Компендиум, или Краткое руководство по High End-аудио, статья. Журнал "АудиоМагазин"

Непобедимый

Он пришел, увидел и победил. Vynil, Vidi, Vici. И не ушел! Почему проигрыватель грампластинок по-прежнему остается вершиной в иерархии высококачественного воспроизведения, в какой-то мере загадка. И принцип его работы, и методы его реализации с виду чересчур просты, но при глубоком рассмотрении настолько неочевидны, что порой непонятно, как вообще это может работать. Даже не так — как это может работать с таким результатом?!

Историческая заметка

Опыты с зубчатыми дисками, приводящими в действие звукоизлучающее устройство, были начаты еще в XVII веке (Гук, запись в дневнике от 1676 года) и продолжались с тех пор непрерывно. Савар в 1834 году использовал 82-см бронзовый диск с 720 зубцами. Остальное, как говорится, дело техники. Современный черный виниловый диск — просто прецизионная деталь прецизионного механического устройства, с высокой точностью воспроизводящего механически записанный сигнал. Разберем детали этого устройства.

Пластинка

Главное в пластинке — это канавки. Даже можно сказать, одна канавка, спиралью бегущая от края к своему финишу ближе к центру диска. Если канавка беззвучна, то стенки ее, наклоненные под углом 45° к дну, гладки, как щека младенца. Если звук в канавке есть и если он стереофонический, то наклонные стенки изобилуют пиками и провалами, создавая прихотливо извивающиеся ущелья и овраги. Канавки эти получены вдавливанием в нагретую виниловую массу некоей металлической матрицы, своеобразной материнской пластинки. А та в свою очередь получена гальваническим методом из «праматери» — лакового диска. «Праканавки» в праматери нарезаются рекордером — устройством, похожим на токарный станок. Резец рекордера колеблется вправо-влево, меняя ширину канавки под углом 45° (чтобы записать два канала), а диск вращается с постоянной скоростью. Процесс этот называется мастеринг. Чтобы одна канавка не упиралась по ширине в другую, скорость нарезания низких частот делают поменьше, а высоких побольше. Таким образом, запись ведется с переменным шагом — то есть с предварительной частотной коррекцией.

Обратите внимание, что вышеописанные экскаваторные работы резца происходят в самом натуральном микромире — размеры нецифровых питов могут быть в тысячи раз меньше диаметра человеческого волоса. Микроразмеры обусловливают также и то, что механическое считывающее устройство, которое должно проехать по извилистым стенкам канавки, геометрически мало. Давление на единицу площади стенки канавки будет не просто большим, а очень большим.

Привод

Грампластинка — всего лишь деталь общего механизма. У нее есть свои нормы поведения: она должна вращаться с идеально постоянной угловой скоростью (измеряется в оборотах в минуту), не колебаться, не издавать звуков, слышимых и неслышимых.

Первый шаг к тому, чтобы добиться постоянства вращения, — надежно закрепить грампластинку через центральное (и центрирующее) отверстие на опорном диске. Затем следует обеспечить вращение опорного диска. История показала, что наиболее эффективным способом вращения диска является ременная передача от электродвигателя с помощью одного или нескольких шкивов. Чтобы сохранить момент вращения, устранить причины возникновения рокота и других механических шумов, опорный диск вращается в подшипнике скольжения.

Звукосниматель

Звукосниматель, или головка звукоснимателя, — элемент, который должен отследить извивы стенок канавки (двух одновременно!), в идеале повторяя траекторию резца рекордера, и сгенерировать из этих своих механических перемещений электрический сигнал. Как упоминалось выше, на этапе записи в сигнал были внесены намеренные линейные искажения, которые в дальнейшем должны быть компенсированы — это работа для усилителя-корректора.

С методом генерации электрического сигнала вопрос более или менее решен. Сигналом этим является электродвижущая сила, возникающая при движении двух катушек в поле постоянного магнита. Для считывания ухабов и ям со стенок канавок давным-давно применяют микроскопические алмазные иглы. Игла закреплена в своеобразном рычаге — звукоснимателе, опора у которого гибкая. Гибкость подвеса позволяет удержать иглу в седле, когда канавка-жеребец резко взбрыкивает из-за громкого всплеска в записи, а также моментально возвращает ее в нулевое положение, когда кочки сменяются гладкой тишиной канавки. Катушки генератора располагаются на иглодержателе поближе к точке его опоры.

