Интересное мнение
по проблеме выбора привода изложил в своем эссе уважаемый Zhanna на SoundEX
http://soundex.ru/index.php?showtopic=31...ntry333175
To spin or not to spin ?
"Бурные обсуждения принципов винилостроения, заполнившие ветку «Система Мурата» в последнее время, подвигли меня на подвиг превозможения собственной лени и написания этого азбучного эссе. Я теперь остерегаюсь участвовать в спорах на темы, о которых не имею достаточного представления, но дорогой моему сердцу винил я буду защищать всеми силами.
Моих умозаключений и идей здесь нет. В целом это – обобщение информации, полученной в разное время от Helmut Brinkmann (Brinkmann), Mark Doehmann (Continuum), Heinz Lichtenegger (Pro-Ject), Misha Huber (Thales), Michael Stolz (Musical Life O/) и некоторых других менее известных персонажей из винилового мира.
Как и всякое изобретение человека, проигрыватели прошли ряд этапов развития:
Благоговейный ужас и восторг публики, впервые услышавшей голос и музыку из таинственного ящика, долгий период усовершенствований, направленных на улучшение базовых показателей, как то, удобство пользования, громкость воспроизведения , надежность и долговечность. И, наконец бесконечный путь к идеалу, отлов и умерщвление обертональных и субгармонических блох и т.д., позволяющий истинным ценителям вечно капризничать, изобретателям – вечно выдвигать и реализовывать свои революционные идеи и всем остальным – непосвященным, тихо или громко офигевать от происходящего.
Оставим за рамками данного повествования золотое патефонное детство винила и посмотрим на некоторые проблемы периода «вечного стремления к совершенству».
Фундаментальным принципом работы проигрывателя является обеспечение вращения диска с заданной скоростью для механического считывания модуляций звуковой дорожки. Этот замечательный принцип , сам того не желая создает двух мерзких паразитов, которые пользуются микроскопическим размером модуляций и неспособностью иглы звукоснимателя отличить «хорошие» модуляции от «плохих», для пагубного воздействия на звук.
Это:
а). Вибрации и резонансы всех мастей;
б). Отклонения от требуемой скорости вращения.
Для эффективной борьбы с ними при создании проигрывателя следует добиваться:
- точного соответствия и постоянства скорости вращения диска;
- минимального трения подшипников и максимальной плавности вращения ;
- максимальной инертности конструкции к внешним факторам воздействия, таким, как вибрация, звуковые волны или фоновый шум;
- моментально поглощение или рассеивание нежелательных резонансов, возникающих при движении иглы по звуковой дорожке.
Обращаю внимание на то, что никто из собеседников не выделял ЭМ возмущения индуцируемые мотором, по их мнению, мотор, позволяющий себе подобные вольности, не может быть использован в проигрывателе. (Но требования рынка заставляют некоторых производителей наступать на горло собственной песни).
Роль и место различных элементов проигрывателя для достижения этих целей различны.
Механизм привода.
Привод – то основной элемент проигрывателя , его – ВСЁ. Главенствующая роль механизма привода определена сущность музыки, которая есть не что иное, как звуки, определенным образом организованные во времени. Проигрывателю, таким образом необходимо обеспечить считывание информации с той же скоростью, с которой была осуществлена запись, т.е 33.1/3, 45 или 78 о/м.
Любые отклонения от заданной скорости, как бы незначительны они ни были, необратимо сказываются на динамике и темпе и в результате приводят к искаженному воспроизведению записанного сигнала.
Человеческий слух более чувствителен к колебаниям скорости . происходящим с более высокой частотой, чем к низкочастотным. Звукоподражательный термин wow & flutter прекрасно иллюстрирует суть искажений. Wow - медленная детонация , относится к более продолжительным отклонениям скорости, вызванным, например, эксцентриситетом пластинки, flutter - быстрая детонация, которая очень хорошо проявляется в лёгком «подвывании» затухающих
тонов на фортепиано.
Немного физики: тон частотой 1кГц записан на пластинке со скоростью 33 1/3 о/м.
