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【黑胶党】 今天只谈单点臂

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发表于 2019-4-17 13:57:30 | 显示全部楼层 |阅读模式

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本帖最后由 泽森音响 于 2019-4-17 14:00 编辑

唱臂最主要的工作就是搭载唱头,让唱针拾取信号。表面上看起来,唱臂并不直接涉及信号的处理;

唱臂.jpg

你爱用什么材质 : 金属、木头、塑料、碳纤维...

木质唱臂.jpg

你爱用什么形状 : 直的、弯的、长的、短的...
都随便你。但实际上,要如何让唱头 (唱针) 的运动,能配合旋转中的唱片,并从唱片外圈到内圈,拾取最多、最正确的信号,却是一门比转盘深奥得多的大学问。如果把唱臂比喻成科技业,那转盘顶多只能算是传统产业。(所以,有能力设计、生产唱臂的厂商,比转盘厂商,少很多很多)
单点臂
单点臂Pivot Tonearm,就是以支点固定在转盘的一边,以圆周运动 (弧形) 划过唱片。
LINN旗舰 EKOS SE.jpg
LINN旗舰 EKOS SE

说起来简单,实际上却有很复杂的物理学。而且,如果去研究单点臂的运动过程,你会发现... 循轨误差之大 (stylus path vs. tangent line),超乎想象。既然如此,最理想的唱臂,必定是正切臂。
但若正切臂果真如此 "完美",为何音响界大老 HP、黑胶专家 Michael Fremer 不独钟正切臂?为何Tas、Stereophile 器材榜单上,不是正切臂完胜?!为何诸多只适用单点臂的转盘,如 Linn LP12 等,至今还能兴盛?!所以单点臂虽不完美,但有种种的因素,让单点臂得以存在。(正如黑胶虽不完美,但种种的因素,让黑胶得以在CD时代存活下来,到现在的复兴)

所以,我们今天只谈谈单点臂
长度 Length
短臂 Short Tonearm vs. 长臂 Long Tonearm
循轨误差会导致唱针和唱片沟槽不能直切,无法很顺利的在 V 字形的音沟中行走,造成失真或破音。
为了让这种问题减到最低,有一种 "不得已" 的作法... 在唱臂的长短上作文章。
长臂上的唱头,在唱片上行走的距离 (弧形),与短臂相同。当唱臂越长,所划成的圆就越大,而圆越大,等距的弧形所占圆周的比例就越小,就可以越趋近直线 (直切)。
所以,长臂的循轨误差,得以比短臂小。不过,可不是随便找一支长臂来,就能达成此目标。长臂必须安装、调整得比短臂更仔细,否则误差、失真可能反而会更大。
SME Series V唱臂,您购买AVID的唱盘时就可以要求要9寸或者12寸臂的配搭.jpg
SME Series V唱臂,您购买AVID的唱盘时就可以要求要9寸或者12寸臂的配搭。

三角牌TURNTABLE黑胶唱盘匹配9吋铝制直臂管的唱臂.jpg
三角牌TURNTABLE黑胶唱盘匹配9吋铝制直臂管的唱臂。

长臂虽有其优点,但附带产生的缺点也不少:
1. 随着唱臂加长,自然需要较大的安装面积 (较大的转盘)。
2. 唱臂越长,物料越多,就越沉重,反应就越不灵敏。
3. 生产数量较少,导致平均成本较高,价格往往比短臂高许多,显得非常不合理。
不管如何,为了广泛适用大多数转盘,市面上还是以短臂为主,以9吋 (有效长度约230 mm) 为标准。而长臂通常以12吋 (有效长度约305mm) 为主。另外,还有少数的10吋臂 (约250 mm) 、14吋臂 (约355 mm) 等等。
有效质量 Effective Mass
轻质量唱臂 Low Mass Tonearm vs. 重质量唱臂 High Mass Tonearm
唱臂的有效质量 "不是" 指整支唱臂的重量,而是指会移动部份的质量。有效质量需要经过实验,精密测量后才能得到,我们是没办法自己算的。
形状 Shape
曲臂 Curve Tonearm vs. 直臂 Straight Tonearm
为了缩小实际循轨位置与正切线的角度差距,单点臂有一个必须的设计,那就是唱臂的前端 (装唱头的部份),"都必须" 往内歪一个角度,这就是所谓的加入补偿角 (Offset angle)。
曲臂,是臂管顺着唱头安装的部份 (唱头盖),再弯回来,因此便自然呈现弯曲,通常有 J 型,或 S 型,或弧型 。
曲臂.jpg
曲臂

