История винила - окончание. Приводы, тонармы, картриджи, иглы.

Типы проигрывателей винила

Среди множества виниловых проигрывателей, следует отметить наиболее значимые технологии, которые оставили след в истории, и, являлись и являются, эталоном звучания своего времени.

Роликовый привод

     На смену первым фонографам, с пружинно заводным механизмом, одним из наиболее известных механизмов, был роликовый привод, который доминировал до 70-х годов в производстве достаточно бюджетных моделей, однако вошел в историю, благодаря топ моделям таких производителей, как Lenco, Garrard, EMT, Thorens. Основной проблемой данного механизма являются низкочастотный шум (гул), вызванный работой самого привода, и вариации скорости вращения (wow&flutter). В них используются синхронные моторы, которые вращаются на скорости, синхронизированной с частотой в сети переменного тока.

Пассиковый (ременный) привод

Пассиковые приводы дали возможность улучшить изоляцию двигателя и самого стола в сравнении с роликовыми механизмами. Шум двигателя, как правило, слышимый, как низкочастотный гул, также значительно снижается. Конструкция ременного привода вертушки, позволяет использоваться менее дорогой электродвигатель, чем у прямо приводных проигрывателях. Эластичный ремешок, поглощает двигателя вибрации и шум двигателя, которые в противном случае могли бы иметь негативный эффект, передаваясь через колебания иглы картриджа. Он также поглощает маленькие, быстрые изменения скорости, вызванные "возмущениями", который в других конструкций называют "трепетаниями" (flutter).

Прямой привод

Прямоприводные вертушки крутят стол непосредственно, без использования промежуточных колес, ремней или шестерней как части привода. Сам стол (тарелка) функционирует как якорь двигателя. Это требует хорошего инжиниринга, в сочетании с современной электроникой для ускорения и регулирования скорости. Technics, подразделение компании Matsushita представила первый коммерчески успешный прямой привод, модель SP-10, в 1969 году, прошедшая 3 модификации, и ставшая синонимом лучшего профессионального звучания, наиболее распространенной в мире вертушкой для студий звукозаписей и радиостанций. В начале 80-х годов, после удешевления стоимости микропроцессоров, прямоприводные вертушки стали доступными для массового сегмента. Однако, и до последнего времени, последние модификации проигрывателей Technics SL-1200, горячо любимые DJ во всем мире, служат верой и правдой.

Прямой привод против пассикового

Сделать оценку какой привод лучше, пассиковый (ременный) или прямой довольно сложно и сейчас, т.к. это в большей степени зависит непосредственно от их имплементации и применения. Технические параметры, такие как рокот и биения, также весьма близки, в лучших моделях с пассиковым приводом.

Стоимость

Вертушки аудиофильского качества очень сильно отличаются по цене, от несколько сотен долларов США, до 100.000 USDи даже выше. Безусловно, между качеством звучания и ценой проигрывателя нет прямой зависимости, однако общепринято, что вертушка стоимостью в 1000 долларов, не будет сильно отличаться от 500 долларовой.

Благодаря широкому выбору как современных (пассиковых и прямоприводных) проигрывателей, так и винтажных моделей высокого класса, можно уверенно утверждать, что наилучшее сочетание цены / качество, зависит от правильного и умелого подбора как проигрывателя, так и тонарма и картриджа к нему.

Тонармы

Тонарм (поворотный рычаг), одно из важнейших устройств в проигрывателе виниловых дисков, к нему прикреплен картридж с иглой, которая скользит по канавке пластинке с заданной нагрузкой, неким компромиссом, между наилучшим трекингом (отслеживанием положения иглы в канавке) и минимально возможным износом как самой иглы, так и бороздок пластинки.

В простейшем случае, тонарм имеет форму рычага (руки), который крепится через боковые проушины, имея свободное движение как по вертикали, так и по горизонтали, с возможностью балансировки веса (противовеса к весу картриджа с иглой).

В идеале, для наибольшей верности звучания требования с тонарму следующие:

- тонарм должен отслеживать канавку, не повреждая иглу с картриджем, поэтому идеалный тонарм не должен иметь собственную массу и подшипники качения, требующие нулевой силы, для перемещения рычага (руки) тонарма с иглой.

- рычаг не должен колебаться во время перемещения, поэтому он должен быть либо и легким и очень жестким, либо хорошо демпфированным.

- рычаг не должен резонировать с колебаниями, вызванными колебаниями иглы в канавке или от вращения двигателя / стола, поэтому он должен быть достаточно тяжелым, чтобы быть застрахованным от этих вибраций, или он должен быть демпфирован так, чтобы их поглотить.

