указатель этикеток  ▪  указатель имён муз. автомат  ▪  избранное  ▪  участники  ▪  помощь  ▪  о сайте  ▪ english

Главная > . . > Юрий Берников > Обзор иголок для воспроизведения грампластинок на 78 ...

Лучшие экспонаты  |  Комментарии  |  Поиск


 
 

 

на других языках English

Предлагаю вашему вниманию статью, которую я начал писать несколько лет назад и всё никак не мог собраться духом, чтобы её закончить. В конце концов был найден компромис: сначала опубликовать первую – теоретическую часть, а затем по мере готовности и вторую – практическую. Во второй части на примере конкретных оцифровок будет продемонстрировано большинство случаев, описанных в первой части, рассказано об иголках разных производителей, а так же даны советы по переточке иголок на другие размеры в домашних условиях.

Обзор иголок для воспроизведения
грампластинок на 78 об/мин

Часть 1

Воспроизведение граммофонных пластинок на 78 об/мин является непростой технической задачей. Одно из первостепенных значений здесь имеют размеры и форма иголки. Среди коллекционеров господствует убеждение, что одна хорошая иголка может быть использована для всех случаев жизни. К сожалению, это далеко не так, особенно если речь идёт о раннем (акустическом) периоде грамзаписи, потому что в то время ещё не были стандартизированы основные параметры канавки, такие как глубина, ширина, угол раскрытия и радиус закругления.

Так же необходимо принимать во внимание и тот факт, что многие пластинки дошли до наших дней в изношенном состоянии, на поверхности часто имеются царапины, а дно канавок может быть покрыто слоем грязи, состоящим из пыли, мельчайших осколков шеллака и стальных опилок. Не редки случаи разного рода заводских дефектов, например недопечатки или использование для тиражирования изношенных матриц.

В данной работе автор попытался в наглядной форме проиллюстрировать влияние размера и формы иголки на качество воспроизведения грампластинок для множества типичных случаев.

Типичные характеристики профиля канавки грампластинки

На рис. 1 показан поперечный разрез типичной канавки граммофонной пластинки на 78 об/мин.

Рис. 1

Сравнительная таблица размеров

Параметр Обозначение Диапазон 1,2 СССР, 1939 г.1 Типичный
международный
размер, 1934 г.2
Глубина канавки h 45 µ – 90 µ 63 µ / 74 µ 74 µ
(2,9 mil)
Ширина канавки w 120 µ – 200 µ 160 µ /180 µ 166 µ
(6,54 mil)
Угол раскрытия α 70° – 110° 85° 86,5°
Радиус закругления канавки r 20 µ – 63 µ 50 µ 38,1 µ
(1,5 mil)
Радиус закругления (размер) иголки3 R 30 µ – 76,2 µ
(1,2 mil - 3,0 mil)
30 µ – 60 µ
(1,2 mil - 2,4 mil)
(стальные иголки)
61 µ (2,7 mil) (стальные иголки)
76,2 µ (3,0 mil) (корундовые иголки)
Максимальный радиус иголки4 Rmax 78,3 µ / 91,97 µ
(3, 08 mil / 3,62 mil)
95,57 µ
(3,76 mil)

Таб. 1

1 Е.И. Регирер. Граммофонная пластинка, М.-Л.: Гос. научно-техническое изд-во химической литературы, 1940. За отсутствием общесоюзного стандарта на размеры канавки, в книге приводятся размеры, принятые предприятиями, входящими в систему Главширпотреба (ГШП), стр. 128. На размеры грамофонных иголок имелся общесоюзный стандарт ОСТ НКМ 4213, внесённый Главширпотребом и утверждённый 21 ноября 1937 года, стр. 732.

2 F. Langford-Smith, Radiotron Designer's Handbook, Amagamated Wireless Valve Company Pty., Ltd., Sydney 1934, стр. 710. Скачать эту книгу можно отсюда

3 Размеры иголок на иллюстрациях приводятся в тысячных долях дюйма – милях (mil). Именно эту систему измерений используют фирмы-изготовители иголок, поэтому она наиболее удобна для данного обзора. Для пересчёта в микроны (µ) размер в милях нужно умножить на 25,4.

4 Радиус иголки, при котором точка касания иголки и канавки находится в наивысшей точке канавки (т.е. на поверхности пластинки)

“Трудно сказать,” – пишет Регирер – “какие размеры являются оптимальными, так как достаточно глубоких сравнительных исследований опубликовано не было. Можно лишь отметить, что более острый угол раскрытия и меньший угол закругления часто считаются предпочтительными для высококачественного воспроизведения.”

