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浅谈唱臂(下)

作者:雷明 阅读数:9509 发布日期:2014-10-27

摘 要:传统枢轴式唱臂,主要结构的分别在于轴承之设计。水平方向及垂直方向两组承轴的几何、物理,对臂的机能及音色有莫大影响。

Audiocraft AC300 MKII单点油浸臂

 

各种承轴各具优劣


传统枢轴式唱臂,主要结构的分别在于轴承之设计。水平方向及垂直方向两组承轴的几何、物理,对臂的机能及音色有莫大影响。前文说过,摩擦力本身是今日科技所能掌握的问题。其重要性己相应降低。倒是,唱臂在运作时所施于承轴体系的压力是否均匀,却是左右大局。最原始的唱臂结构,是采用柱式承轴提供平面(横行)动作,以针点承轴提供垂直(上下)动向。单刀片或双刀片式承轴,都是提供垂直动向的设计。发烧友口头上常挂着的金宝承轴(Gimbal Bearing),工学译名是万向支架或常平架。金宝式唱臂,是利用两组互扣的圆形针点承轴,或近日流行的所谓C架(C-mount)来支撑整个活动体系的垂直/水平运作。单点式承轴(Uni-Pivot)结构,是整个体系的运作只用一点支撑,利用地心吸力和杠杆作用,达成整个体系在一单点支撑上达成静态平衡。


所有被动式传统唱臂结购,基本上脱不了上述种类的变化及混合,刀片、单点、金宝、管它油浸也好,清蒸也好,都是各有各的优点和缺点。各项设计逻辑的根据,仍是万变不离其宗,首先要问设计者走的是无限细质重路线或无限大质重路线。一般唱臂,不妨划分低、中、重三个质重级,而柔顺度高、中、低三级唱头甚配。


唱头与唱臂的匹配


唱头与唱臂的匹配,主要目标是希望将唱臂的谐震点调在8-12Hz之间。这一点非常重要,各位读者应份强记在心,唱臂谐震范围是不能爆肚必须信书的。太低的谐震容易受轻微弯曲唱碟影响,产生大功率的超低频震荡。这些8Hz以下的频率,使低周单元产生大辐度的抖动,不但抢走了扩大器的大量功率。而且,这样势必会引致大量失真的,故此唱头放大器,在应该装有滚降曲线优良的20Hz滤波器。但不是有了滤波器后唱臂谐震便可降低,8Hz以下头/臂谐震使唱头循行能力大降,并经常跳线或锁线。12Hz以上的头/臂谐震,则太过接近听频,它的第2谐波便已昂然进入听频范围。它影响唱头循行效能,令低周重播质素含糊泥泞。所以8-12Hz之间是理想头/臂谐震点。当然,IQ人也许会想,没有低周谐震就不是解决一切的最佳办法吗?要知道物理学上所有震动体(发声,发光,发电)都必在本身的响应频带两端切断点之前出现谐震点。跨越了谐震点之后,震动体的响应就呈现滚降衰减。有人说唱头钻震点最理想设在400Hz之间,因为那儿的响应若出现±3dB的波峰是根本无害的。他忘了,这样的一只唱头,其低频响应也就止于400Hz。


其实。8-12Hz谐震也不会好到那里,也一样影响循行,产生抖动,那只是没办法中的办法而已。进步的设计,应份在谐震范围内加上适当的缓冲(Damping)。


缓冲一词,是Hi Fi环中每一件原件,配件都用得着的东西,真是深不可测。唱针开始以至造扬声器箱的木材,都讲Damping。音量调节掣有Damping,喇叭线,电源线有Damping!唱臂,或任何震荡的机械性缓冲物(Damper),是用一种吸收震荡的物质或体系,去吸收另一种物质或体系的震荡,并瓦解之。从物理观点看之,缓冲物与被缓冲物体积质重之比较,实在容易使人产生螳臂挡车的可怜感觉,不禁怀疑这些设备是否真正的有效。试想,当整枝臂管在产生+5dB(或更高)的8Hz谐震之当儿,你在臂管上加绕一圈橡皮圈或粘上一环介指般粗幼的「香口胶」,就真个能消除谐震?


