В поисках идеального винилового проигрывателя

Участвуя на выставках и общаясь с посетителями мы поняли что множество людей очень слабо разбираются в виниловых проигрывателей, в их конструкциях и принципах извлечения звука. В этой статье в общих чертах затрагиваются основные аспекты винилового тракта.

Начнем с самого начала. Звук с грампластинки извлекается посредством фонокартриджа или в простонародье иголок.

Головка звукоснимателя предназначена для преобразования механических колебаний в электрические. Параметры ГЗС напрямую влияют на качество звука и должны соответствовать параметрам тонарма, на который головка монтируется. Например, нет смысла на тонарм бюджетного проигрывателя ставить дорогую высокоточную головку. Класс изготовления головки звукоснимателя должен соответствовать классу изготовления тонарма. Только при таком балансе звук виниловой пластинки может выдать свои неповторимые оттенки и нюансы. Задачей звукоснимателя винилового проигрывателя является преобразование механических колебаний иглы, вызванных ее перемещением вдоль модулированной звуковой дорожки, в электрические колебания, которые затем попадают на усилитель и акустические системы для воспроизведения. За долгую историю развития виниловой записи было предложено множество конструкций звукоснимателей, например, пьезоэлектрические (в которых электрический ток генерируется пьезокристаллом, соединенным с иглой), емкостные и даже фотоэлектрические. Все эти конструкции имеют определенные преимущества, но все же наиболее распространенными стали электромагнитные звуковые преобразователи, которые состоят из звуковой катушки и магнита.

Основные технические характеристики головок звукоснимателя: Тип головки, Минимальные искажения при воспроизведении, Вес головки, Выходное напряжение, Значение прижимной силы (г)

Воспроизводимый диапазон частот

Раздельное воспроизведение левого и правого каналов при их минимальном взаимопроникновении,. Соотношение Сигнал/шум, Рекомендуемое сопротивление нагрузки, Внутреннее сопротивление, Динамическая податливость.

Схематическое Устройство головки винилового проигрывателя (ММ)








Схематическое Устройство головки винилового проигрывателя (МС)

В зависимости от особенностей конструкции магнитные головки звукоснимателей подразделяются на MM (т.е. moving magnet) и MC (moving coil), т.е. конструкции с подвижным магнитом и с подвижной катушкой соответственно. В аппаратуре начального и среднего классов в подавляющем большинстве случаев используют звукосниматели с подвижным магнитом. В этой конструкции кантеливер соединен с магнитом, которому и передаются его колебания. Переменное магнитное поле движущегося магнита является источником электродвижущей силы в неподвижно закрепленной катушке индуктивности. Катушки с подвижным магнитом имеют ряд конструктивных преимуществ. Они относительно просты в изготовлении и имеют достаточно высокие значения выходного напряжения (порядка 5 мВ). Это достигается за счет того, что неподвижную катушку можно сделать достаточно большой, т.е. с большим количеством витков.

Минус головок типа ММ заключается в том, что для их работы требуются достаточно большие по размерам магниты. Применение крупных магнитов увеличивает инертность кантеливера, а следовательно снижает динамику воспроизведения, разрешение на высоких и средних частотах , а также разделение каналов. Кроме того, головки ММ весьма чувствительны к характеристикам нагрузки, что предъявляет дополнительные условия к входным сопротивлению и емкости фонокорректора.

Рассмотрим теперь звуковую головку типа МС, т.е. такую головку, в которой ЭДС в катушке возникает за счет перемещения самой катушки в постоянном поле магнита. За счет того, что магнит здесь неподвижен, его можно сделать достаточно большим без потери динамики и разрешения воспроизведения. Перемещение катушек не влияет на поле магнита в отличие от ММ-головок, поэтому поле все время остается однородным, позволяя таким образом свести к минимуму звуковые искажения. Миниатюрные звуковые катушки совсем незначительно увеличивают инертность подвижной системы звукоснимателя, за счет чего достигаются гораздо лучшие характеристики в области воспроизведения высоких частот, а также лучшее разделение сигналов в стереоканалах. Минусом головок типа МС можно считать значительно более низкое значение выходного напряжение по сравнению с ММ головками, которое не позволяет напрямую подключать их ко входу фонокорректора, а требует применения дополнительного усилительного каскада или повышающего трансформатора . Кроме того, при столь малых значениях выходного сигнала необходима очень тщательная экранирование от паразитных наводок. Если в ММ-головках замена иглы, как правило, производится вместе с магнитом, что упрощает эту процедуру в домашних условиях, то для замены иглы в звукоснимателях с подвижной катушкой их зачастую приходится отдавать в сервисный центр или даже посылать производителю.