И ещё цитата оттуда же: “Профиль канавки, т.е. форма её поперечного сечения, к сожалению, не стандартизован в международном масштабе и имеет очень много различных размерных вариантов. Будучи различными у разных фирм, профиль не всегда сохраняется даже этими фирмами неизменным”.

Основные факторы износа грампластинок

Рис. 2

На рис. 2 приведен поперечный разрез изношенной грампластинки. Иголка имеет две точки опоры ① на стенках канавки по которым она и скользит не касаясь её дна. В этих местах происходит основной износ канавки.

В приведённом примере, иголка уже проточила стенки, из-за чего в точках опоры ① образовались пропилы, а кончик иголки приблизился ко дну канавки. Визуально, канавка такой пластинки имеет сероватый оттенок. На дне собралась грязь и продукты износа ②. На поверхности диска могли образоваться неглубокие ③ и глубокие ④ царапины. В худшем случае могли образоваться трещины и сколы. По данному рисунку можно сделать следующие выводы:

1. Для уменьшения уровня шумов поверхность шеллака делают глянцевой, иногда даже ламинированной. Изношенная поверхность уже не глянцевая и из-за этого более шероховатая, а значит и шумная.

2. Изношенная канавка становится шире и теряет свою изначальную форму ①. Это вызывает увеличение уровня шумов и появление нелинейных искажений.

3. Неглубокие царапины ③, дно которых находится выше точек опоры, при проигрывании будут “не замечаться” иголкой и не будут приводить к щелчкам.

4. Для уменьшения влияния вышеперечисленных факторов, можно попытаться подбирать размер иголки таким образом, чтобы она следовала по канавке выше или ниже области износа.

5. Поскольку в результате износа кончик иголки опускается ниже, то уменьшается расстояние d (рис.1), а значит увеличивается вероятность того, что он будет за что-нибудь цепляться во время воспроизведения. Для уменьшения влияния этого фактора пластинки перед проигрыванием нужно тщательно вымыть и высушить, а также использовать усечённые (truncated) иголки (см. параграф “Усечённые иголки”).

6. Глубокие царапины ④, которые находятся в области скольжения иголки по канавке, будут приводить к громким щелчкам. Чем шире царапина, и чем меньше размер иголки, тем сильнее щелки.

Влияние размера иголки

Проигрывание иголками размера меньше номинального

При проигрывании изношенной пластинки иголкой меньшего размера можно добиться значительного улучшения качества воспроизводимого сигнала, потому что иголка будет следовать по канавке ниже уровня износа, как это показано на рис. 3. Однако, могут проявиться и ряд нежелательных эффектов:

1. Кончик иголки опустится ещё ниже, а значит с большей вероятностью будет цепляться за мусор на дне канавки;
Рис. 3

2. Есть шанс, что иголка не будет всё время следовать по канавке ниже области износа, а будет периодически выскакивать и “болтаться” от стенки к стенке в области износа (рис. 4), вызывая много искусственных шумов. Для устранения этого эффекта можно попробовать увеличить прижимную силу, тщательно отрегулировать анитискейтинг и устранить эксцентриситет, ежели таковой имеется, но следует помнить, что чрезмерное увеличение прижимной силы вызывает повышенный износ пластинки, а также может привести к касаниям дна картриджа с поверхностю пластинки.

Рис. 4

Усечённые иголки

Для уменьшения степени цепляния кончика иголки за мусор, находящийся на дне канавки, широкое распространение получили иголки с усечённым кончиком (рис. 5).

Рис. 5

Проигрывание иголками для долгоиграющих пластинок

Рис. 6

Говоря о проигрывании иголками меньшего размера, нельзя обойти стороной и случай проигрывания иголками для долгоиграющих пластинок (рис. 6). Размеры иголок, предназначенных для проигрывания долгоиграющих монофонических пластинок составляет 25 µ (1 mil), для проигрывания долгоиграющих стереофонических пластинок 18 µ (0,7 mil). Как это наглядно видно из рисунка, при проигрывании пластинок на 78 об/мин игла будет полностью скользить по дну канавки. Ничего хорошего из этой затеи не получится по следующим причинам:

1. Кончик иголки будет “перепахивать” весь мусор, скопившийся на дне канавки.

2. Область соприкосновения иголки и пластинки точечная.

3. Поскольку радиус кончика иголки очень маленький, он будет силно цепляться за микроскопические шероховатости поверхности, в то время как иголка большого радиуса легко бы скользила по ним.