在实际应用方面,唱臂/唱头组合所产生的谐震。又的确可以蕴缓冲物或缓冲器降低之,但就没法消灭它。实验室里,我们目击过一个+6dB的10Hz谐震被抑制了3dB的有趣过程。在真实生命里,臂与头的匹配所产生的「大自然」现象就不那末仁慈了。所以,头与臂之匹配半点不能忽视。世上或许还未诞生一枝能配任何头的臂,英国人就臂的实效质重来拟定了一个匹配参考表,值得研究:
《柔顺度单位是成×106cm /dyne》
低质重臂(0至6克),最宜柔顺度21-42。
中质重臂(7至14克),最宜柔顺度13-19。
高质重臂(15至22克),最宜柔顺度10-12。


目下大多数Hi End唱臂的质重都集中在7至14克范围,因此表面上这些臂都是为中柔顺度MC头而设。50以上高柔顺度头,配4-6克质重的轻臂,所算出的谐震点是7Hz,是个完全可以接受的数字。


一般常见的「外加」缓冲之物,像「香口胶」,「橡皮圈」或「介指」之类,可能「看」的用途更大。但,塞在臂管里的吸音物,和较作臂管的材料,就可能控制谐振和绝对影响重播音色。


唱臂谐震与余震音染


唱臂有音色,有它自己的个性。无论衬甚么头,都会将自己的个性烙在匹配的唱头上。它除了谐震之外,还有自己本身的响应线性图表可稽。唱臂的作用,虽然只是负责引导唱头去做它应做的工作。但唱针的震动,除了使音圈产生足够的电压输送给前置放大器之外,实在同时也使整个唱臂体系震动。这些震动,50年代人认为无害,60年代人就认为有害。70年代人开始想办法对付它,80年代人将会最终放弃它,而以CD取代之。这些震荡,如果不回输给唱头,而是沿着臂座传至唱盘支架上被化解,就不致为害重播。唱臂设计的无限大质重派,就是认为唱头与无限大质重耦合便不会产生体外震荡。时至今日,无限大质重的唱臂尚未制成,电声专家唯有不停找寻最理想的「消声」材料制造唱臂。


唱臂既然无法不动,退而求其次,臂身就要用「内部消声」作用最快的材料制造。务使臂身在受震时产生最少最少的余震。


讲到「余震」,就是谐震以外的事了,不少发烧友这以为谐震是唱臂的最大敌人,岂知余震才是唱臂音染色的罪魁。唱针循行的动作,若放大亿万倍看,可见一枝大钻石锤,以每秒钟高至三四万次的速度在不停地敲打一道V形沟的两壁。钻石锤除将敲打的讯号传至锤杆顶端的一对发电机里,还把V形沟的墙壁敲得震天巨响,更把装发电机的柜和连着柜的吊臂也捶得震耳欲聋。


唱臂受震后,产生非线性余震,这些余震有部份回馈至唱针端,被演释为讯号,输入前置级,与音乐讯号一起放大,成为音染色。这些余震周率,在摩登唱臂制作上仍可高这1 KHz。


内部消声率高的材料,意味着余震迅速消失,这些材料,同时必须轻盈坚硬,在操作时才不致变形。


内部消声作用高的臂管,在被敲击时只产生「得、得」的「死」声。普通金属管在被敲击时则产生「铛、铛」的「活」声,余音袅袅,绕梁三日,内部消声率高的材料,用来造唱臂,扬声器音盘,甚至扬声器箱都适合。


唱臂的余震特性,应份是使某臂音色「朦」或「光辉」,「活」或「呆」的主要因素,余震和讯号的谐波(泛音Harmonics)调制,形成音响的个性。


至于唱臂音色的干、润或肥瘦,清晰或混浊,画面的阔窄,则除了余震之外,承轴之结构,传导线之质料和静态,动态平衡的分别等都影响。

 

1986年日本最热门的黑胶组合: Thorens TD521+SME 3012R(双刀片)唱臂

 


承轴决定音色软硬


承轴结构可把唱臂音色特性粗略划分为硬、中性、软三类。


结构硬桥硬马的唱臂,例如金宝承轴臂,或柱式经轴与针尖纬轴结合制品,承轴之间极少虚位者,属硬性臂。这些臂的音色光辉明朗而阳刚。


单点承轴臂,不论有无油液缓冲,凡承轴与支撑点间有多少虚位的结构,属饮性臂。这些臂的音色醇和温文而带阴柔。


刀片承轴臂通常介二者之间,又以双刀片臂音色较强劲。


以上说法,当然十分拢统,颇多例外,但对一般玩家选择唱臂时总有一定帮助。并非说某一种唱臂必定好过另一种唱臂,要点是看你整实体系的配搭应该用那一款臂去衬托。有些组合用上硬臂时音色极巴辣刺耳,有些组合换上软臂就娇柔无力。也不是双刀片臂就符合中庸之道,有时刀片承轴会为音乐蒙上一层薄纱似地,缺乏亲切感。