- рычаг должен поддерживать положение иглы картриджа по касательной к канавке, двигаясь по пластинке с минимальным изменением угла.

Эти требования противоречивы и их невозможно реализовать (не существует рычага, не имеющего веса и подшипников с нулевым трением) в реальном мире, таким образом конструкция тонарма требует инженерных компромиссов. Решения могут варьироваться, но все современные тонармы, по крайней мере, имеют относительно легкую и одновременно жесткую конструкцию, выполненные с высокой точностью, с очень малым трением поворота в вертикальной и горизонтальной осей. Большинство рычагов тонарма сделаны из разного вида сплавов (самый дешевый из которых алюминия), некоторые производители используют пробковое дерево, в то время как другие используют углеродное волокно или графит. Последние зачастую используют прямой дизайн рычага; различного рода металлические сплавы, как правило, используют S образный рычаг.

Даже на идеально ровной LP пластинке, тонармы к двум типам ошибок, которые влияют на звук. По мере отслеживания канавки пластинки, игла оказывает касательную к дуге канавке силу трения, а так как эта сила не пересекает поворотную ось самого тонарма, то реактивная сила, при вращении про часовой стрелке самой пластинки, оказывает реактивную силу, действующую на иглу по канавке пластинки в направлении от центра диска. Современные тонармы имеют различного вида механизмы анти скейтинга, для борьбы с этой реактивной силой от пружинок и дополнительных противовесов, до магнитов, сводя эту реактивную силу к нулю.

Второй момент, связан с ошибкой возникающей при движении рычага тонарма от края пластинки к центру вращения, в результате чего, несколько меняется угол между головкой картриджа и канавкой пластинки. Пусть и небольшое изменение, имеет негативное воздействие, в особенности в случае стерео записей, так как создаются различные прижимные силы на обеих сторонах канавки, а также некоторый временной сдвиг между правым и левым каналами. Чем длиннее рычаг, тем меньше ошибка, которая стремится к нулю, в случае бесконечно длинного рычага, однако, длинный рычаг имеет больший вес.

Как одно из решений, было использование тонармов с линейным трекингом (тангенциальных тонармов), начало которых уходит в 50-е годы, и один из наиболее известных ранних вариантов, был проигрыватель Beogram 4000 компании B&O, выпущенный в 1972 году. Серьезные инвестиции были вложены в этот механизм, которые теоретически позволял избавиться от ошибок трекинга, однако имел сложности с отслеживанием рычага тонарма и движением его параллельно движению иглы от края пластинки к центру вращения.

Наиболее известные топ модели японских компаний, таких как Pioneer, Yamaha, Mitsubishi, Sony, несравненный Nakamichi 1000, а также Technics, которые даже успели наладить выпуск массовых полностью автоматическ из компактных моделей с тангенциальным тонармом, однако это уже было время заката эпохи винила. В настоящее время, лишь несколько компаний продолжают выпускать эти изощренные и сложные устройства, с использованием вакуумных наосов, воздушных подшипников, однако это весьма ограниченное производство, и довольно дорогостоящее.

Картриджи

Исторически картриджи можно разделить на следующие основные категории, которые использовали различные принципы считывания информации с виниловых пластинок:

- пьезоэлектрические

- магнитные

- тензометрические

- электростатические

- оптические

Остановимся сегодня на наиболее популярном, актуальным и на сегодняшний день магнитных картриджах.

Существует два обще принятых дизайна магнитных картриджей – ММ (с движущимся магнитом) типа и МС (с движущейся катушкой, оригинально имеющий название «динамический») типа, оба используют один и тот принцип электромагнитной индукции.

Наиболее популярным является ММ тип картриджей, хотя аудиофилы предпочитают картриджи МС типа, которые позволяют получить более звук более высокого качества. Картридж представляет собой небольшой корпус, из которого выделяется кантилевер (трубка малого диаметра, обычно выполненная из тонкого металла), к которому, в свою очередь, на одном конце прикреплена алмазная игла. На другом конце кантилевера установлены магниты (ММ), или несколько катушек (МС). Магнит близок к катушкам, генерируя электрический ток, при колебаниях иглы, в втором случае, колебания самих катушек на конце кантилевера, находящиеся в постоянном магнитном поле вызывают электрический ток, который, в конечно итоге, передается на усилительное устройство.

