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浅谈黑胶唱盘系统——真空吸盘篇

发布时间:2022-08-17 04:19:10 来源:ag亚博平台 作者:亚博AG娱乐

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  制作黑胶唱片的材料是乙烯基(Vinyl),制作时是在高温热压下成形的,在冷却过程中,由于唱片两面唱纹不同,在张力作用下,唱片无法做到绝对的平整。当然还有一些原因会导致唱片变形,比如在运输途中不均匀的挤压、收纳方式的倾斜叠放、高温环境也都会使唱片变形弯曲。

  每一张唱片都存在不同程度的弯曲,弯曲的形式主要有两种,“锅盖”式弯曲和“荷叶边”式弯曲。当然在一张唱片上也会同时存在两种弯曲。

  无论唱片有什么样弯曲和弯曲的程度如何,对播放都是非常不利的,它不仅会造成音乐信号的失真,也会加剧唱片的磨损和唱针的磨损。

  有人尝试修复弯曲唱片,方法各异。有玻璃台板压、熨斗熨烫、冰箱冷冻......。其结果都是无功而返。我身边的朋友就有两个例子。一位朋友在1980年代末购买了一张LP唱片,因为弯曲严重无法播放便压在办公桌的玻璃台板下,2000年后重拾黑胶音源系统,突然想起这张压在玻璃台板下10多年的唱片,取出试听,播放了几分钟后唱片又恢复了弯曲。同样是那个年代的另一位朋友,也因为唱片弯曲,在唱片上覆盖毛巾用熨斗熨烫,结果唱片弯曲不但没有解决,唱纹却融化了。

  日本ORB AUDIO公司曾研发一款处理LP唱片弯曲变形的设备,名为Disc Flattener,型号是DF-01iA。DF-01iA外形类似合页的方形匣子,顶部和底部设有加热器,通过均涂有半导体膜均匀的加热过程和均匀的压力把热温传导给唱片,完成一张唱片的弯曲修复大约需要几个小时。笔者没有使用DF-01iA的经验,据说效果很不错。但也有反映处理不久后仍然还原弯曲原状。

  为了解决唱片弯曲的问题,各个唱盘生产厂家都想尽办法,最终设计出了两个附件来克服唱片弯曲。这两个附件分别是唱片镇和唱片压环。

  第一个是Disc Stabilizer唱片稳定器,俗称“唱片镇”。唱片镇是使用最为普遍的附件。它利用自身的重量压制唱片,以此减少唱片的弯曲。唱片在片芯处,唱片内圈附近的弯曲可以得到一定改善,但唱片外缘弯曲却几乎没有办法解决。

  第二个是Platter Ring盘环,也称“唱片压环”。它是针对唱片外缘弯曲而设计的。使用时将唱片压环套在唱片外缘上,它是利用唱片压环自重来压迫唱片,来改善唱片外缘的弯曲。

  唱片压环和唱片镇的使用,一定程度上改善了唱片弯曲,但是效果并不理想。唱片压环和唱片镇使用时也不方便。尤其是唱片压环安放和取下非常不便,稍不留心就会损坏唱片。因此现在使用唱片压环的相对比较少。

  Vacuum Disc Stabilizer可以直译为“真空唱片稳定器”,也就是我们常说的“真空吸盘”。真空吸盘是黑胶唱盘的一项功能,只有在极少数高档唱盘上才能见到,可以说真空吸盘是唱盘的“高配”。

  那么什么是真空吸盘呢?真空吸盘的工作原理是怎样的呢?真空吸盘又能解决哪些问题呢?下面我们将对这些问题逐一探讨和叙述。

  真空吸盘是在唱盘端面外缘上设计密封环,密封环有内外圈双密封环和外圈单密封环两种方式。通过特殊的结构设计在转盘轴上连接上气路,与真空泵连接就构成了真空吸盘。

  真空吸盘的工作原理是利用大气的压力差,真空泵通过气路从空心转轴把唱片和转盘端面之间的空气抽出,形成和唱片上下表面的压力差(唱片上面是正压,唱片下面是负压),唱片被紧紧的吸附在转盘的表面,使得唱片处于非常平整的状态。

  那么唱片吸附在转盘上,需要多大的真空度呢?我们先来了解一下真空度,真空度是指处于真空状态下的气体稀薄程度。真空度的压力可以通过真空表数值读取。真空度数值是表示出系统压强实际数值低于大气压强的数值,即:真空度=大气压强-绝对压强。通俗地说就是负压大小。

  通过现有的一些带有真空吸盘唱盘标注的数据收集,唱盘的线”Hg。如果把这个真空值大概换算为压力的线平方英寸,那么整个唱片的压力就是113x1.47=166磅/平方英寸。把磅换算为公斤即166/2.2≈75Kg。我们可以把这个负压产生的力设想为一个75公斤的唱片镇均匀的覆盖在整个唱片上。

  起初真空吸盘是作为配件设计的,它是附加在转盘上的。最有代表性的是日本的铁三角 Audio-Technica AT-666外置的真空吸盘,设计生产外置真空吸盘还有瑞士的Thorens多能士,多能士把外置真空吸盘称为disc-contact。Phonogen也曾设计生产过Disc-Contact真空吸盘,其结构、款式与多能士的完全一样,相信这两个外置吸盘应该出于一个设计师之手。

  外置真空吸盘,我们把它称为被动式吸盘。其工作方式是抽出唱片与转盘之间的空气后,就停止抽气。这有些类似给车胎打气,两者不同的是真空吸盘是负压,车胎打气是正压。

  外置真空吸盘的抽气有两种方式,一个是在吸盘侧翼抽气,另一个是在转盘唱片轴上方抽气。真空泵有交流皮碗式,有电池皮碗式,也有手动皮碗式。

  被动式外置真空吸附唱盘外置真空吸盘设计初衷没有问题,可惜在实际使用中未能解决保持真空值不变的问题。也就是说,在抽真空后,一张唱片未能播放完毕,真空值就降到了零,起初唱片是平整的,泄气后的唱片又恢复了弯曲。由于密封环的周长太长,慢漏气的问题无法避免。因此外置真空吸盘是一个完成度不够好的产品。

  主动式真空吸盘就是针对外置被动式真空吸盘的慢漏气缺陷设计出来的。主动式真空吸盘通过转盘轴的中空设计,把气路连接到转盘端面,真空泵连续工作,补偿密封环的泄漏,让唱片与转盘之间保持额定的真空值,这样唱片就能持续被吸附,外置吸盘的慢漏气缺陷就彻底解决了。

  LUXMAN主动式真空吸附唱盘好了,当我们了解了真空吸盘的基本工作原理后,再来讨论真空吸盘的用处就容易理解了。

  由于唱片直径大,厚度薄,唱片的是无法做到非常好的平整度。使用真空吸盘播放唱片,不仅仅可以解决唱片弯曲问题,它还能解决其他几个问题。这些问题包括下四个方面。

  第一,唱片在播放时,弯曲的表面使得垂直循迹角(Vertical tracking angle)不断的变化,唱针读取到唱片弯曲的高点时VTA变小,唱针读取到唱片弯曲的低谷时VTA变大。这个VTA的变化在长的唱臂上表现的要轻微一些,在短的唱臂上表现尤为严重。唱片在有真空吸盘的吸附下,唱片平整度误差非常小,唱针在唱片上几乎没有起伏变化,VTA就保持额定的角度。只要有一点中学的几何常识,这个问题是很容易理解的。

  第二,弯曲的唱片表面不仅影响VTA,同时也影响水平循迹角(Horizontal tracking angle),道理与VTA是一样的。当唱针以水平时为水平循迹为基准,唱针在唱片弯曲峰与谷时,超距会减少,这就会产生水平循迹角的变化。虽然这个变化没有VTA变化大,但是它却客观存在。同理,在播放弯曲唱片时长的唱臂误差要轻微一些,在短的唱臂上表现会更差一些。

  第三,由于唱片弯曲形成的峰与谷,使得唱针循迹力也随之变化。运行中的唱针循迹力无法测量。不过我们可以通过开车时的上坡下坡来感受比拟。在不断起伏的路面上开车行进,车胎抓地的力量是在不断的变化,上坡时车胎对地面的压力增大,反之,下坡时车胎对地面的压力会减少。唱针读取到唱片弯曲爬升至高点时,阻力增加导致循迹力变大,唱针读取到唱片弯曲的低谷时,在力的分解作用下,循迹力变小。循迹力的变化会改变唱片原有输出电平(尤其是音乐中弦五部长音段落最为明显),会破坏了音乐的原有强弱变化。真空吸盘工作下的唱片十分平整,唱头始终平稳的运行,循迹力保持恒定。

  第四,唱片在播放时,唱针与唱纹摩擦产生振动信号(音乐信号)的同时,唱片会产生谐振(FLUTTER ON WARPED DISC),谐振的信号会混入音乐信号输送到放大器去,以致造成失真。当唱片被线多克的唱片与转盘精密结合为一体,此时唱片的质量(MASS)与转盘质量是一样的。假设转盘的质量是10公斤,在真空吸附的状态下,那么唱片的质量由100多克变为10公斤。10公斤的唱片要想产生谐振是非常困难的。

  LUXMAN公司在相同条件下对转盘的测试(3000Hz)显示,没有线%。

  在和黑胶爱好者交流的过程中,常常会有人说到:“使用真空吸盘,声音会死,不鲜活。”就这个问题想和大家在这里认真地探讨一下。在讨论这个问题之前,我想先聊一聊盒式录音机的一段话题。这个话题或许不能直接说明问题,但会给我们的提供一个思路导向。

