют специальные подставки, например VibraPlane. Плита, на которой устанавливается проигрыватель, опирается на пневматическую опорную систему и полностью изолирована от внешних вибраций. Давление воздуха можно регулировать, в зависимости от веса проигрывателя. Такая регулировка изменяет демпфирующие свойства конструкции, позволяя приспособить ее к музыкальному характеру Вашей системы. К сожалению, такие опорные системы достаточно дороги.

Когда будете закреплять полку на стене или устанавливать стойку на полу, не забудьте проверить горизонтальность плоскости, на которой будет стоять стол проигрывателя. Советую уделить этому достаточно внимания, ибо в дальнейшем любой наклон опоры осложнит настройку проигрывателя и не позволит Вам добиться наилучшего результата. Даже если стол имеет регулирующиеся ножки, позволяющие выставить стол горизонтально относительно наклонной поверхности полки, это не решит проблемы. Ножки будут выкручены на разную высоту, будет нарушено заложенное в конструкцию распределение нагрузки на основание стола, что вызовет дополнительные внутренние напряжения и как следствие окажет отрицательное влияние на звук. Для проверки горизонтальности прекрасно подойдет небольшой строительный уровень, но если у Вас есть возможность воспользоваться профессиональным цифровым или лазерным уровнем, это только плюс.

Сборку проигрывателя производите, следуя указаниям инструкции, но при этом соблюдайте одно правило: не прилагайте усилий при закручивании любых резьбовых соединений, даже если это крепление массивных деталей, например узел подшипника диска. Вкручивайте винт, болт или деталь до касания с сопрягаемой частью, а потом лишь доверните на 45о - 60о. Это обеспечивает достаточное усилие фиксации, но при этом не возникают внутренние напряжения и деформации деталей. Это очень важно, если Вы хотите получить открытый, "дышащий" звук.

После того как на подготовленное и выверенное по уровню место, установлен стол со смонтированными субшасси, диском, тонармом, головкой, проводами и т.д. можно приступать к его регулировке.

Сначала выставляют положение основания стола, для чего регулируют ножки проигрывателя. Их надо ввернуть до упора, а затем отвернуть примерно на один оборот. Далее, уровнем проверяют горизонтальность основания стола в продольном и поперечном направлении и при необходимости корректируют положение вращением ножек, при этом ни одна ножка не должна быть ввернута до упора.

Следующий этап - регулировка положения субшасси и диска. В данном случае Вам понадобится легкий уровень из пластмассы или алюминия, длина которого не больше диаметра диска. Идеально, чтобы в его середине было отверстие, в которое войдет шпиндель диска. Если отверстия нет, расположите уровень так, чтобы он касался шпинделя, т.е. находился как можно ближе к центру диска. При помощи регулировочных винтов элементов подвески отрегулируйте горизонтальное положение диска. Регулировочные винты не должны быть в крайних положениях.

Если двигатель выполнен как отдельный блок, его также необходимо выставить по уровню. Естественно он не должен касаться самого шасси. Желательно, чтобы двигатель устанавливался на своей индивидуальной подставке, механически не связанной с полкой для стола. Если на диске стола есть канавка для пассика, отрегулируйте высоту посадки шкива на двигателе для устранения перекоса пассика.

Настройка тонарма и звукоснимателя

При установке тонарма и головки звукоснимателя внимательно изучите инструкцию производителя. Напомню, что при сборке нельзя применять излишних усилий, а все винты надо закручивать, как это было описано выше. Перед началом настройки проверьте расположение кабеля идущего от тонарма. Он должен образовывать свободную петлю или просто свисать вниз (в зависимости от конкретной конструкции) и не касаться деталей проигрывателя кроме как в месте его крепления к основанию стола, если это предусмотрено. Кабель не должен быть натянут или наоборот "подпирать" тонарм и субшасси. В ином случае будет нарушена нормальная работа подвески субшасси, и все Ваши усилия по настройке могут оказаться тщетными.

Для крепления головки к площадке звукоснимателя лучше использовать винты и гайки из немагнитного материала, как правило, они прилагаются в комплекте с головкой. Чтобы не перепутать провода тонарма, подсоединяемые к головке, обратите внимание на их цвет:

   красный - правый канал - сигнал
   зеленый - правый канал - земля
   белый - левый канал - сигнал
   синий - левый канал - земля

Горизонтальный угол и заход

Тщательно проверьте положение головки звукоснимателя относительно площадки тонарма. Продольная ось головки и иглодержатель должны быть строго перпендикулярны воображаемой линии, проведенной через центры крепежных отверстий площадки тонарма. Для удобства выполнения этой операции на корпусе головки обычно делают боковые плоскости параллельные ее продольной оси, так что при юстировке можно ориентироваться на параллельность этих плоскостей и бокового края площадки тонарма.

Шаблон для установки тонарма. В данном случае показана неправильная установка - выход больше нормы.

Если к тонарму прилагается специальный шаблон (protractor) или у Вас есть специальный размеченный юстировочный диск, то по ним можно одновременно выставить продольное положение головки и заход иглы за шпиндель, т.е. положение тонарма относительно центра диска. Обе эти регулировки взаимосвязаны, и им следует уделить особое внимание, т.к. от них зависит правильность установки требуемого угла горизонтальной коррекции (offset angle) и, как следствие, минимизация угловых искажений воспроизведения.

Вертикальный угол воспроизведения (VTA)

В связи с неизбежным расположением центра поворота тонарма над пластинкой игла совершает наклонные перемещения под некоторым углом.

Зависимость формы сигнала от VTA: 1 - исходный сигнал и воспроизведенный с углом, равным углу при записи, 2 - сигнал, записанный на диске, 3 - сигнал, воспроизведенный с неверным VTA.

Поэтому, чтобы избежать искаженного воспроизведения, при изготовлении лакового оригинала резец рекордера также располагается под некоторым углом к плоскости диска. Если в дальнейшем воспроизвести такую запись без учета этого фактора, мы получим сигнал искаженной формы.

Для верного воспроизведения фонограммы игла звукоснимателя в продольном направлении должна быть отклонена от вертикали на такой же угол, как и резец при записи (VTA - vertical tracking angle). Необходимый угол наклона иглы обеспечивается только при правильном расположении головки относительно плоскости пластинки, что в свою очередь, зависит от высоты крепления тонарма. Перед тем, как приступить к первичной регулировке, установите номинальную прижимную силу, рекомендованную для установленной головки, и положите какую-нибудь пластинку на диск проигрывателя. Затем опустите иглу на пластинку и проверьте положение головки.

Для большинства магнитных головок требуемый угол обеспечивается при параллельности верхней плоскости головки, прилегающей к площадке тонарма. Если наблюдается наклон головки вперед или назад, необходимо отрегулировать высоту тонарма (H).

Азимут

Регулировка поперечного наклона головки или азимута (azimuth) обеспечивает перпендикулярность иглы и иглодержателя по отношению к плоскости пластинки. Это принципиально важно для баланса каналов и правильного объемного расположения звуковых образов.

Следует обратить внимание на то, что речь идет о перпендикулярности иглы, а не корпуса головки. Дело в том, что иглодержатель может быть слегка повернут в эластичной втулке относительно корпуса, и если Вы будете ориентироваться на положение корпуса, регулировка может быть неверной. Во многих случаях может помочь небольшое зеркало, на которое следует опустить иглу.

Регулировка осуществляется поворотом площадки тонарма (headshell). Если площадка для крепления головки выполнена как единое целое с трубкой тонарма, регулировка производится подкладыванием с одной стороны тонких шайб между корпусом головки и крепежной площадкой (шеллом).

Наиболее точный результат можно получить, воспользовавшись двухканальным осциллографом и тестовой пластинкой. Каждый канал головки надо подключить к соответствующему входу осциллографа и проигрывая запись синусоидального сигнала добиться одинакового уровня сигнала обоих каналов, регулируя азимут головки.