Проигрывание иголками размера больше номинального

Рис. 7

При проигрывании изношенной пластинки иголкой большего размера можно добиться значительного улучшения качества сигнала, потому что иголка будет касаться канавки выше уровня износа (рис. 7). Вторым положительным фактором является то, что кончик иголки отдалится от дна канавки, а значит будет меньше цепляться за мусор, поэтому усечение кончика иголки не будет играть такой важной роли, как для иголок меньшего размера. К нежелательных эффектам можно отнести следущие

1. Иголка будет сильнее подвержена влиянию царапин и прочих изъянов поверхности диска.

2. Усилится тенденция выскакивания из канавки, поэтому придётся увеличивать прижимную силу, тщательно настравивать анитискейтинг, и избавляться от эксцентриситета.

Проигрывание иголками размера больше максимального

Проигрывание иголкой размера большего, чем Rmax, приведённого в таб. 1, показано на рис. 8. В этом случае игла скользит по верхней кромке канавки. Очевидно, что такое проигрывание приводит к ухудшению качества воспроизведения из-за того, что иголка не будет слишком точно следовать по всем изгибам канавки (т.е. ухудшится трекинг). Видимо более всего пострадают высокие частоты, но и для низких резко возрастут нелинейные искажения. Также увеличится склонность выскакивания иголки из канавки.

Рис. 8

Заводские дефекты грампластинок

Основными заводскими дефектами грампластинок являются недопечатка, печать изношенными матрицами, некачественная масса, коробление и эксцентриситет.

Недопечатка

Рис. 9

Недопечаткой (рис. 9) называется недостаточное заполнение шеллачной массой ② всех углублений матрицы ① в результате чего образуются воздушные пазухи ③. Недопечатка может быть вызвана слишком густой и тягучей массой (из-за нарушения её состава), недостаточной температурой прогрева, недостаточным временем удержания под прессом и другими нарушениями технологического процесса. Например, технологический процесс фирмы RCA Victor требует, чтобы масса нагревалась паром температурой 310 градусов по Фаренгейту, давление составляло 1800 фунтов на квадратный дюйм, а время удержания под прессом несколько секунд (таким образом, общее время печати одной пластинки составяет порядка 48 секунд). Нарушение любого из этих параметров приведёт к недопечатке.

Рис. 10

Как видно из рис. 10, результатом недопечтаки является более широкая канавка с покатистыми краями в следствии чего иголка будет располагаться ниже ко дну канавки, а так же будет иметь тенденцию к перескакиванию вперёд или назад “заеданию”. Пологость краёв канавки также будет способоствовать искажениям, вызванными поперечным скольжением иглы по поверхности канавки, которые будут особенно заметно проявляться на громких местах. Неравномерности образования “воздушные пазух” будут приводить к дополнитенльным искажениям звука. Положительные результаты может дать проигрывание более тонкой иглой, а также увеличение прижимной силы и регулировка антискейтинга.

Рис. 11

На рис. 11 изображен ещё один теоретически возможный вид недопечатки, когда штамп впечатывается в массу не на всё глубину канавок, при этом канавка получается более мелкая и узкая.

Рис. 12

При проигрывании такой пластинки нормальной иглой (рис. 12), последняя будет иметь тенденцию выскакивания из канавки. Может помочь проигрывание более тонкой иглой.

Использование для печати пластинок изношенных матриц

Одной медной матрицы-штампа хватает на изготовление порядка 500-600 оттисков, никелевой – порядка 2000. После этого числа отпечаток начинают появляться следы износа, приводящего к ухудшению качества канавок и как следствие качества записанного на них звука. Как происходит износ матрицы? Во-первых есть стирание металла, вызванного трением металла о массу в процессе печати. Стирание пропорционально силе давления на каждую точку поверхности поверхности в сочетании со соростью движения массы относительно поверхности, и сочетании с временем этого воздействия. Это нелинейная функция: у самого кончика давление высокое, время самое продолжительное, но скорость массы относительно поверхности равна нулю, поэтому износ маленький. Чуть в сторону, и скорость резко увеличивается, а значит и износ. У поверхности давление низкое и время короткое, поэтому высокая скорость тоже не может привести к большому износу. Получается, что максимальному износу подвержена средняя часть поверхности канавки. Рис. 13 изображает пластинку, отпечатанную с таким образом изношенной матрицы:

Рис. 13

Если метал матрицы-штампа достаточно мягкий, то существенную роль может играть дефромация металла – в процессе печати он сминается и “расползается по сторонам”. В результате, канавка получается более широкой и мелкой, как это изображено на рис. 14:

Рис. 14

Как мы видим, иголка стандартного размера полностью скользит по дну канавки со всеми вытекающими отсюда последствиями. Проигрывая такую пластинку иголкой большего размера можно значительно улучшить качество воспроизведения, как это видно на рис. 15:

Рис. 15

Влияние формы иголки

По форме иголки подразделяются на две разновидности: коническая (сферическая) (рис. 16) и эллиптическая (рис. 17).

