Разрешающая способность тонарма (или внешность обманчива)
За что ты меня так, Винил? CD помалкивай, не DVD меня. Из сети
В среде аудиофилов интерес к проигрывателям для винила в последнее время возрос. Наиболее совершенные из них используются в качестве эталонных источников при оценке качества звучания усилителей, акустических систем и других элементов звукового тракта. В том числе и на международных салонах HIGH-END аппаратуры. Современные грампластинки стоят значительно дороже компакт-дисков.
Немного истории. Приблизительно 70 лет назад в американской лаборатории CBS была создана долгоиграющая грампластинка. Появившийся в связи с этим термин «микроканавка» означал, что модуляция канавки стала иметь микронные размеры. Поясним. Магнитные головки звукоснимателей (ГЗ) вырабатывают выходной сигнал пропорциональный скорости колебаний иглы. Скорость V зависит от частоты сигнала f и амплитуды А модуляции канавки: А=V/2 π f.
Стандартный опорный уровень сигнала частотой 1кГц, записанный рекордером, соответствует горизонтальной скорости 5 см/с. Для этого случая А = 8 мкм.
Самая высокая скорость модуляции, соответствующая самому громкому музыкальному пику, обычно на 15 дБ выше опорного уровня, соответствующего скорости 5 см/с [1]. Тихие музыкальные пассажи могут быть более, чем на 50 дБ ниже опорного уровня, хотя и встречаются довольно редко. Более типичным значением является 40 дБ, чему соответствует А = 0,08 мкм.
Поэтому для воспроизведения тихих музыкальных пассажей звукосниматель должен быть чувствительным к субмикронным перемещениям иглы. Разработчики ГЗ это знают и постоянно ищут пути увеличения чувствительности головок, увеличения гибкости подвижной системы, уменьшения прижимной силы.
Хант [1], анализируя причины искажений, возникающих при воспроизведении грамзаписи, характеризует их как потери от неогибания. Физическое объяснение потерь этого вида заключается в том, что жесткость канавки на вогнутостях модуляции несколько выше, чем на выпуклостях, которые, следовательно, больше деформируются.
Выведенные Хантом соотношения показывают, что прижимная сила звукоснимателя не должна превышать 1,3 г, если задаться величиной искажений от неогибания 3 дБ и верхним значением воспроизводимых частот 15 кГц. С расширением диапазона частот до 20 кГц и/или с целью уменьшения искажений до 2 дБ, прижимная сила не должна превышать 0,8 г [1]. Основные положения теории Ханта многократно подтверждались практически и «работают» по сей день. Уже созданы ГЗ, которые могут работать при прижимной силе 0,8 г., но дальнейшее снижение, помимо других причин, сдерживается разрешающей способностью тонарма. Проще говоря, трением в узле подвеса. Об этом чуть подробнее.
На основании практических измерений сила трения в узле подвеса тонарма не должна превышать 1% от величины прижимной силы [3]. ГЗ работающие при приж. силе 0,8 г требуют поэтому не более 8 мг силы трения. Таким требованиям не отвечают даже тонармы класса HIGH-END. Правда, не все. В свое время японская фирма TECHNIKS анонсировала появление нового тонарма (мод. ЕРА-100) такими восклицаниями: First One (впервые)! Ultra Low Friction (ультра низкое трение)! Only 5 mg (только 5 мг)!
Сверхпрецизионные подшипники этого тонарма содержали шарики из рубина, отобранные по некруглости до 0,2 мкм. Излишне говорить о его стоимости...
Приблизительно в это же время Рижское п/о «Радиотехника» выпустило в свет проигрыватель «Ария-102». Он был вполне доступен по цене, имел лицензионные прямоприводной двигатель фирмы PAPST и головку звукоснимателя фирмы ORTOFON. О чём свидетельствовали соответствующие надписи на корпусе. А ещё там красовалось: «Высокочувствительный тонарм».
К этой «декларации» отечественные аудиофилы, уже привыкшие не доверять ничему советскому кроме, разве что, балета, хоккея, чёрной икры и Высоцкого отнеслись скептически. Но когда они обнаружили в горизонтальной оси тонарма вместо прецизионных подшипников или ножевой опоры четыре отрезка стальной проволоки, скепсис сменился изумлением. Невероятно! «Какие-то проволочки» в 20 раз превосходят по трению ножевую опору английского тонарма SME 3009, этого, по заявлению изготовителя, «the best pick-up arm in the world». В этом нет ничего удивительного: две точки по площади во много раз меньше линии. Линии контакта ножевой опоры.
В вертикальной оси рижского тонарма использовались агатовые часовые камни. антискэйтинг был бесконтактным, гравитационного типа, а механическое сопротивление проводов – ничтожно малым: в месте их скручивания стояли пружинки-перемычки из проволоки диаметром 0,03 мм.
Измерения подтвердили эффективность найденных решений. Так при прижимной силе всего 0,3 г звукосниматель с головкой Корвет-003 уверенно огибал самый «горячий» трек ортофоновской измерительной пластинки (частота 300 Гц, амплитуда 80 мкм) То есть превзошел всех своих именитых конкурентов. В это трудно поверить, потому что в жизни мы часто судим «по одёжке». Между тем по-английски респектабельный SME и модификации, как и красавец ЕРА-100, вчистую проигрывают внешне серенькому тонарму Арии-102 в главном – по разрешающей способности.
После запятой. Документальные передачи одного из телеканалов о былых достижениях в СССР всегда заканчиваются фразой ведущего: – «Вот такой брэнд советской эпохи». Ария-102 вполне соответствует такому определению.
Немного об износе иглы. По экспериментальным данным американской фирмы SHURE BROTHERS [2] при уменьшении прижимной силы ресурс воспроизводящей иглы возрастает нелинейно и при значении 0,5 г увеличивается более, чем на 180% в сравнении с 1,5 г. Кстати, при 0,5 г игла звукоснимателя, случайно пущенного поперек поля записи грампластинки, не оставляет на ее поверхности следа, который мог бы быть услышан при воспроизведении.
Итог. Высокая разрешающая способность тонарма – необходимое (но, конечно, не достаточное) условие высокой верности воспроизведения грамзаписи. Экономический аспект также немаловажен: лучше один раз потратиться на хороший (правильный) тонарм, чем периодически – на замену головок/иголок. Когда приходится возиться ещё и с правильной установкой оверхэнга, азимута, угла коррекции и вертикального угла воспроизведения...
Литература: 1. Хант, Льюис «Теория искажений из-за неогибания при воспроизведении грампластинок», JASA, USA, 1941 yr, vol. 12. 2. Фелдман. «От иглы до звукового входа», RADIO ELECTRONICS, GREAT BRITAIN , 1982 yr. 3. Хаазе «Современные электропроигрыватели», Москва, изд. «Энергия», 1975 г.