В случае использования картриджей ММ типа, большинство производителей используют конструкцию со съемной иглой, находящейся, обычно в специальном пластиковом корпусе, что удобно для быстрой смены иглы. Наиболее распространены 3 типа крепления самого картриджа к тонарму: 1) картридж привинчивается 2 винтами к хэдшеллу (держателю картриджа), который, в свою очередь прикрепляется к тонарму, 2) Р-типа, или T4P ( разработанный в 1980 году компанией Technics), который позволяет крепить картридж непосредственно к тонарму. Многие картриджи Р-типа, имеют адаптер, который позволяет прикрепить их также к хэдшеллу.

Третий тип картриджей, обычно используемый DJ (диджеями), который имеет хедшелл круглой формы и подключается напрямую к тонарму.

Как альтернатива к упомянутым выше картриджам ММ и МС типа, следует отметить вариацию дизайна картриджей ММ типа – MI (движущееся железо), которая активно использовалась ADC, Grado, Stanton/Pickering (681 серия), а также в, пожалуй лучшей, за всю историю компании Ortofon, VMS серии ММ картриджей. Безусловно, выдающуюся роль сыграла и датская Bang& Olufsen с картриджами MMC, которые, к сожалению, не были совместимы с изделиями других производителей. В данной конструкции, магнит находится позади 4 катушек, и намагничивает сердечники всех 4-х катушек. Изменение положения движущегося магнита относительно сердечников катушек и вызывает изменение напряжения на выходе картриджа.

Иглы

В течение всей истории развития индустрии аналогового звуковоспроизведения, были использованы различные материалы, из которых изготавливались иглы, проходящие по канавкам для пластинки. В 1892 году Томас Эдисон ввел в использование сапфир, а в 1910 году предложил использовать алмаз, в качестве наконечника в своих цилиндрических граммофонов. В качестве материала для изготовления игл для виниловых пластинок также использовали сапфир или алмаз. Одно из редчайших сочетаний предложила компания Bang & Olufsen (B&O) для своей серии тангенциальных проигрывателей винила 4002/600. В известном картридже ММС 20 CL, был использован сапфировый кантилевер, на котором специальным клеем был закреплена алмазная игла. Вес наконечника составлял всего 3 мг, а рекомендованная нагрузка на пластинку – 1 г, что значительно снижало износ как иглы, так и самого винила
Следующим шагом в развитии формы иглы произошло в появлением квадрофонической записи, процесса CD-4, которая требует расширенный амплитудно-частотный диапазон до 50 кГц , как например картриджи Technics EPC-100CMK4, которые были способны воспроизводить частоты до 100 кГц. Это требует специальной заточки иглы, с узким радиусом боковой заточки в пределах 5 мкм. Узкопрофильные эллиптические иглы, могут считывать информацию на частотах свыше 20 КГц, но склонны к повышенному износу, в связи с уменьшенной контактной поверхностью. Для преодоления этой проблемы, в 1972 году, Norio Shibata из корпорации Victor (JVC), была разработана, специальная заточка иглы, получившая названия в честь своего создателя Shibat astylus, которая была принята в качестве стандарта для квадрофонических картриджей, однако продвигается и до сих пор, некоторыми производителями для своих дорогих моделей.

Идея Shibata заключалась в том, чтобы снизить износ иглы, путем увеличения площади контакта с поверхностью пластинки, что означает меньшее давление на нее, что и подтвердили испытания компании Victor (JVC) в сравнении со сферической заточкой.

Позднее, у разных компаний появились свои версии заточек иглы, которые являлись улучшением варианта Shibata. Хронологически: "Hughes" (1975), "Ogura" (1978), Van den Hul (1982). Некоторыеизнихпродвигалисьнарынкекакгиперэллиптические "Hyperelliptical" (Shure), "Alliptic", "Fine Line" (Ortofon), "Line contact" (Audio Technica), "Polyhedron", "LAC", или "Stereohedron" (Stanton).

Последние нововведения появились, как побочное изобретение видеодисков. С внедрение лазерной обработки алмазов, появилась возможность более прецизионной обработки и игл, так называемая гребенчатая (в форме киля лодки) заточка, известная как дизайн Namiki и Fritz Gyger. Данный тип заточек, маркетировался как "MicroLine" (Audiotechnica), "Micro-Ridge" (Shure), или "Replicant" (Ortofon).

Безусловно, как любой сегмент рынка высших достижений, High End класса, великий продукт определяет талант и мастерство инженера разработчика, серьезные инвестиции и многолетний кропотливый труд.

Со времени расцвета винила прошло уже более 30 лет, и многие компании ушли с рынка виниловых проигрывателей и аксессуаров к ним, оставив после себя яркий, как комета след и имена, которые до сих пор на устах аудиофилов всего мира.