При условии точной настройки динамической регулировки (pitch control), проигрыватель точно воспроизводит это тон. Кажущееся незначительным изменение в 1% приведет к изменению скорости вращения , эквивалентной изменению динамической регулировки в пределах +/- 10 Гц. Как я уже однажды писал, при прямом сопоставлении, даже человек , напрочь лишенный слуха, способен различить тональную разницу в 10 Гц.
Особенно важна точность скорости вращения для правильной передачи темпа музыки.
Для нашего восприятия воспроизводимой музыки, как реальной, темп гораздо важнее динамики. Именно здесь упомянутый выше 1% отклонений будет слышен наиболее отчетливо . Если принять среднюю продолжительность воспроизведения одной стороны грампластинки за 20 минут, 1% дает нам +/-24 секунды. Результатом этих, относительно незначительных отклонений станет воспроизведение, либо более глухое и мрачноватое, либо наоборот, более живое и яркое, чем оригинальное исполнение.
Для того, чтобы реализовать основной принцип Hi-Fi - максимальное соответствие воспроизводимого сигнала реальной музыке, скорость нарезки диска и скорость считывания должны быть абсолютно одинаковыми. Однако существует целый ряд причин, не позволяющих в полной мере реализовать на практике прекрасную теорию. Проигрыватели (по крайней мере лучшие из них) представляют собой устройства, максимально приближенные к теоретическому оптимуму.
Как заставить опорный диск вращаться? По разному. Существуют гидродинамические, пневматические, механические пружинные и прочие виды приводов. Однако наиболее популярными являются электродвигатели различных типов. К сожалению большинство производителей часто используют дешевые штампованные электромоторы, которые никоим образом не вписываются в жесткие требования, предъявляемые к проигрывателям. По большому счету эти моторы, вообще, разрабатывались для других устройств.
Фактически электромотор стал идеальным решением для проигрывателей, он облагает огромным количеством преимуществ и всего несколькими недостатками – это коггинг и высокие обороты.
Не думаю, что совершаю серьезное лингвистическое преступление, транслитерируя английское «cogging» в русское «коггинг». Смысл термина кроется в описании процесса.
Все электромоторы работают по одному и тому же принципу, не важно, задействованы одна фаза или несколько, используется постоянный ток или переменный. Электрический ток протекает через концентрические неподвижные катушки статора и создает магнитное поле, взаимодействующее с полюсами магнитов, концентрически закрепленных на оси электромотора. Так как одинаковые полюса магнитов отталкиваются друг от друга, а разные полюса притягиваются, ротор начинает вращаться внутри магнитного поля, создаваемого статором.
Вот здесь и возникает врожденный порок электромоторов – коггинг.
Причиной возникновения этого порока является неравномерность магнитных полей постоянных магнитов. Магнитное поле сильнее на краях и слабее в центре.
Это порождает флуктуации крутящего момента, из-за чего происходят циклические отклонения текущей скорости вращения от номинальной. При ближайшем рассмотрении, становится очевидным, что короткие периоды разгона сменяются столь же короткими периодами торможения. Чем больше полюсов (катушек) в данном электродвигателе, тем чаще и интенсивнее эти отклонения.
Коггинг присущ всем электромоторам. Его можно снизить различными конструктивными ухищрениями типа диагонального расположения полюсов или их взаимным перекрытием, но полностью избавиться от него нельзя.
Определяющими факторами скорости вращения электромотора являются количество полюсов магнитов и частота электрического тока в сети питания.
Секретная формула позволяет рассчитать эту величину. Для её расчёта необходимо число 120 разделить на количество полюсов магнитов и умножить на частоту электрической сети. Т.о в странах с частотой сети 60 Гц двухполюсные моторы будут вращаться со скоростью 60 х 120/2 = 3600 оборотов в минуту.
Каждое удвоение количества полюсов снижает скорость вращения вдвое. Теоретически их количество может быть любым, на практике , однако, их столько, сколько производителю удается запихнуть в данный конкретный корпус.