Описанная головка звукоснимателя с подвижной катушкой (МС, Moving Coil) явно предпочтительней, чем другой генератор — с подвижным магнитом, у которого подвес обычно находится ближе к середине рычага, а к противоположному от иглы концу крепится постоянный магнит. МС-звукосниматель имеет преимущество также за счет меньшей эффективной, (приведенной к кончику иглы) массы, отсутствия модуляции магнитного поля (неподвижный магнит) и меньшей индуктивности обмоток.

Тонарм

Звукосниматель у нас может прочитать механические колебания канавки и преобразовать их в нужный нам сигнал. Как сделать так, чтобы считывание прошло идеально точно, без искажений? Первое: звукосниматель надо закрепить в некоем направляющем устройстве. Второе: направляющее устройство должно провести иглу в канавке точно по траектории резца, нарезавшего «праматерь» пластинки. Третье: направляющее устройство обязано соответствовать особым требованиям относительно инерционности и потерь на трение, которые должны быть малы, но не слишком малы... Перст, направляющий звукосниматель, назвали тонармом. Задача его сравнима с задачей тяжелого хвоста, виляющего очень маленькой и легкой собакой.

Слишком легкий тонарм будет колебаться в такт скольжению иглы по ухабистым стенкам, а слишком тяжелый вдавит иглу в винил так, что эластичность стенок начнет выбрасывать ее обратно. Тонарм, который подтормаживается трением, не сможет отследить высокочастотную модуляцию канавок, а тонарм без трения будет управляться трением иглы о пластинку. Еще тонарм должен быть нейтрально сбалансирован (то есть на него не должны действовать силы, возвращающие его к точке равновесия) при движении, причем в двух плоскостях: относительно своей продольной и своей горизонтальной оси. Мало того, прм проигрывании пластинки появляется дополнительная скатывающая сила тянущая тонарм к центру виниловогс диска, величина которой зависит от местоположения иглы на пластинке. Даже после того как все вышеуказанные балансировки осуществлены, тонарм не может гарантировать идеальное следование иглы по траектории резца. Ведь надо еще и правильнг установить в него головку звукоснимателя!

Отклонения (погрешности) от радиуса, вдоль которого колебался резец, приводят к угловым искажениям, могущим возникать как в горизонтальной, так и в вертикальной плоскости. Перекос иглы относительно стенок канавки тоже ведет к искажениям.

Ну а на десерт, уже когда головка установлена с минимальной погрешностью, в дело вступают резонансы. Они принципиально неустранимы, не вредность их можно контролировать.

Резонанс: головка — тонарм — упругость канавки

Подвесьте массу на пружинку, и резонанс хотя бы на одной частоте обеспечен. Набор резонансов в нашей системе «тонарм — звукосниматель» зависит от массы и гибкости подвеса конкретной установленной головки в сочетании с массой конкретного примененного тонарма. Самый опасный лежит в области низких частот. Если гибкость подвеса звукоснимателя в сочетании с суммарной эффективной массой звукоснимателя и тонарма дает основной резонанс на частоте выше 11—12 Гц, то пики и провалы обеспечены уже не на стенках канавки, а в итоговой амплитудно-частотной характеристике нашего устройства звуковоспроизведения.

Следующий резонанс «гибкость — масса» рождается в самом звукоснимателе, обычно попадает в среднечастот-ную область, но ничего особо вредного не делает. Высокочастотный резонанс между эффективной массой головки и упругостью материала канавки определяет верхнюю границу воспроизводимого диапазона частот. Помните, что эффективная масса меньше всего у МС-головок? Их рабочий диапазон простирается до 40—50 кГц, а у ММ-головок — до 15.

А теперь — все вместе

Вы уже поняли: чтобы самый-самый хай-эндный источник сигнала работал на максимуме возможностей, все вышеперечисленные условия должны выполняться. Привод должен вращать пластинку равномерно и бесшумно; тонарм — вести звукосниматель по канавке свободно, но под контролем; звукосниматель — генерировать сигнал; игла его — иметь правильную геометрическую позицию по всей длине канавки; резонансы между гибкостями и массами всего, что движется, — быть чинными, благородными.

И тогда вы поймете, что проигрывание черных дисков — это не вскрытие музыкальных консервов и даже не размораживание нот по Распе. Это самая настоящая машина времени, переносящая вас туда, где игралась музыка. Биты и байты — для роботов. Пластинки, иглы, тонармы и приводы — для людей.

Подготовлено по материалам журнала "АудиоМагазин", №4 2012 г. www.audiomagazine.ru