Несмотря ни на что в настоящее время звуковые характеристики МС-головок существенно превосходят ММ-конструкции, и проигрыватели высокого класса чаще всего комплектуются именно ими. В обоих случаях для передачи колебаний иглы звукоснимателя к подвижным элементам электромеханического преобразователя предназначено дополнительное звено, которое называется иглодержателем (Кантилевер). Как следует из названия, к одному из его концов крепится игла, а к другому магнит или катушки индуктивности (в зависимости от конструкции звукоснимателя). Кантилевер должен быть максимально жестким (для того, чтобы в точности передавать все колебания иглы подвижной системе звукоснимателя) и в то же время легким для снижения инерционности всей подвижной системы. Для достижения этих характеристик производители идут на всяческие ухищрения, порой применяя для производства иглодержателей совершенно экзотические материалы. У МС головок низкий выход 0.5 мВ . Все электрические помехи возрастают по отношению к ММ головке в 10 раз. МС головки требовательны ко всему тракту проигрывателя начиная от магнитных ,электромагнитных наводок, . механических шумов , сложных регулируемых по входному сопротивлению и усилению фонокорректоров (рис №3). В то же время от регулировки омности красиво меняется звучание МС головки. МС головки бывают высокоуровневые( 2-4 мВ) и низкоуровневые (0.1-0.6 мВ). Высокоуровневые можно подключать к ММ фонокорректору., низкоуровневую либо через повышающий трасформатор , либо что предпочтительней к МС фонокорректору с регулируемым усилением и сопротивлением.

рис №3

Так же на звучание сильно влияет вид заточки , профиля иглы. Чем тоньше и изощрённее заточка , тем лучше головка передаёт нюансы , микродинамику , меньше замечает повреждения пластинки и тд. Каждый производитель стремится сделать свою заточку иглы или хотя бы она отличалась о других производителей в нюансах.( рис №4 и 5 )

рис №4







рис №5

Движение иглы и расположение иглы на дорожке(рис №6).

рис №6

Важно: всё это будет хорошо работать если Вы правильно настроили систему картридж - тонарм.

Теперь обсудим тонармы.

Тонарм — это подвижный держатель для фонокартриджа, одна из важнейших деталей проигрывателя виниловых дисков. Задача тонарма — не просто удерживать головку звукоснимателя над пластинкой, но и позволять ей свободно и беспрепятственно следовать по спирали звуковой дорожки, одновременно обеспечивая постоянную и строго определенную силу давления иглы на пластинку. . С одной стороны механизм тонарма должен обладать достаточной жесткостью и инертной безучастностью, чтобы не вносить в звук окраски или искажений. С другой стороны, от него требуется чувствительность и податливость для моментальной реакции на неровности диска и перемещение звукоснимателя по треку. И чтобы всегда следовал своей линии и не «козлил». Cледует учитывать, не только характеристики самого тонарма, но и стола и фонокартриджа. Только согласованная «игра» всех участников ансамбля дает наилучший результат. Тонармы разных фирм, типов и классов обладают различным уровнем «погрешности» и предлагают пользователю разные возможности по механической настройке.

Поворотные (pivoted) тонармы самые распространенные.

База тонарма неподвижно крепится к столу проигрывателя. Относительно нее (при помощи системы подшипников) вращается «коромысло». На одном ее конце находится головка звукоснимателя, а на другом ― регулируемый противовес (с его помощью достигается нужная прижимная сила). Поворотные тонармы характеризуются ошибкой следования (tracking error). Чем длиннее коромысло, тем больше описываемая им окружность, тем меньше неточности считывания. Кроме того, в конструкцию некоторых тонармов заложена возможность компенсации изменения ориентации головки относительно дорожки за счет поворота-cмещения части тонарма (offset). Такие тонармы бывают прямые и S- образные. У S- образных тонармов меньшая угловая ошибка и как правило съемный стандартный щелл ( очень удобно в настройке и в замене катриджа).У прямых тонармов большая угловая ошибка и как правило не съёмный шел . У современных тонармов горизонтальный угол коррекции составляет 20-27º — ошибка следования существенно уменьшается.

Еще одна особенность поворотных тонармов — так называемый «скейтинг-эффект». Он состоит в том, в процессе воспроизведения возникает сила, стремящаяся сместить тонарм к центру пластинки. Для компенсации применяют специальные механизмы антискейтинга. Точность его настройки очень важна для качества звука.

Наконец, поворотный тонарм и используемый картридж должны «подходить друг другу». Коромысло тонарма, картридж и кантеливер звукоснимателя образуют единую колебательную систему. У ней есть своя резонансная частота. Она вычисляется по специальной формуле. Важно, чтобы резонанс попадал в диапазон 10-15 Гц. Если частота окажется больше, то исказится бас. Если меньше — коромысло с картриджем могут начать «давать козла» (то взлетать, то опускаться на пластинку). Общее правило: легкие тонармы лучше сочетаются с мягкими головками (картридж с податливым кантелевером), а тяжелые, наоборот, с жесткими (низкая податливость кантелевера).

Тангенциальные (tangential-tracking) тонармы

Тангенциальные тонармы — в среднем, сложнее и дороже поворотных. Неподвижная направляющая радиально нависает над пластинкой. Вдоль нее перемещается подвес с головкой звукоснимателя и противовесом, устанавливающим нужную прижимную силу. Головка здесь всегда перемещается перпендикулярно радиусу пластинки — нет неточностей считывания. Однако, возникают другие эффекты. У тангенциальных тонармов значительно выше так называемая горизонтальная масса. Это становится причиной звуковых искажений. Чтобы устранить этот эффект, тангенциальные тонармы оборудуют особой системой сервопривода (сложна в настройке и имеет свои ошибки слежения). Наиболее безупречное решение — использование подвеса на воздушной подушке (вместо сервопропривода).

Практически все разработчики данного звукового оборудования стремятся произвести идеальный тонарм. И следует отметить, что в этом своем стремлении они встречают множество проблем. Дело в том, что в поворотной схеме (ее противоположностью считается тангенциальная схема, являющаяся менее распространенной) установить угол наклона иглы с высокой точностью практически невозможно, особенно тогда, когда она зафиксирована. И хотя в 50-х годах пытались устранить данную проблему, устанавливая подвижные головки, при этом возникали механические проблемы, сводящие на нет все преимущества точности трекинга.

Существует еще одна проблема — резонанс. Очевидно, что тонарм не должен оказывать влияние на работу звукоснимателя, но при этом должен обладать достаточной жесткостью, чтобы внешние механические колебания не передавались на него. Было разработано смелое решение — применить кювету, в которой находится вязкая жидкость. Она бы служила для звукоснимателя своеобразным демпфером.

Но большинство современных производителей тонармов стараются избавиться от механического резонанса другим способом — используя очень легкие и жесткие тонармы, которые практически не имеют колебаний, передающихся звукоснимателями.

Очень большое влияние на качество звука винилового проигрывателя оказывает и состояние опорного подшипника тонарма. В большинстве случаев используются одноточечные системы, карданный подвес и шарикоподшипники. Некоторые производители используют и другие решения — подвеску опоры тонарма на нейлоновой нити, а также ванночку с силиконом для его демпфирования.

Вот какие данные даёт фирма Jelco на свои тонармы обратите внимание на ошибку следования в зависимости от длинны тонарма.

А теперь рассмотрим какие силы действуют на тонарм и иглу.: действующая на иглу колебательная сила ,колебательная скорость кончика иглы, колебательная скорость иглы относительно головки звукоснимателя, гибкость подвижной системы звукоснимателя, приведенная к игле гибкость трубки тонарма, приведенная к игле гибкость прокладки между противовесом и тонармом, приведенная к игле масса тонарма ,приведенная к игле масса противовеса. Это всё нужно учитывать при создании тонарма и винилового проигрывателя.