Кроме того, каждый дополнительный магнит увеличивает крутящий момент, а, значит, и эффект коггинга. Двигатели постоянного тока ни чем не лучше и обычно предлагаются со стандартной скоростью 1500 оборотов в минуту.
Проблема в том, что наш диск должен вращаться со скоростью 33 1/3 оборота в минуту, а мы имеем 1500 ! Соотношение 45:1. Куда уж проще – делаем диаметр приводного блока в 45 раз меньше диаметра опорного диска. Готово. Угу. Диск имеет диаметр 30 см. Значит привод должен быть 6.6 мм . Но на таком маленьком приводе пассик будет проскальзывать , что крайне отрицательно скажется на постоянстве скорости вращения диска.
Можно, конечно придушить частоту сети конвертерами и , таким образом, снизить скорость вращения, но коггинг при этом никуда не денется.
Наша основная задача – вращать опорный диск с постоянной заданной скоростью. Это можно делать напрямую т.н. «direct drive», когда опорный диск и электромотор представляют собой одно целое, или опосредованно, через приводной ремень, ролик и т.п.
И так, «непрямой» привод:
- пассик (различные синтетические и природные материалы, плоское или круглое сечение, зубчатый или клиновидный профиль);
- промежуточный ролик;
- зубчатая передача.
Выбор типа привода – вопрос чрезвычайно важный, т.к. помимо передачи крутящего момента, привод передает также и все генерируемые мотором искажения, в том числе и коггинг, из за которого скорость вращения диска становится «дерганой», а не равномерной. Чем «теснее» контакт между диском и приводом, тем сильнее передаются все искажения. Промежуточный ролик - форма очень близкого контакта между диском и мотором. В этом случае последствия коггинга наиболее заметны. В самой безобидной свой форме они проявляются в виде легкой «ряби» в звуке. В худшем случае это будут откровенные искажения.
Именно по этому большинство разработчиков предпочитают более мягкое сопряжение опорного диска и мотора через посредство более или менее эластичных пассиков.
Но, увы, нет роз без шипов, пассики, изготовленные из резины, сорботана и других мягких материалов достаточно эластичны, чтобы демпфировать искажения с низкой частотой, т.е. более продолжительные по времени, однако коггинг, обитающий в области более высоких частот, практически не демпфируется. При 375 оборотах вала двигателя в минуту, коггинг преобразуется в пульсацию с малой амплитудой и высокой частотой. Эти искажения практически беспрепятственно передаются через пассик.
Есть ещё одна проблема, присущая пассиковому приводу, вызванная чудовищным соотношением диаметров приводного блока и опорного диска.
Даже незначительные отклонения от линейных размеров и формы пассика приведут к серьезным нарушениям равномерности вращения. Для двигателя постоянного тока вращающего вспомогательный диск диаметром 20 см через плоский пассик толщиной в 1 мм при скорости 1500 оборотов в минуту, детонации на диске составят 0.9%. Всё это приходится принимать во внимание при проектировании проигрывателей с пассиковым приводом. Применение тяжелых дисков (более 12 кг) и низкооборотных моторов позволяет вывести эти искажения за границы слышимости.
Может прямой привод?
Вообще своему появлению прямой привод обязан радиостанциям. Они крутили музыку для народа. Круглосуточно. А чтобы её крутить красиво, проигрыватель должен был иметь выдающуюся динамику – разгоняться до нужной скорости за пол оборота диска, т.е. от 0 до 33 1/3 за 0.9 секунды. И так же быстро останавливаться. Таких высот позволят достичь только мотор с высоким крутящим моментом, максимально «тесно» связанный с опорным диском. По этому вовсе не сюрприз, что проигрыватели с роликовым приводом в течение десятилетий правили бал в области профессионального применения.