Антискейтинг

Как правило, компенсаторы скатывающей силы проградуированы в единицах, соответствующих прижимной силе, поэтому для первичной регулировки антискейтинга достаточно выполнить операции, описанные в инструкции производителя. При этом не забудьте отрегулировать начальное положение тонарма (когда он зафиксирован в держателе) относительно центра диска. Для этого в комплекте с тонармом может прилагаться шаблон, либо в инструкции указано расстояние от шпинделя до головки.

Если градуировки нет, а инструкция отсутствует, можно настроить антискейтинг при помощи грампластинки, на которой одна сторона гладкая, без канавок, как, например, у полноразмерного сингла на 45 об/мин. Опустив иглу на гладкую поверхность вращающейся пластинки, устанавливают усилие компенсатора таким, чтобы тонарм очень медленно двигался к внешнему краю пластинки. Такая регулировка конечно очень приблизительна, поскольку сила трения между иглой и канавкой, от которой зависит величина скатывающей силы, отличается от силы трения при скольжении острия иглы по гладкой поверхности. Можно определить правильность установки антискейтинга на слух: при недостаточной компенсации скатывающей силы искажения в громких местах фонограммы появляются в правом канале, а при избыточной компенсации - в левом.

Кроме этого можно опять воспользоваться двухканальным осциллографом. Если антискейтинг отрегулирован правильно, при проигрывании тестового сигнала, записанного с большим уровнем, искажения формы сигнала наступают одновременно в обоих каналах. Если осциллограф позволяет складывать сигналы двух каналов и инвертировать (менять полярность) один из каналов, то удобно наблюдать результирующую кривую, получаемую вычитанием сигналов обоих каналов. При правильной настройке противофазные сигналы полностью подавляют себя, и на экране осциллографа будет практически прямая линия.

Финальная настройка

Для окончательной настройки вертикального угла воспроизведения (VTA) отметьте положение задней части тонарма по высоте, сдвиньте его вверх на несколько миллиметров и прослушайте фрагмент записи. Потом опустите тонарм на такое же расстояние вниз от ранее отмеченного положения и опять прослушайте тот же фрагмент. Повторяя эту операцию несколько раз, определите положение, в котором звучание будет наилучшим. Так же, в несколько приемов, проведите тонкую корректировку прижимной силы. Здесь очень полезными окажутся специальные электронные весы, например японской фирмы WINDS.

Проверьте все настройки с начала. Многие параметры взаимосвязаны, и для окончательной настройки необходимо произвести все операции еще один - два раза. После этого Ваша система для воспроизведения виниловых дисков готова для первого периода эксплуатации - приигрывания, длительность которого составляет от 50 до 100 часов. В течение этого времени происходит приработка механических частей проигрывателя, полировка иглы, размягчение эластичного подвеса подвижной системы головки, снимаются внутренние напряжения в деталях, уменьшаются упругие деформации, стабилизируется структура и физико-химические свойства проводов. После приигрывания нужно вновь проверить все регулировки и настройку, т.к. почти наверняка некоторые параметры потребуют корректировки.

Почувствовав вкус винилового звука, Вы можете поэкспериментировать с небольшими изменениями конструкции системы. Не покупая новый проигрыватель, можно значительно улучшить качество звучания путем серии апгрэйдов. Например, добавить вязкостное демпфирование тонарма, заменить стандартные провода в тонарме на специальные серебряные Audio Note AN-AI, заменить кабель, идущий от тонарма к фонокорректору, упразднить все контактные соединения на пути сигнала от головки, применив пайку высококачественным припоем, подобрать опорные ножки из других материалов и т.п.

Когда все эти хлопоты будут позади, выберите тихий вечер, сядьте в свое любимое кресло и забудьте все, что Вы читали, и что Вам говорили об аудио системах. Просто послушайте винил. Вы все поймете сами.

Москва, 1999 г.