Ликбез о виниле

Ortofon SPU Royal GM MK II
Часть I - Технические вопросы
Система воспроизведения виниловых грампластинок (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 стереосистеме. 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)

Thorens
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)
Platter
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 надевают специальный груз-прижим (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 полулитром 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 (Motor and drive)
turntable motor and drive
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.
EMT927
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)
Nagaoka MP-500 MM 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.
Rega Apheta MC
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 гр. Еще одним немаловажным параметром является собственный полный вес звукоснимателя, который может составлять от 4 до 30 гр. 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 мВ , MC от 0,15 до 2,5 мВ. 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.
Теперь об иглах и кантеливерах. Кантеливер – 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 (рис. 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 (рис. 2) . Основное достоинство – высокая износостойкость и простота в изготовлении.
Бирадиальная игла с двумя фасками (рис. 3)
Бирадиальная игла с двумя радиальными фасками (рис. 4)
Бирадиальная игла с четырьмя фасками (рис. 5)
Эллиптическая игла (рис. 6), 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 (рис. 7)
Знаменитая Shibata (рис. 8)
Гиперэллиптическая (рис. 9)
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!
Кантеливер – очень важная деталь звукоснимателя. Он должен одновременно отвечать ряду противоречивых требований – быть очень легким, жестким и не иметь собственных резонансов. Чем легче кантеливер, тем ниже масса подвижной системы и тем лучше игла следует по канавке. Поэтому в высококачественных головках кантеливер изготавливают из редких, даже экзотических материалов – бора, алмаза, бериллия, титана, керамики, сапфира.
Кантеливер часто изготовляют полым внутри и заполняют его специальным демпфирующим материалом. Кантеливер 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)

Kuzma Air Line 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.
T988 Tonearm
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 композитов. 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 RegaRB-300 в сочетании с головками Grado.
К сожалению ни тонарм, ни подвес кантеливера 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.