C – коническая (сферическая). Сама иголка имеет форму конуса, а кончик выполнен в виде полусферы. Это наиболее дешёвые, а поэтому и наиболее распространённые иголки. Самые важные характеристики – это радиус сферы и материал: корунд или алмаз. На иллюстрациях сферическая иголка будет изображаться в виде круга:

Рис. 16

E - эллиптическая (двухрадиальная). Кончик иголки имеет форму эллипсоида, который характеризуется двумя радиусами: поперечным (большим) и продольным (маленьким). Определяющее значение имеет поперечный радиус, поэтому продольный часто вообще не указывается.

 
Рис. 17

Несовпадение точек касания

Рис. 18

Рис. 18 наглядно демонстрирует основной недостаток сферической иглы: ввиду своего большого размера, точки касания наружной и внутренней поверхности канавки значительно разнесены в пространстве (d”) по направлению движения иглы. Это означает, что например, вместо записаной синусоиды, игла будет воспроизвить комбинированую кривую из двух синусоид, разнесённых на расстояние d”, т.е. возникнут нелинейные искажения, которые будут особенно заметны в области высоких частот. От этого недостатка в значительной степени свободны эллиптические иглы, имеющие маленькое расстояние d’.

Эффект “выталкивания”

Рис. 19

Следующим недостатком сферической иглы является “эффект выталкивания”. Он хорошо понятен из этой приведённой иллюстрации (рис. 19): при прохождении извилистого участка, ввиду своего большого размера сферическая игла “не может протиснуться”, и вынуждена подниматься вверх. Это движение может привести к появлению искажений.

Сглаживание шероховатостей

Рис. 20

Однако, при всех её недостатках, сферическая игла имеет одно достоинство: при проигрывании сильно изношенных пластинок, она “сглаживает” шероховатости поверхности, скользя поверх них, в то время, как эллиптическая игла всё время за них цепляется (рис. 20).

Юрий Берников

Продолжение следует...

 


Просмотров:

18230 | Загрузок: 0

Рейтинг:

9.90 (10 голосов)

Добавлено:

bernikov | 17.03.2017 04:48 | Последнее редактирование:  bernikov | 15.04.2018 19:37
 
 
Найдено: 16 комментариев на 2 страницах. Показано с 1 по 10.
 
[1]  2  Вперёд  »»   На страницу: 
 
Автор Комментарий
Andrei
Эксперт
Юрий - спасибо огромное! Ваш труд бесценен!
  17.03.2017 12:06
Offline Профиль пользователя Послать сообщение участнику    
Voot
Эксперт

Комментарии: 238
Регистрация: 22.06.2010
Юрий, спасибо, замечательно! Никто и никогда ещё не писал об этом с такой основательностью. Ждем продолжения.
  17.03.2017 14:52
Offline Профиль пользователя Послать сообщение участнику    
Yuru SPb
Редактор раздела артелей "Минерал" и "Пластмасс"

Комментарии: 732
Регистрация: 04.03.2010
Спасибо большое за статью! Очень интересно и полезно!
  17.03.2017 17:24
Offline Профиль пользователя Послать сообщение участнику    
Карел
Участник
Спасибо, Юрий! Занимательно!
  17.03.2017 20:06
Offline Профиль пользователя Послать сообщение участнику    
bernikov
Администратор
Спасибо за добрые слова! Я постараюсь, чтобы продолжения не пришлось ждать очередные 6 лет
  18.03.2017 02:02
Offline Профиль пользователя Послать сообщение участнику http://my.mail.ru/mail/ylb2/    
yvsh
Эксперт
Следует логический вывод.
Известно, что износ бывает разный в разных местах одной и той же пластинки.
В начале и в конце, на громких и тихих местах.
Надо оцифровывать несколько раз разными иглами и составлять конечный продукт из фрагментов.
  18.03.2017 06:00
Offline Профиль пользователя Послать сообщение участнику    
valerjan
Участник
Благодарю!
Очень наглядно и понятно, а главное - полезно! Мне был бы интересен анализ существующей ситуации с доступными иглами, начиная с ранних отечественных и до современных. Есть ли на Ваш взгляд оптимальный (пусть и усреднённый) вариант из продающихся сейчас игл для каждого периода производства пластинок?
  18.03.2017 06:27
Offline Профиль пользователя Послать сообщение участнику    
mgj
Редактор экспериментальных и местных производств
А известно ли что-нибудь про форму резца? По идее эллиптичность иголки должна именно под резец подгоняться...
  18.03.2017 08:53
Online Профиль пользователя Послать сообщение участнику    
bernikov
Администратор
yvsh писал(а):
Следует логический вывод.
Известно, что износ бывает разный в разных местах одной и той же пластинки.
В начале и в конце, на громких и тихих местах.
Надо оцифровывать несколько раз разными иглами и составлять конечный продукт из фрагментов.