而直臂,虽然臂管是直的 (我们可简称为 I 型),但实际上,唱头安装的部份,还是得往内歪。
Clearaudio Universal直臂装上了四个精密陶瓷轴承,水平、垂直各两个,精密度极高,间.jpg
Clearaudio Universal直臂装上了四个精密陶瓷轴承,水平、垂直各两个,精密度极高,间隙少于2 micron。

因此,严格来说,除了直切臂,并没有全然的直臂。有人较喜欢直臂,或近期较流行直臂,是因为:
1. 长度较短,质量较低,可以较灵活。
2. 结构较简单,较容易制造,也较容易控制共振。
当然,实际表现如何,还是得依个别产品的设计而定,消费者不必拘泥于一定要直臂,或曲臂。
支点 Pivot / 轴承 Bearing
单支点 Uni-Pivot vs. 多支点 Multi-Pivot
既然是单点臂,当然会需要单个支点来支撑。支点不是就一个吗? 怎么还会有多个?为什么会需要多个呢?其实,稍微想一想,你就会懂了,唱臂在运动时,会随着唱片上下垂直移动,以及顺着沟槽从外到内的水平移动。

单支点虽然可以让垂直及水平移动都很灵活,但唱臂容易左倾右斜,连带唱针不是偏左 (声道),就是偏右 (声道)。如果改成多支点 (通常是双支点),虽然可以稳定唱臂的水平,但却造成水平移动不是那么灵活。所以,大致上来说
单支点 : 灵活,但较不稳定。
多支点 : 稳定,但较不灵活。

用来说明单支点与多支点优缺点的最佳实例,就是它在水平移动上,采用单支点,可以有水平移动的灵活,但是在垂直移动上,采用双支点,可以保有垂直移动的灵活,又有水平的稳定。
AVID Oxytone唱臂具有平衡重量功能的双轴承结构.jpg
AVID Oxytone唱臂具有平衡重量功能的双轴承结构

实际上,支点和轴承,是一体两面的东西。唱臂要设计成单支点,或多支点,就必须考虑轴承的选择,或者该说,选择用什么轴承,就会变成什么支点。
轴承 (俗称 : 培林),是用来保持轴的中心位置,及控制运动的重要机械组件,在各领域都有重要应用,方式、材质也有很多种。而常使用在唱臂上的,包括 :

  • 单点轴承 Point Bearing
  • 滚珠轴承 Ball Bearing / Race Bearing / Roller Bearing
  • 刀锋轴承 Knife Edge Bearing
  • 平衡环轴承 Gimbal Bearing等等...

日本TEAC和SAEC合作推出的唱臂,采用的就是刀锋轴承.jpg
日本TEAC和SAEC合作推出的唱臂,采用的就是刀锋轴承

拿起Universal唱臂的底座,随便一转,几乎不会停,轴承感觉就像是没有摩擦力一般.jpg
拿起Universal唱臂的底座,随便一转,几乎不会停,轴承感觉就像是没有摩擦力一般。

轴承,是唱臂的核心,比长度、形状、阻尼、平衡... 都来得重要。只是,涉及复杂的机械结构及物理学,不是相关领域的人,并不容易懂,而且各家厂商有其独门密技,很难一概而论,所以,并不建议一般人去研究。唯一比较简单的,就是所谓的单支点唱臂 Uni-Pivot Tonearm,采用的一定是结构最单纯的单点轴承。而使用其它轴承,或混用两种以上轴承的,都不能称为单支点唱臂。
另外,值得注意的是,轴承经过长年累月的操作,容易老化,或磨损,而且从唱臂的外表,无法得知其状态。所以,买二手唱臂、古董唱臂时,要特别小心。
阻尼 Damping
这里所说的阻尼,并非指在唱臂材质 (尤其是臂管) 上,采用特殊的阻尼物,如碳纤维、特殊金属、特殊复合物等。而是指在轴承结构中,设计有 "阻尼物",靠着流体阻力、摩擦力等,以藉此稳定轴承运作,降低共振。
最常见的,就是设计有 "阻尼油槽",而此种唱臂,便通称为油阻尼唱臂 Oil Damped Tonearm。有阻尼油槽的优点,除了可以保持轴承运作时的滑顺,而且,若唱头和唱臂无法达到适当的共振时,还可以靠阻尼油 (硅油 Silicone Oil) 的多寡来协助,相当好用。
平衡 Balance
静态平衡 Static Balance vs. 动态平衡 Dynamic Balance
常有新手以为动态平衡臂一定较佳,或较高级。其实,并非如此。不论静态或动态平衡,都是为了同一目的--针压。
只是作法不同,各有其优缺点。一般常见的唱臂以 "静态平衡" 居多。其特色是唱臂后方有一个平衡锤,用以保持支点两端 (唱头到支点,支点到平衡锤) 的平横状态。其调整的方法如下:
1. 把唱头 (不含保护盖) 装上唱臂后,把唱臂移出托架。
此时,唱针极容易撞到转盘,千万注意 ! (如果可以,可先把转盘部份移走)
2. 在唱臂悬空的状态,调整平衡锤的位置,直到支点两端受力相同。
此时,唱头部份不会往下沉或上扬,唱臂管和盘面保持平行。
3. 将此时平衡锤上的刻度盘归零,也就是设定此时针压为 0。
归零后,平衡锤不可再移动,刻度盘也不可再转动。
4. 然后,必须让唱头部份下沉,唱针才能触碰唱片沟槽,读取讯号,
所以必须依建议的针压,旋转平衡锤至刻度盘指示的数字,让唱头达到一定的针压。

静态平衡.jpg

此平衡状态是根据唱臂在 "静态" 时所调整出来的,所以称为 "静态平衡"。
  • 优点 : 结构简单 (比较便宜),物理特性自然而且稳定。
  • 缺点 : 比较在乎唱片的水平,如果忽上忽下,针压等于随时在改变的状态。

LINN Ekos SE是现在少见的动态平衡臂。针压由旁边的转轮调整.jpg
LINN Ekos SE是现在少见的动态平衡臂。针压由旁边的转轮调整。

"动态平衡" 则是不管支点两端的平横状态,仅靠唱臂内部的弹簧或磁力控制,由唱臂旁边的拨盘调整,硬性施加一定的压力。

  • 优点 : 调整容易,针压不会因为唱片的弯曲不平而变化。
  • 缺点 : 硬性加压可能对唱片造成伤害,而且用弹簧或磁力,免不了有精确、老化的问题。

SME唱臂的平衡锤设计.png
SME唱臂的平衡锤设计

但 "动态平衡" 真的可以不管支点两端平横状态吗?同一支唱臂,装上一个较重的唱头,或一个较轻的唱头,若唱头的建议针压相同,则施加的针压相同,这样对吗?这显然不太合理,所以,有人想出 "半动态" (现在都通称 "动态") 的点子。先用平衡锤来做唱臂二端的平衡工作 (平衡锤只有在唱臂归零时才会用到,所以没有刻度盘),再用弹簧或磁力来施加针压。



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