Но роликовые приводы недолговечны и при круглосуточном использовании быстро изнашиваются и начинают грохотать, внося серьёзные искажения в звук, а стоимость их замены и юстировки никак нельзя назвать низкой. По этой причине в конце 60-х годов производители были вынуждены искать менее дорогие в эксплуатации альтернативы. Вот тут на сцене и появляется прямой привод, в котором опорный диск надет на ось двигателя, статор расположен вокруг опорной втулки вала, а ротор, собственно, и является осью опорного диска. С теоретической точки зрения просто райские кущи и майские сады.
Но требования о 0.9 секунды на разгон остаются в силе. Разработчики впихивают в корпус 32 магнита и более. Крутящий момент колоссальный. А в качестве довеска, значительно прибавившие в весе старые знакомые - cogging, wow & flatter. Спасение было найдено в кварцевой стабилизации и фазовых регулировках, которые железным кулаком добивались выполнения поставленных перед проигрывателями задач.
В рекламных проспектах и технических описаниях стали появляться какие- то невероятные цифры об успехах достигнутых в борьбе с C, W&F. 0, 001 %!
Бумага всё стерпит. Но этот самый железный кулак , поддерживая регулировки на должном уровне, не позволял диску вращаться равномерно. Вращение представляло собой бесконечное чередование ускорений и замедлений. Все эти «подергивания» превращались в грубое и жесткое звучание аппаратов. Странно, как-то, 0,001% это что-то абсолютно неслышимое. Или нет ?
Коль скоро прямоприводные проигрыватели прочно утвердились в профессиональной области, в воздухе запахло легкой наживой на потребительском рынке, и очень скоро прямоприводные проигрыватели стоимостью $100 с паспортом, подтверждающим коэффициент детонации 0,01% и ниже, двинули в народ. Именно в этот момент репутация прямого привода была подмочена. Хотя, на самом деле, прямоприводные проигрыватели не так плохи. При более внимательном рассмотрении, становится очевидным, что подобного рода реклама была основана на некотором недопонимании процесса. В домашних условиях никому не нужно запускать и останавливать диск за 0.9 секунды, а значит, отпадает необходимость в мощных 32 полярных моторах и фазовых регуляторах, которых там, откровенно говоря, и не было.
Сама конструкция позволяет избавиться от некоторых недостатков прочих видов привода. Подшипник один и для мотора и для опорного диска, промежуточное сопряжение отсутствует, более маленький мотор вращает достаточно большой диск не требуя механических редукторов. Мотор может быть небольшим с малой скоростью вращения, что позволяет значительно снизить влияние коггинга.
Кстати, интересный факт – всем известно, что проигрыватели с прямым приводом нашли широкое применение в конце 60-х годов, однако принцип прямого привода был открыт в 1929 году в маленькой швейцарской мастерской,
чьи классические проигрыватели с пассиковыми и роликовыми приводами сегодня пользуются большим уважением и популярностью у аудиофилов.
Thorens, сэр!
Опускаемся по оси ротора ниже. Следующая остановка - подшипник.
Если быть точным – подшипники. Любой проигрыватель с «непрямым» приводом имеет минимум два подшипника – один на валу мотора, второй на валу опорного диска.
Оба эти подшипника вносят свою долю искажений и шумов в звук, как, собственно говоря, и подшипники тонарма. О тонармах как-нибудь потом. Там уже повестью не отделаться. Минимум – роман.
Балуясь с подшипниками различных типов, разработчик сталкивается с парадоксальной дилеммой: идеальный подшипник должен иметь нулевую подвижность и нулевое трение . Но, как говорил старик Калигула в одноименном фильме : «Нельзя получить и то и другое за одну цену». Чем выше трение, тем меньше подвижность и наоборот. Другими словами – невозможно создать подшипник , полностью избавленный и от подвижности и от трения.
Дальше – больше: валы мотора и опорного диска должны вращаться идеально.
Чем больше масса диска тем больше нагрузка на подшипник и тем выше требования к его прецизионности. Это одна из сложнейших задач.
Да, вот ещё что. Сопряжение, будь то пассик или ролик создают одностороннюю нагрузку на подшипники вала двигателя т и диска. Для обеспечения идеального вращения подшипники мотора и диска должны иметь минимальную подвижность (зазоры), высочайшую сбалансированность, идеальную точность обработки рабочих поверхностей, а значит, высокую цену.
Возвращаясь к исходному посылу – снижая подвижность подшипника, мы повышаем трение. Это приводит к повышению опасности выдавливания масла с рабочей поверхности и возникновения контакта между двумя металлическими деталями – втулкой и корпусом подшипника. Как результат – повышение трения и возникновение эффекта «слипания поверхностей». Подшипник из средства обеспечения плавного вращения превращается в тормозящий элемент с немотивированным поведением. Что при этом происходит со звуком, говорить не стоит.
Вот тут явно видны преимущества прямого привода – соосное расположение деталей равномерно распределяет нагрузку на подшипник. Разработчики меньше страдают от мигрени.
Остаются две, не менее важные части проигрывателя. Опорный диск и корпус.
Опорный диск выполняет две основные функции.
Первая – масса диска влияет на уровень детонаций. Чем тяжелее диск, тем сильнее эффект маховика, тем выше способность диска компенсировать флуктуации скорости мотора и подшипников, в то же время, более тяжелый диск предъявляет более высокие требования к качеству подшипника и т.д.
Вторая – материал и структура диска должны быть такими, чтобы все резонансы, возникающие на кантилевере (иглодержателе звукоснимателя) в процессе считывания информации со звуковой дорожки пластинки, мгновенно поглощались и рассеивались.
К счастью современные технологии позволяют производителям увеличивать массу диска до безумных величин. В прежние времена вместо этого увеличивали массу верхней панели проигрывателя, которая была оснащена амортизаторами. При незначительной массе диска и/или панели амортизаторы не спасали от резонансов. Задача была простая - вывести частоту собственных свободных колебаний системы за пределы звукового диапазона АС (10-15 Гц) или нижней граничной частоты звукового диапазона звукоснимателя. Теория колебаний действует независимо от государственного устройства страны-производителя. Частота собственных колебаний системы обратно пропорциональна массе системы. Всё остальное – от лукавого. Или от недостатка знаний.
С точки зрения вращения опорный диск должен быть идеально сбалансированным, как статически, так и динамически. Только при таких условиях можно обеспечить максимально стабильную скорость вращения.
Ну вот, остался корпус.
Этот замечательный элемент проигрывателя не смог найти повод вмешаться в равномерность вращения диска. Он оставил для себя более утонченную область. Являясь связующим звеном, мостом, так сказать, между тонармом и опорным диском, корпус оказывает влияние на звук устройства в целом. При проектировании корпуса системы основное влияние уделяется способности корпуса контролировать резонансы и поглощать вибрации.
То есть, с одной стороны, корпус должен обезвреживать резонансы, возникающие в момент считывания информации в самой пластинке и в узле звукосниматель/тонарм. С другой стороны он должен оградить опорный диск и тонарм от внешних вибраций, имеющих акустическую или механическую природу,
т.к. это серьезно сказывается на качестве воспроизведения.
Существуют два основных типа организации корпуса проигрывателя, известные ещё со времен неолита.
«Тяжелые» корпуса, проектируемые на основе теории колебаний (Боголюбов Н.Н. «Математика и нелинейная механика» С.С. в 12-ти томах. Том 3), в соответствии с которой корпуса, обладающие большой массой, лучше контролируют резонансы.
«Легкие» корпуса, использующие амортизированные суб-шасси, позволяют бороться с вибрациями и резонансами посредством разнообразных типов регулируемых подвесов.
Как и везде, здесь есть свои «за» и «против». Тяжелые системы довольно дороги в производстве, а легкие требуют строгого контроля за собственными резонансами подвески. В противном случае на выходе всегда будет коктейль из музыки и звуков, порожденных корпусом проигрывателя.
Я надеюсь, что вся изложенная выше информация будет способствовать более осмысленному взгляду на предмет и позволит избежать эзотерики, шаманства и экспериментов с неподходящими и опасными для здоровья материалами и инструментами.
Если есть неточности, поправьте".
Ещё не страшно? 