Совершенно правильно! Я несколько раз так и делал в особо трудных случаях, правда никакой науки там не было - просто подбирал фрагменты с наилучшим звучанием.

По поводу неравномерности износа - как известно, многие пластинки, особенно дореволюционные, имеют сильный износ в самом начале диска, и как результат ужасное звучание, но через несколько секунд звучание становится вполне приличным. Традиционное объяснение очень простое - игла притирается первые несколько секунд. Но что же там "притирается"? Ответ становится очевиден, если заглянуть в Таблицу 1. Например, для СССР стандарт на радиус закругления канавки составлял 50 микрон, в то время как стандрат на радиус закругления стальной иголки допускал диапазон от 30 до 60 микрон, т.е. вполне допускались случаи, когда радиус закругления иголки был бы меньше, чем радиус закругления канавки! На практике это означает, что иголка радиусом 30 будет "перепахивать" дно канавки до тех пор, пока она не сточится до 50 микрон. Во время "перепахивания" её будет болтать от стенки к стенке, а значит не только дно, но и стенки могут быть разрушены. Поскольку дореволюционные пластинки могли иметь значетельно больший радиус закругления канавки, чем 50 и даже 60 микрон, то становится очевидным, что проигрывание таких пластинок стальными иголками может иметь разрушительный эффект.

В тихих местах износ канавки практически отстутствует, в то время как в громких местах он максимален.

valerjan писал(а):
Мне был бы интересен анализ существующей ситуации с доступными иглами, начиная с ранних отечественных и до современных. Есть ли на Ваш взгляд оптимальный (пусть и усреднённый) вариант из продающихся сейчас игл для каждого периода производства пластинок?

Подробный анализ будет сделан во второй части. Насчёт усреднённого варианта - вот сводная таблица рекоммендуемых размеров игл, составленная по материалам, взятых из Интернета, но не следует принимать эти данные как нечто незыблимое:

ПериодРекоммендуемый размер иголки
Ранние акустические диски (до 1920 года)100 µ (4,0 mil)
Диски с вертикальной записью (Пате)200 µ (8,0 mil) (сферическая)
Поздние аккустические (после 1920 года)89 µ (3,5 mil)
Ранние электрические (с 1920 до 1939 года)83 µ (3,25 mil)
“Стандартный” размер76 µ (3,0 mil)
Поздние электрические (после 1939 года)70 µ (2,75 mil)
Транскрипции радиопередач63 µ (2,5 mil)
Некоторые акустические, например Gennett50 µ (2,0 mil)
Некоторые ранние акустические диски фирмы Граммофон38 µ (1,5 mil)

mgj писал(а):
А известно ли что-нибудь про форму резца? По идее эллиптичность иголки должна именно под резец подгоняться...

Размеры и форма резца приведены в книге Регирера на странице 210. Вот рисунок из этой книги:

  18.03.2017 17:18
Offline Профиль пользователя Послать сообщение участнику http://my.mail.ru/mail/ylb2/    
mgj
Редактор экспериментальных и местных производств
bernikov писал(а):
Размеры и форма резца приведены в книге Регирера на странице 210.

Увы, на чертеже не указана острота заточки его кромок. В горизонтальном сечении получается равнобедренный треугольник, и интересен радиус сглаживания углов при основании. Можно ли утверждать, что он пренебрежимо мал по сравнению с малой осью любой эллиптической иголки?
  19.03.2017 02:14
Online Профиль пользователя Послать сообщение участнику    
 
 
[1]  2  Вперёд  »»   На страницу: 
Комментариев на страницу: 
 

О сайтеУсловия использованияКонфиденциальностьСсылкиПишите намГостевая