Винил умер, да здравствует винил! Часть третья - звук

     Виниловые пластинки успешно прошли испытание временем и, доказав свою вечную актуальность, с каждым годом становятся всё популярнее и популярнее среди любителей музыки. Винил стал отличной иллюстрацией к выражению «Всё новое — это хорошо забытое старое». Мы уже говорили о истории пластинок и проигрывателя, но ведь не это главное. Главное — ЗВУК!
  

  
     Начнем с определения. Мы не будем обсуждать субъективное восприятие, ведь разговор идет о системе записи/воспроизведения и у нас есть точка отсчета — оригинал. Поэтому хороший звук — это тот, из которого ничего не вычли и ничего не прибавили. Давайте также условимся что процесс записи идеален и сфокусируемся на воспроизведении.
  
     Для того чтобы воспроизведение было идеальным надо:
1. Чтобы из звука ничего не исчезло. Исчезнуть могут: определенные частоты (высокие, низкие), определенные детали (тихий шепот)
2. Чтобы ничего не добавилось. Здесь список намного шире. Это шум (равномерный, щелчки, скрип), наводки (тон, сеть, радио, соседний канал, соседняя дорожка), искажения (гармоники, интремодуляция)
3. Чтобы ничего не изменилось — тон (выше/ниже), задержка (фазовый сдвиг)
       
     Что из этого есть в системе пластинка-проигрыватель? ВСЕ!

     Проигрыватель состоит из вот таких узлов:
1. Корпус :-)
2. Мотор который крутит диск на котором лежит пластинка
3. Сам диск
4. Пластинка
5. Тонарм
6. Головка звукоснимателя (устанавливается в тонарм)
7. Иголка звукоснимателя (только она касается пластинки)
8. Электроника управления мотором и тонармом
9. Электроника сигнала звукоснимателя
  

  
     Задача мотора — крутить диск с нужной скоростью и равномерно. Если скорость не верна то звук станет либо выше либо ниже по тону. Если вращение неравномерно то тон будет меняться (звук "плавать"). Для увеличения равномерности мотор развязан от диска через гибкий пассик, а диск делается тяжелым чтобы увеличить инерцию.  Чтобы исключить передачу вибрации от мотора диску, а от него пластинке их механически изолируют, но это довольно дорогое решение:
  

  
     Неравномерность вращения и вибрацию удалось свести на нет (почти) использованием низкооборотного прямо приводного мотора (direct drive motor). В нем роль ротора выполняет сам диск, а большое количество катушек и специальный алгоритм их переключения гарантирует равномерность. Вот так выглядит статор мотора:
  

  
     О, это очень красивая деталь, каких только вариантов нет. Одни названия чего стоят: прямой, "J", "S", тангенциальный. А еще у него подвеска. А еще компенсатор скатывания. А еще ... но давайте по порядку :-) Вся задача тонарма — вести иголку по канавке, желательно точно по такой же траектории (в 3-Д) как и резец который эту канавку нарезал. Без трения. И при этом не дребезжать. И не передавать тряску проигрывателя иголке.
     Начнем с подвески тонарма — это ведь и тряска и трение. Там есть где развернуться инженерной мысли.
     От довольно стандартного решения:
  

  
     До цимбальной подвески:
  

  
     До во такого "оригинала" с жидкостным демпфированием:
  

  
     До плавающей в воздухе магнитной подвеске:
  

  
     Какой лучше?  Мне больше по душе магнитный с жидкостным демпфированием — есть модели поменьше чем приведенный выше монстр (Корвет 038)
     Вернемся к самому тонарму. С материалом все понятно — главное чтобы не гнулся и не резонировал и не был тяжелым. Алюминиевая трубка, а лучше углепластик.
  

     Немного геометрии и угол ошибки можно уменьшить, если иглу выставить слегка за центра, а тонарм загнуть вот так:
  

  
     Или вот так (что с точки зрения геометрии одно и то же, но зрительно более эстетично):
  

  
   Это так называемый "J" тонарм (его форма похожа на эту букву). "S" тонарм тоже назван по форме. Опять же с точки зрения геометрии разницы нет, но такой тонарм более механически сбалансирован, а значит меньше вибрирует:
  

  
     Хотите полностью избавиться от ошибки угла? Тогда — тонарм с длинным именем "тангенциальный". Вот он действительно позволяет перемещать головку точно также как резец при записи, точно по радиусу:
  

  
     Идеальный тонарм? Нет. Во-первых требуется специальный механизм для перемещения тонарма, а это источник вибрации. Во-вторых это перемещение должно точно повторять движение дорожки пластинки иначе возникнет все та же угловая ошибка. И изолировать такой тонарм от вибраций корпуса непросто. И чтобы поменять пластинку нужно ждать пока тонарм уедет. Но ИМХО это самое лучшее решение сегодня, особенно когда он выполнен вот так:
  

  
     Но вроде пост о качестве звука, а не о механике. Так как влияет ошибка угла на звук? Во-первых возникают частотные и фазовые искажения, наиболее заметное — спад на высоких частотах. Во-вторых утверждается что также возникают нелинейные (гармонические и интермодуляционные) искажения.
  

  
     Один из самых важных компонентов проигрывателя и точно самый маленький. Ну материал понятен — самый твердый в мире — алмаз. А вот с формой не все так просто. Хотелось бы чтобы форма у иглы была как у резца, но тогда она будет резать, а не проигрывать. Первые иглы были круглые (имеется ввиду срез) но у них проблема — большая площадь контакта вдоль дорожки и малая — поперек. В результате плохое воспроизведение высоких частот и большой износ пластинки. На смену круглым пришли эллиптические, затем Шибата, ну а теперь — микро-линейные. Вот таблица где видно как менялась геометрия и наиболее важные параметры иголок:
  

  
     А вот как они выглядят (микро-линейная — почти как резец):
  

  
     Сейчас наиболее используются два электромагнитных типа : с подвижным магнитом (за рубежом — MM) и с подвижной катушкой (MC). ММ дешевле и у него "громче" выход, а значит меньше шум. У MC меньше нелинейных искажений. Вот так выглядит MC классика:
  

  
     А вот так хай-енд MM(магнитная катушка на противоположном конце иглы:
  

  
     Странно что нет электростатических головок. В далекие 70-е они выпускались и были реальной экзотикой даже для настоящих аудиофилов с большим карманом. Называлось это Stax CP-X и выглядело вот так (нет, это не кастрюля :) :
  

  
     Его достоинстава: отсутствие электромагнитных наводок, высокий уровень сигнала и плоская АЧХ
  

     Ну во-первых для ММ и МС они разные, а у электростатического вообще своя песня. Главное требование к ПУ: минимальный уровень шума, минимальная нагрузка головки, полное соответствие АЧХ стандартной кривой: