Гид по фонокартриджам для новичков [перевод]

В мире музыки балом нынче правит стриминг. Лейблы, артисты и продавцы оплакивают компакт-диски, в то время как пластинки продолжают свое возвращение. Дело в том, что винил, который вроде бы «умер» еще 40 лет назад, теперь вновь стал основным физическим музыкальным форматом. Это привело к росту спроса на проигрыватели и картриджи, которые необходимы для «извлечения» музыки из канавок пластинок. 

Вертушка — сама по себе вещь очевидная и понятная. Чтобы крутить пластинку, нужен диск, вращающийся на скорости 33,3 оборота в минуту с минимальными вибрациями. Что касается картриджа, то здесь все не так просто, а стоимость головки иногда может показаться абсурдной. Особенно для обычного человека, не аудиофила. Тем не менее, картридж, как и другие составляющие аудиосистемы, способен очень сильно повлиять на звучание пластинки. 

Как работают фонокартриджи?

Разберемся в том, что такое фонокартридж и как он устроен. Картридж LP-проигрывателя относится к категории устройств, называемых «преобразователями». Он превращает один вид энергии в другой.

Вы совершенно точно знакомы с такими преобразователями, ведь все мы пользуемся колонками и наушниками — самыми распространенными преобразователями в мире звука. Они конвертируют электрическую энергию (из усилителя) в звуковые волны. Картриджи работают по обратному принципу: прыгая по канавке, они преобразовывают движения стилуса (иглы) в электрические импульсы.

Наиболее популярны картриджи, представляющие собой звукосниматели с подвижными магнитами (Moving Magnet, MM), но также популярны картриджи с подвижной катушкой (Moving Coil, MC). Эти два вида головок можно рассматривать как зеркальные противоположности. У обеих технологий есть свои приверженцы, преимущества и недостатки.

Картридж с подвижным магнитом (MM)

Головка типа MM подразумевает следующее устройство: с одной стороны легкого металлического иглодержателя закреплена игла, с другой — маленький магнит. Звуковые катушки расположены вокруг магнита с четырех сторон — вся эта система образует один генератор. Игла «считывает» все неровности дорожки, и это заставляет иглодержатель и, соответственно, магнит двигаться относительно катушек.

Система устроена по принципу качели. Движения магнита меняют магнитное поле и электрическую энергию, генерируемую системой. Производимое переменное напряжение передается на предусилитель, усилитель и колонки, которые повторяют весь процесс в обратном порядке: акустика превращает электрическую энергию в звуковые волны. 

Главные преимущества MM-головок состоят в том, что они обладают более мощным выходным сигналом, чем MC-звукосниматели, а также относительно просты в плане замены иглодержателя/иглы.

Более высокое выходное напряжение MM-картриджа означает, что такой звукосниматель может работать с большинством предусилителей — не требуется специальный промежуточный усилитель. Возможность замены иглодержателя и иглы позволит виниловоду-энтузиасту провести апгрейд самостоятельно, без помощи производителя или специалиста в мастерской.

Картридж с подвижной катушкой (MC)

Головка MC-типа устроена обратным образом. Катушка здесь закреплена на самом иглодержателе, а магниты находятся внутри картриджа. Электрический процесс тот же: стилус ходит по канавкам, катушка движется относительно магнитов, в результате чего создается слабое напряжение.

Давно известное преимущество MC-картриджа заключается в том, что он легче и потому может точнее и быстрее «читать» звуковые канавки. Теоретически, такой звукосниматель обеспечивает более детальный и «музыкальный» звук.

Однако современные технологии продвинулись вперед — магниты стали легче и мощнее. В так называемую «золотую эру аудио» большинство самых мощных магнитов изготавливались из AlNiCo-сплава. Такой магнит мог дать около 7 млн Эрстед. В наши дни неодимовый магнит с легкостью дает до 50 млн Эрстед.

Некоторые MM-головки стали легче MC-головок. С другой стороны, на рынке появились MC-звукосниматели с напряжением, которого хватает, чтобы включаться напрямую в стандартный фонопредусилитель. Кроме того, теперь есть MC-модели со сменными иглами и иглодержателями.

Другие виды фонокартриджей 

Как уже сказано, самыми популярными стали картриджи MM и MC, но существуют и другие типы звукоснимателей. В 50-е годы компания General Electric изобрела конструкцию на технологии Variable Reluctance (переменное магнитное сопротивление). Сегодня эта конструкция известна как Moving Iron/MI (звукосниматель с подвижным железным наконечником).

Иглодержатель здесь тоже оснащен иглой, но на другом его конце стоят не магнит и не катушка — там установлен небольшой железный блок. Магнитные катушки расположены по бокам. Железный элемент легче магнита, поэтому такая конструкция предполагает сниженную массу. Новые легкие магнитные сплавы и другие современные технологии лишили смысла конструкцию типа Variable Reluctance, однако в 50-е эта система казалась весьма эффективной и удачной.

Также существует подвид MI-головок — картриджи типа Moving Micro-Cross, придуманные легендарным инженером Сабиром Прамаником из Bang & Olufsen. Такие звукосниматели отличаются наличием миниатюрного крестообразного элемента, движущегося между двумя зафиксированными магнитами и катушками сообразно игле, которая ходит по канавке на другом конце иглодержателя. Согласно Праманику, такое устройство картриджа позволило снизить массу и улучшить разделение каналов.

Все перечисленные картриджи (Moving Magnet, Moving Coil, Moving Iron и Moving Micro-Cross) базируются на магнетизме. Однако бывают головки, основанные на других принципах. Например, электретный картридж использует пьезоэлектрический материал для создания напряжения. В наше время эта технология применяется редко, но она была популярна в эпоху зарождения аудиоиндустрии. Производимого напряжения хватало, чтобы не использовать мощное усиление. Недостатком же была высокая масса головки. 

Сегодня термин «световая головка» ассоциируется скорее с шоу-индустрией: светодиодные прожекторы, клубы, сцены, дискотеки и большие города. Однако в 70-е годы это понятие было связано с оптическим фонокартриджем Toshiba, в основе которого лежал принцип переменной интенсивности лазерного луча.

Несмотря на то, что технология Toshiba казалась инновационной, сам процесс преобразования был уже знаком индустрии. Игла ходила по канавке и заставляла двигаться иглодержатель, который, в свою очередь, изменял световой поток. К плюсам этой системы относили малую массу и высокую точность. Минус заключался в том, что для такой головки требовался специальный предусилитель. Технология была любопытной, но просуществовала недолго. 

Как мы знаем, в мире аудиотехники нередко встречаются технологии, которые уходят, но впоследствии возвращаются. К примеру, игла с заточкой Shibata. Так же было и с лазерами. Через несколько лет ELP изобрела «бесконтактную» систему на пяти лазерах. Даже сегодня некоторые компании продолжают производить оптические картриджи — особо можно выделить DS Audio.

Ключевые параметры

Основные параметры, на которые нужно обращать внимание, не зависят от способа превращения механических движений в электричество. Главное правило здесь заключается в принципе «не навреди» — как у врачей. Винил — это весьма износостойкий материал, только если речь идет о напольном покрытии или оконной пленке.

Если же мы говорим о виниле как материале-носителе музыкальной записи, нужно понимать, что он очень нежный. Каждая сторона крошечной звуковой канавки содержит свой сигнал — для левого и правого каналов. Эти сигналы по мере кругового движения «считывает» игла. В большинстве случаев игла представляет собой специальный алмазный элемент или другой элемент, но с алмазным наконечником.

Как известно, алмаз способен разрезать все что угодно. Поэтому идея состоит в том, чтобы картридж оказывал минимум воздействия на канавку. Желательно, чтобы прижимная сила (сила давления на пластинку во время проигрывания музыки) была небольшой. Когда стереоформат только появился, аудиофилы были вполне довольны прижимной силой в 3 г, но в наше время часто встречаются системы с прижимной силой вдвое меньше. 

Есть и другие важные показатели. Игла, расположенная на одном из двух концов иглодержателя, «плавает» по канавке — и для ее перемещения нужна определенная сила, зависящая от способности головки «пружинить». Это называется податливостью звукоснимателя. 

Если не слишком углубляться, от показателей податливости и длины тонарма зависит низкочастотный резонанс системы. Картриджи с низкой податливостью оснащаются слишком жесткими иглодержателями, требующими от звуковых дорожек (канавок) больше усилий при движении иглы. Это приводит к быстрому износу пластинки.

К тому же, нередко встречаются деформированные пластинки, с которыми картриджу с неправильной податливостью взаимодействовать сложнее: игла может терять контакт с канавкой и даже вылетать за ее пределы. 

Тем не менее, податливость — это параметр, которому нужен баланс. Слишком высокая податливость может негативно повлиять на воспроизведение басов. Если говорить о средних значениях, то податливость ниже 12 мкм/мН считается слишком низкой, а податливость более 25 мкм/мН считается слишком высокой. Некоторые фирмы делят головки на модели с низкой, средней и высокой податливостью. 