  差不多是上世纪80年代中,中图公司进口了大量的音乐盒式磁带,爱乐者面对这些盒式录音带如同春雨一般。盒式录音机播放盒式录音带,爱乐的朋友们聚集在一起聆听音乐,多么美好场景!我也是其中之一吧。在购买盒式录音带的过程中,我发现大多数录音带上都标有两个半圆相对的标记,这个标记就是“杜比”(Dolby)。起初不明白这个“杜比”是什么意思,它是干什么的。后来在拜读了李宝善先生的文章后,才明白“杜比”一词。于是开始寻找带有“杜比”功能的录音机。运气不错,不久找到了一台有杜比降噪功能和手动录音日本三洋收录机,型号为M-9998K的录音机。拿到机器之后,迫不及待的插入磁带,把杜比开关拨至ON,按下播放键,声音一出傻了眼,高频发“闷”的无法接受,打卡带仓,清洗磁头和压带轴轮,磁头也消磁一番。插上磁带再听,声音依然如故。所有的朋友和我的听感一样,不能接受如此沉“闷”的声音。当关闭杜比开关后,又恢复到我们平时所听到的“正常”的声音。我再次复读李宝善先生有关杜比降噪的文章。理论上没有问题,于是我每天带有强迫性地用杜比电路听杜比磁带,随着时间的推移,逐步的接受了发“闷”声音,而且越听越觉得顺畅耐听和真实。反过来在再听没有杜比降噪电路的录音机播放杜比磁带时,感到高频过量刺耳和不平衡。

  为了降低磁带的本底噪声,磁带录制时,把高频提升了若干分贝,播放时在用电路对高频信号进行对应的衰减,还原正常的播放曲线。同时磁带的本底噪声也随之降低了若干分贝。这就是杜比电路作用。我们长期在没有杜比降噪的录音机上播放聆听杜比磁带,习惯并把不平衡的声音视为“标准”。

  如今,使用黑胶唱片也是如此。没有真空吸盘,唱片播放时多少总会产生谐振,我们把谐振的信号错误的认为是信息量“丰富”。再举例,爱好摄影的朋友都知道,拍摄时相机是要尽可能的避免抖动,因为抖动会产生重影,原本拍摄物象是一个,因为抖动出现了多个物象(重影),这时拍摄后的物象信息,不是一个,而是多个。这样的物象信息是“丰富”吗?当然不是!唱片播放过程和摄影非常类似,唱片的谐振与摄影时相机的抖动一样,会产生声音的“重影”,声音的“重影”构成所谓“丰富”的信息其实是一个假象,这个假象往往使得很多人为之痴迷而不能自拔。我们希望爱乐者多去音乐厅,听一听现场的声音,虽然现场演奏和唱片录音不能直接参照比较,但对正确理解声音还是有一定帮助的。

  很多朋友在播放LP系统时都会发现低频扬声器单元会剧烈的抖动,我们能够用肉眼看到的抖动,其频率就非常低了,它属于次声波(Subsonic),频率在7-12Hz之间,因此我们是听不到的。这个频率非常低的能量称为隆隆声(Rumble)。隆隆声是由弯曲的唱片与唱头唱臂耦合谐振而产生的。

  低频扬声器的抖动虽然听不到声音,但是它会产生很大的反电动势,干扰调制可闻的的音乐信号,同时消耗很大的电功率。不仅如此,次声波也会降低低频单元的使用寿命。为了解决这个问题,各个唱头放大器厂家在电路中设计了次声波滤波器(Subsonic filter),通过一个开关将滤波器插入电路中,以此消除次声波带来的隆隆声。这个电路在不同厂家生产的生产放大器上有不同的文字标示,比如L.F.Filter;又如Low cut filter;Subsonic filter;Subsonic;Low cut等,几个单词无论怎么组合,其意思是相同的。

  当然还有外置的滤波器,比如KAB RF-1。它为一些没有设置次声波滤波器的唱头放大器提供了使用的机会。

  次声波滤波器通常在低于20Hz信号都会以18dB/Octave 斜率衰减。因此隆隆声也就被消除了。对于播放普通的人声、以及中小型音乐作品是没有问题的,完全能够满足听觉要求。但对播放大型音乐作品会有一定的负面影响。这是因为很多大型交响音乐配器中包含了低于20Hz的乐器,比如管风琴,其最低音达16Hz。如果使用次声波滤波器,那么音乐的厚重度和规模感就会有一定的缺失。我们必须知道,音乐信息中不仅仅只有可闻声(20-20KHz),它还包含了超声波(20KHz以上)和次声波(20Hz以下)。我们虽然听不到超声波和次声波,但超声波会刺激我们的大脑的神经系统,次声波的机械能会震撼我们的躯体和肌肤。可闻声、超声和次声才能构成完整的音乐声。

  好了再回到我们的主题。既然次声波有利于音乐的完整性,那么又如何解决谐振产生的隆隆声呢。真空吸附唱片可以很好解决这个问题。低质量(MASS)唱片是诱发谐振的主要因素,除了真空吸盘对唱片谐振的抑制控,同时还要优化唱头和唱臂的配合。次声波谐振完全是可以被控制的。播放完整唱片信息是我们欣赏音乐的终极目标!