Движемся дальше, опорный диск.

Рассмотрим опорный диск винилового проигрывателя (поворотный стол).

Диаметр опорного диска винилового проигрывателя может быть от 185.0 до 350.0 мм.

Диаметр стандартной пластинки на 33 оборота равен 300 мм. Опорные диски диаметром более 300 мм используются для удобства ди-джеев или просто для увеличения массы . Диск составляет единое целое с подшипником, качество изготовления этих двух элементов сильно влияют на звук. Качество изготовления подшипника для диска напрямую влияет на качество звучания пластинки лежащей на этом диске. Даже минимальный зазор между стаканом подшипника и осью вставленной в него позволит диску вибрировать в такт музыке, что скажется на точности следования иглы по канавке звуковой дорожки . При проверке качества подшипника нужно попробовать покачать диск , даже минимальный люфт диска по отношению к плоскости стола говорит о низком качестве изготовления или сильном износе опорного подшипника. Виброакустические свойства диска должны гасить вредные вибрации . В тоже время иметь значение низкого резонанса материала( глухой звук при простукивании диска). Диск изготавливается из различных материалов. Популярны металл, МДФ, пластик, акрил , акрил с углеродными добавками и другие материалы. Диск должен быть достаточно массивным, чтобы своей инерцией сглаживать детонацию, вызванную неравномерностями вращения двигателя и гасить вибрацию вызванную звучанием колонок . Современные диски имеют массу от 0,5 до 20 кг и более. Разная конструкция диска обуславливается разным приводом проигрывателя. Так же качество опорного диска и других узлов винилового проигрывателя можно проверить простым прибором стетоскопом . Приложив к пациенту – проигрывателю стетоскоп, например к плоскости диска пытаемся покачать диск , тонарм и д.р. детали проигрывателя . Чем меньше шумов мы услышим ,тем качественней выполнены детали и узлы проигрывателя, тем меньше будет вибрация и влияние на иглу звукоснимателя. Идеально – полное отсутствие шумов издаваемых узлами проигрывателя .

Как правило, диск сверху накрывают мягким матом из резины, силикона ,пробки, , сукна, и т.д. защищающим пластинки от механического воздействия твердого диска. Также маты позволяют за счет своих акустических свойств влиять на звук воспроизведения пластинки. Мат обеспечивает плотное сцепление опорного диска с пластинкой .Для улучшения контакта между опорным диском и матом можно использовать груз (стабилизатор), или прижим. Плотное прилегание пластинки к мату и опорному диску также достигается при помощи вакуумного насоса. Так это сделано в проигрывателях Micro Seiki, куда эта система уже встроена. Другое весьма эффективное приспособление - кольцо-стабилизатор.

Материал мата должен обладать хорошими звуковыми характеристиками .Хотя мат сам по себе и не производит звука, у мата должна быть ровная частотная характеристика. Мат не должен подчёркивать никакой части частотного диапазона .И здесь также поможет прижим, груз или кольцо-стабилизатор, которые улучшат качество звука. Нижние частоты станут чётче, средний диапазон усилится, а верхний станет более чистым и точным, поскольку кончик иглы и иглодержатель картриджа не будут передавать ложные высокие частоты, вызванные незначительными колебаниями мата и пластинки. Вместо этого игла будет более управляема и точнее двигаться по дорожке, поскольку пластинка не будет колебаться. Движение в один или два микрометра, источником которого не является звуковая дорожка, будет искажать звук. Мат не должен вызывать вибраций. Именно поэтому не рекомендуется использовать тонкие и лёгкие маты. Лучший мат передаёт звук с хорошими фронтами, ровной характеристикой, глубоким, хорошо контролируемым басом; хорошо воспроизводит средние частоты, наряду с чёткими и детализированными верхними частотами. Всё это, конечно, с минимальными искажениями. Лучший мат обеспечивает лучшее снятие сигнала, создавая впечатление от прослушивания, как будто музыка звучит вживую.

Тип привода его достоинства и недостатки.