Еще одним значительным параметром фонокартриджа является его частотный диапазон. Это касается и любого другого аудиокомпонента. Стандартный диапазон «от 20 до 20» (от 20 Гц до 20 кГц) считается приемлемым. Теоретически, большинство высококлассных головок дают более широкий диапазон. А некоторые картриджи уходят намного дальше стандартных значений. 

Разделение стереоканалов — еще один важный пункт, на который нужно обратить внимание при выборе картриджа. У звуковой канавки есть две стенки по бокам, на каждой из которых нарезана своя фонограмма (левый и правый каналы). Однако оба этих сигнала захватывает всего одна игла, поэтому практически всегда случается подмешивание одного канала в другой. Примерно то же самое получается, когда устанавливаешь микрофон рядом с одной оркестровой группой, а он захватывает звук другой группы. Чем выше показатель разделения каналов, тем более точным будет звучание. 

Другой обязательный фактор качества головки — размер иглы и ее форма. Во времена появления первых LP-систем иглы были «круглыми», а заточка — сферической. Такая игла обеспечивала хороший контакт с канавкой, была относительно недорогой в плане изготовления и установки. Теперь мы называем такие иглы коническими. Их существует два вида: цельные и составные. Составная игла дешевле, но тяжелее. Цельная игла легче, но дороже.

Стереофоническая музыка существует уже более 60 лет, и за это время технологии и потребности существенно выросли. В стороне не остались и иглы — появились эллиптические заточки. От обычных круглых конических игл «эллипсы» отличаются немного «срезанными» передом и задом — форма получается вытянутой.

В спецификациях таких игл указывается радиус заточки: 0,3x0,7 мм. Вдоль канавки, по ее центру, движется поверхность большего размера, а боковые поверхности с меньшим радиусом идут по тем самым стенкам. Такая конструкция обеспечивает повышенную точность воспроизведения и сниженный износ пластинки. 

Возникновение эллиптической заточки привело к появлению еще нескольких ее подвидов. В 1971 году впервые представили иглу с заточкой Shibata. Эти варианты изначально предназначались для использования в квадрофонических системах CD-4, где было задействовано четыре канала. Заточка Shibata стала разновидностью обычного «эллипса».

Эта игла справлялась сразу с четырьмя отдельными информационными потоками в канавке пластинки формата CD-4. Особенность Shibata-игл в том, что их площадь соприкосновения по горизонтали очень мала. Такая игла была способна «считывать» ВЧ-треки на 45 000 Гц, что и требовалось для формата CD-4.

Несмотря на то, что сам CD-4 и другие квадрофонические форматы умерли, иглы Shibata остались. Их площадь соприкосновения по вертикали больше, а оказываемое на пластинку негативное воздействие — меньше. На основе самой Shibata были позже придуманы стилусы Contact Line, Ridge Line, MicroLine и др.

Помимо прочего, эллиптические иглы более точно повторяют форму стилуса, который используется для нарезки мастер-дисков. Идея заключается в том, что эллиптическая игла проигрывателя, похожая на резец, позволит добиться более точного воспроизведения музыки в домашних условиях. 

Не стоит забывать и о выходном напряжении головки. Оно создается за счет движений иглы в канавке и последующего преобразования в электрическую энергию, которая подается на предусилитель. Важно, чтобы этот показатель картриджа был достаточным или превосходил требования по входному напряжению предусилителя.

Как правило, эти значения указываются в спецификациях предусилителей и звукоснимателей. Существуют MC-головки с высоким выходным напряжением, однако в большинстве случаев MM-головки дают большее напряжение. Зачастую напряжение MC-моделей слишком мало для усилителя или ресивера. В таких случаях требуется дополнительное усиление — то есть нужно поднять сигнал до нужного уровня.

Да здравствует винил!

Очевидно, что сама индустрия хотела избавиться от винила, но он выжил. Пластинки по сей день важны для любителей аудио, и винил чувствует себя неплохо. В наши дни некоторые энтузиасты, у которых есть деньги, покупают аудиокомпоненты за тысячи, десятки и даже сотни тысяч долларов. Все ради того, чтобы некогда никому ненужные пластинки зазвучали. Теперь, когда вы знакомы с основными технологиями и знаете нужные спецификации, вы сможете защитить вашу коллекцию и получить удовольствие от музыки за адекватные деньги.