Сколько осталось великих имен – совсем немного, пожалуй, лишь маленькая горстка японских долгожителей. Многие ушли от дел, нет непревзойденных приводов Technics, эксклюзивных Pioneer– Exclusive, Kenwood и Nakamichi, выдающихся тонармов SAEC, европейских проигрывателей экстра класса EMT, к сожалению погасла и яркая звезда Ortofon, после ухода в 2009 году команды легендарного Per Winfeld.

   Однако, почему же Mutech все-таки стал эталоном звучания топ High End класса, малоизвестная, до сих пор, широкому кругу любителей винилового звука компания, маленький моторчик которой, в сердце каждого из великих производителей картриджей премиум класса.

Об этом, отдельная история.

Приглашаем на выставку What Hi Fi Show 2014 для прослушивания и сравнения винтажных и новых проигрывателей и картриджей. Наша экспозиция - Зал Двина, Iris Conress Hotel (г. Москва, Коровинское ш. д.10)

Качество звучания.

Технология, используемая в звукозаписи в середине 20 века, развивалась и процветала. Следует отметить десять основных эволюционных шагов, которые привели к значительному улучшению, как в производстве, так и качестве LP пластинок на протяжении приблизительно сорока лет.

  1.    Электрические транскрипции и пластинки на 78 оборотов, использовались в качестве источников, для производства LP пластинок, нарезанных из алюминия / лака вплоть до 1948 года, до появления магнитной ленты. Переменный шаг, изменение расстояние паза канавки помогло заметно улучшить динамический диапазон. Нагретая игла, улучшила при нарезке диапазон высоких частот. Золотое напыление в вакууме стали все чаще используется для изготовления высококачественных матриц для нарезки и последующей штамповки виниловых пластинок.
2. Компания Decca в Великобритании применила высококачественные с широким спектром конденсаторные микрофоны для системы широкодиапазонной записи Full Frequency Range Recording (FFRR) в 1949 году. Стал использоваться воск для мастеринга и производства пластинок Decca / London. Это привело к значительному интересу в Соединенных Штатах, и способствовало повышению общих ожиданий качества записей.
 3. Записи на пленку с конденсаторных микрофонов стали использоваться в качестве стандартной процедура на долгое время с нарезкой лак / алюминиевых заготовок. Это улучшило как возможности высококачественного звукоизвлечения, так и дало возможности монтажа магнитной ленты. На протяжении многих лет существуют различия в видах магнитофонов, используемых форматов, к примеру, ширины, количества треков скорости и, в том числе использования 35 мм магнитной пленки.
  4.  Производство стерео ленточных (пленочных) мастеров и стерео LP пластинок в 1958 году привнесло значительные улучшения в технологии записи.

  5.   Ограничения в части процесса нарезания диска позже породило идею, что использование половинчатой скорости вращения (в котором источник - ленту, проигрывают на половине скорости и нарезка лак / алюминиевого диска также идет на половинчатой скорости 16⅔ оборотов в минуту, а не 33⅓ оборотов в минуту) позволит улучшить качество.
   6.  Некоторые 12-дюймовые пластинки были нарезаны на скорости 45 оборотов в минуту, претендуя на лучшего качества звук, но эта практика была сравнительно недолгой.
    7. Были предприняты усилия в 1970-х годах для записи четырех аудиоканалов на LP ("Quadraphonic") с помощью матрицы и модулированных методов носителей. Однако и это направление не получило ни широкого успеха, ни стало долговечным.
   8. Были предприняты усилия, чтобы упростить цепочку оборудования в процессе записи и вернуться к живой записи непосредственно на мастер-диск.
   9. Системы шумоподавления были использованы для мастеринга пленки (ленты) для последующего производства некоторых пластинок, а также непосредственно для самих LP пластинок.
   10. По мере улучшения технологии производства видеомагнитофонов, стало возможным модифицировать их и использовать аналог / цифровые преобразователи (кодеки) для цифровой записи звука. Это дало значительное улучшение динамического диапазона, для мастеринга ленты, в сочетании с низким уровнем шума и искажений, и свободу от провалов, эффектов до и после - эхо. Цифровая запись воспроизводилась обеспечивая высокое качество аналогового сигнала для мастеринга лак / алюминиевой нарезки.

Недостатки

На момент выхода на рынок компакт-диска (CD) в 1982 году, индустрия стерео звука на носителях LP (долгоиграющих виниловых пластинок) было в высшей точке своего развития. Тем не менее, она по-прежнему страдает в связи с теми или иными ограничениями:

  -   Стерео воспроизведение не является полностью по-канально независимым (дискретным) левый и правый канал; Сигнал каждого канала выходящего из картриджа содержит небольшое количество сигнала от другого канала, с дополнительным увеличением перекрестных помех при более высоких частотах.