Основная проблема, связанная с электродвигателями, состоит в том, чтобы убрать или свести к минимуму помехи. Они возникают при вращении ротора как паразитные вибрации, передающиеся через детали, узлы, корпус ЭПУ на иглу звукоснимателя. Область их действия находится в диапазоне 10-200 Гц, что воспринимается на слух как гудение или жужжание. Причиной этого, чаще всего, является эксцентриситет ротора. Чем выше частота вращения ротора электродвигателя, тем больше шума от него. Поэтому в качественных приводах применяют ЭД с частотой вращения ниже 1000 об/мин. Также нужно помнить о электромагнитных помехах возникающие в обмотках двигателя и влияющие на электромагнитную систему ГЗМ.

1)Пассиковый привод (Belt drive), реже называемый ремённым, при котором крутящий момент от мотора передается диску с помощью пассика. Главным достоинством такого типа привода считается сведение к минимуму вибраций, производимых электромотором и передающихся от него через опорный диск и мат на иглу и далее прямиком в тракт. Но есть недостатки такого привода это эластичность пассика.

Именно эластичность пассика является причиной возникновения низкочастотных флуктуаций угловой скорости диска. Постоянно на доли секунды растягиваясь и сжимаясь ,пассик тормозит и ускоряет диск. Решают эту проблему увеличением массы диска ,соответственно увеличением инерции и как следствие плавности вращения .Масса диска доходит до 20 кг и больше . Производители нивелируют ее магнитной подвеской подшипника , что спорное решение т.к. магнитная система может влиять на магнитную систему головки особенно МС. Использование менее эластичных пассиков специальных нитей . Дорогие модели оснащают вместо пассика не растягивающейся, износостойкой синтетической, а то и металлической нитью. Наилучшим пассиком считается кожа молодого утреннего Балийского питона)))

В дорогих и очень дорогих моделях проигрывателей электромотор зачастую вообще выносится за границу плинта (стола) проигрывателя. Используется моторы с высоким крутящим моментом –синхронные моторы.

2). Роликовым (Idler Drive) называют привод, в котором вращение от электромотора на опорный диск передается с помощью резинового ролика, касающегося одновременно специальной насадки на оси мотора и внутреннего края бортика опорного диска (внутреннее расположение ролика). Встречаются модели с наружным расположением ролика, при котором он касается наружного края бортика опорного диска. Является более сложным и дорогим в производстве, чем пассиковый привод. Тем не менее, снискал себе славу и почет у виниловодов. Считается, что роликовые проигрыватели обеспечивают лучшую стабильность угловой скорости диска и более четким воспроизведением звука ( роликовое звучание). В любом случае, к явному недостатку роликового привода следует отнести лишнюю пару трения (подшипник скольжения ролика), которая при прочих равных условиях привносит дополнительные акустические шумы. Также шумы( рокот) вносит двигатель , которые он передаёт через ролик и корпус проигрывателя на диск. Рокот хорошо слышен на МС головках. Износ и проскальзывание ролика . Борются с этим изготовлением сложных многосоставных роликов и выносом моторов за приделы проигрывателей с прижимом ролика к внешней плоскости диска и др.

3) червячный привод, при котором крутящий момент от мотора передается диску червячной парой — косозубой шестерней и вращающемся «шнеком». Это пожалуй, самый экзотичный тип привода, и в то же самое время — один из самых первых, которые применялись еще в граммофонах с пружинным двигателем.

Многие серьезные специалисты утверждают, что червячный привод обеспечивает максимальную стабильность и микродинамику звуковоспроизведения, хотя лично мне это кажется несколько надуманным. Нет никаких сомнений, что недостатков у червячного привода в несколько раз больше, чем у роликового или пассикового привода — это и существенно более сложная кинематика, наличие нескольких лишних вращающихся и трущихся деталей, и намного более высокие требования к качеству изготовления сопряженных пар, прежде всего — самой червячной пары.

4) Прямой привод. Прямоприводные проигрыватели появились в самом конце «виниловой эры», Прямой привод подразумевает объединение диска проигрывателя с мотором, который приводит в движение этот диск. Изначально для этого просто посадили на общую ось электромотор и сам диск, и жестко соединили их между собой.