- Даже самое высокое качество оборудование для нарезки диска, было способно делать мастер-диск со стерео разделением 30-40 дБ на частоте 1000 Гц, а при воспроизведении картриджи дают  меньшую производительность, величиной, примерно от 20 до 30 дБ разделения на частоте 1000 Гц, при этом с увеличением частоты уменьшается разделении по каналам, так, что при частоте 12 кГц разделение будет около 10-15 дБ. Общепринято, в настоящее время, что для качественного стереофонического звуковоспроизведения уровень разделения по каналам должен быть гораздо выше, одна в 1950-х годах BBC (Британская радиовещательная корпорация) в результате испытаний определила, что полного восприятия стерео звука, достаточно и 20-25 Дб разделения по каналам.

     - Тонкие, близко расположенные спиральные канавки, которые позволят увеличить время проигрывания при скорости 33⅓ об/мин на LP пластинках с Microgroove (общепринятого в 60- годах формата и по настоящее время), приводят к чуть заметным, но все же эффектам предварительного эхо, предупреждения о предстоящих громких звуках. Резец неизбежно переносит некоторые составляющие из импульсного сигнала на последующей стенке канавки в предыдущую стенку канавки. Это практически незаметно для большинства слушателей на многих записях, однако на тихих музыкальных пассажах, с громким звуком, можно услышать слабое пре-эхо громкого звука, происходящему на 1,8 секунды раньше времени. Эта проблема может также отображаться как и "пост " эхо, с жестяным призвуком, поступающего на 1,8 секунды после своего основного импульса.

- Заводские проблемы, связанные с неполным потоком (заполнением) горячего винила в матрице, может не точно воссоздать небольшую часть на одной стороне дорожки (канавки), вызывая, так называемую, проблему не полного заполнения. Это, как правило, проявляется на первом треке на одной стороне пластинки, хотя может и не присутствовать вообще. Эта проблема дает о себе знать в виде разрыва, «решетчатого» или повторения звука.

- Статический электрический заряд может накапливаться на поверхности пластинки и при прохождении иглы выражаться в виде громкого постороннего звук « поп». В очень сухом климате, это может происходить несколько раз в минуту. Последующее проигрывание пластинки не вызовет «поп» в тех же местах, т.к. место появления статического заряда не связан с колебаниями (размерами) самой канавки.

- Неотцентрованное тиснение (прессовка) приводит к медленной 0,56 Гц модуляции при воспроизведении, затрагивая шаг (колебаний) за счет скорости модуляции, при которой канавка проходит под иглой. Эффект постепенно становится более заметным во время воспроизведения, по мере того, как игла перемещается ближе к центру пластинки. Это также влияет на тональность, потому что при нагрузке иглы поочередно на одну и противоположную стенку канавки, меняются частотные характеристики в каждом из каналов. Эту проблему часто называют “wow”, хотя сами проигрыватели грампластинок, в первую очередь их моторы (приводы), могут также вызвать проблемы с шагом “wow”.

- Сила нагрузки (трекинг) иглы не всегда постоянен, в начале проигрывания и в конце пластинки. Стерео баланс также меняется по ходу записи.

- Внешние электрические помехи могут быть усилены с помощью магнитного картриджа.

Магнитные головки картриджа достаточно чувствительны к внешним помехам.

-   Громкие звуки в окружающем пространстве, могут механически передаться в виде вибраций стола вертушки) на иглу. При этом сильное механическое воздействие, может выбить иглу из канавки.

- Из-за некоторого наклона иглы в самой канавке, существует вероятность перескакивания иглы на несколько дорожек (канавок) вперед, от положения в начале записи пластинки.

-   Долгоиграющая пластинка ( LP) требует деликатного обращениия. Любой случайный сбой, скольжение иглы по поверхности пластинки, или резкого падения иглы на пластинку, может навсегда оставить след на поверхности, создавая при прослушивания эффекты посторонних помех, в виде «клик» и «поп». Более сильное повреждение может прорвать стенку канавки, вызывая потом перескакивание иглы вперед, или обратно назад. В этом случае, каждые 1.8 сек музыка будет повторяться снова (на скорости 33 об/ мин) или каждые 1.3 сек (при скорости 45 об/ мин).

С учетом всех упомянутых нюансов в проигрывании винила, стоит особое внимание уделить не только проигрывателю аналоговых пластинок в целом, но и правильному подбору всех компонентов, влияющих на качественное извлечение звука,  включая тонарм, картридж, а также их синергии, что является непременным атрибутом хорошего, сбалансированного звука, в любой ценовой категории.

Окончание следует…