Но в ту пору основным типом электромоторов, которые использовали в качестве двигателя привода, были обычные асинхронные трехфазные моторы, которые не позволяли получить требуемую низкую угловую скорость диска при питании непосредственно от сети переменного тока частотой 50 Герц. Поэтому возникла необходимость в дополнительном источнике питания электромотора привода, способного обеспечить требуемую частоту питающего напряжения.

Несколько позже для этой цели стали применять синхронные трехфазные электромоторы, с питанием от высокоточного трехфазного источника питания с кварцевой стабилизацией частоты. Вертушки с прямым приводом, как правило, быстрее набирают скорость и подходят для скретчинга и прочих диджейских штук К недостаткам такого привода можно отнести электромагнитные наводки привода , катушки мотора находятся сразу под диском или приклеены к нему. ,вибрации алюминиевых дисков ,нестабильность скорости. Низкие виброакустические свойства диска , звон диска неколько мин если с него снять его толстый мат и ударить по нему палочкой. Склонность к самовозбуждению мотора и диска .Всё это сводили на нет потенциальные достоинства подобной конструкции и делает практически невозможным использование МС головки.

Теперь рассмотрим конструкцию стола

Плинт(от английского plinth - постамент) - корпус, на котором крепится всё оборудование проигрывателя. Ввиду того что звукоснимающая игла весьма чувствительна к малейшим вибрациям, плинт должен быть достаточно тяжелым. Материал, из которого изготавливают плинты, может быть различным - пластмасса, дерево, камень, стекло, металл , акрил. Виброакустические свойства стола должны в идеале быть такими же как и у опорного диска :должны гасить вредные вибрации , иметь значение низкого резонанса материала( глухой звук при простукивании основания проигрывателя),гасить вибрацию вызванную звучанием колонок . Ножки изолируют весь проигрыватель от вибраций поверхности, на которой тот стоит. Лучше всего ножки конусообразной формы с разными демпфирующими прокладками и регулировкой высоты для выравнивания горизонта плинта. Встречаются два основных типа плинта. Жёсткий и субшасси. Жесткая конструкция выполнена цельно как единый монолитный блок. Виброразвязка осуществляется с использованием материалов гасящих вибрацию и большой массы стола . Достоинства этой конструкции - не восприимчивость к крупным колебаниям , недостаток подверженность к микроколебаниям. Столы выполненные по принципу субшаси это когда диск и тонарм закреплены на платформе которая отделена от основного корпуса пружинным, амортизаторным и д.р подвесом. Достоинство этой конструкции , неподверженность к микро колебаниям . Недостатки сложность установки горизонтального положения меняющего даже от разного веса пластинок, тонармов , клемпов, иголок и тд. Чувствительность к средним и крупным колебаниям вплоть до раскачки субшаси и как следствие повреждения иглы и пластинки. Нежность, сложность и неустойчивость конструкции.

Несколько советов по эксплуатации

храните грампластинки в вертикальном положении в раздельных отсеках, рассчитанных на 10-12 дисков. Небольшой размер отсеков не позволит пластинкам принять слишком наклонное положение и предотвратит их деформацию;

перед проигрыванием всегда протирайте грампластинку, даже если визуально вы не видите на ней пыли - ее микрочастицы всегда есть в дорожках.

располагайте проигрыватель на удалении от акустических систем, так как звуковые волны от них непременно будут давать наводки на тонарм, плинт и диск, что приведет к искажению звука;

не ставьте проигрыватель в углу комнат на биссектрисе угла, так как в углах идет сложение звуковых волн даже от удаленных колонок и также возможны паразитные наводки;

если комната пыльная, то при проигрывании закрывайте крышку вертушки (при ее наличии в конструкции), если же содержание пыли в комнате невелико, то лучше оставить крышку открытой или вообще снять ее;

устанавливая проигрыватель на «родное» место, обязательно выставьте его строго горизонтально с помощью строительного уровня - только тогда гарантированы равномерное вращение диска и правильная работа тонарма;

избегайте установки проигрывателя поблизости от источников сильных электромагнитных волн (например, рядом с Wi-Fi-роутерами) и не кладите рядом с ним мобильные телефоны при прослушивании музыки.

Студия «NewArtVinyl»