一般来说,用C架(C mount)或O架的金宝承轴(Gimbal ),若然机械结构精密的话,此臂的活动部份便不允许虚位。这是「硬性」音色的来源。单点承轴的唯一支撑点,结构上不可能不留虚位,那枝针尖支点负起了整组臂管/平衡跎的重量,「倒竖」在一个「碗」型座芯上,靠平衡跎的调节,达成静态平衡。在循行时,它臂管震动方向是不分东西南北的,臂身的静态平衡必定不断地遭受干扰。这些震动干扰,通常用硅质永不蒸发的浓厚液体注入承轴的「碗」内缓冲之,遂得到了缓冲(Oil damped)臂的名称,我们俗称油浸臂是也。油浸臂承轴支撑点的虚位,亦是它「软性」音色之来源。刀片承轴是用金属刀片或塑胶刀片承在凹槽上,作为臂管上下动作之承轴,刀片臂管成十字形相交,也是容许虚位的设计,它属于线接触式,理论上,不加油浸亦已能控制震动,特别是水平方向(与臂管成十字形的)震动。刀片臂是半软硬设计(垂直柱形承轴是硬性的),音色也是介乎两看者之间。双刀片设计,是针对单刀片的虚位而作,据设计者的逻辑,这是一对互相扣锁的无虚位双刀片承轴,音色自然比单刀片硬。


油浸臂缩窄音场阔度


为什么承轴有虚位的唱臂音色较软?


这一切理论,揸辣鸡之人或认为无稽,但音响传播物理真是玄之又玄,耳朵听出来的AB比较分别,仍未有仪器可以百分百表达。不过,倒果为因,从频调分析响应曲线上看到上述硬、中、饮三类唱臂的确有基本上的划分。


我们先重温一次前文提及的音响传播理论,那是日本Hi End祖辈NEAT工程师在立体声初期展示那支成吨重的巨型SME时透露的理论。他说,唱臂,质重既然没可能达到无限大,臂管在工作时就肯定产生震动。这些震动,我们既无法消除之(只能控制之),就要疏导之。否则,震动就会在体系内构成回轮,被唱头拾取,馈入前级,构成干扰。疏导方式,是将震动由臂沿臂座传至座板上,让它在座板上消散。


想当年,雷明听了这套理论,虽觉有理,但又认为行不通。凡事总有两头,当时我们所致力追寻的是避震,是出尽八宝想唱臂与外来震动隔离。日本人理想中的震动传输,不仅把臂管震动输出体外,同时亦把体外震动输入臂管。这理论的两个头,至今仍然在争论。不过,臂管震动的传输理论,却可用来解释唱臂软硬音色之源由。


承轴接触结构越是紧密者,对震动传轴干扰越少,音色亦较硬朗,动态损失较少,重播锐角波形的描绘能力「较快」,焦点较Sharp。


单点承轴之接触点,有些结构是非常之松动,全靠硅油碗来缓冲承轴在支点上产生的震动。硅油或其他调制方式都可以「消解」了部份震动,其余的就传至臂轴,回轮入唱头,和——最不合逻辑的——是令臂管产生相对震动(Countervibraton)去抵消部份臂管和唱针的震动。这现象表面上有好处,实际上却要付出代价。相对震动会「改善」唱头之循迹性能,唱头的跳线或锁线现象,是唱针不足以100%按照碟纹指示而工作,通常因为柔顺度不够应付太强的震幅。但若然在这时间臂管作出相对动作,「卸」去了部份震动,唱针的工作便没有那末沉重,循迹性能似乎有改进。故此,同一个头在硬臂上用1.5g唱重跳线锁线,用油浸臂就克服了这毛病。相对震动效应,基本上把动态范围也缩细了,一般人却听不出。所听得出的,是油浸臂高、中音品格比硬臂柔和,那是因唱臂的相对震动,将重播波形的锐角削圆了多少,油浸臂的相对震动令唱针的平面(左至右)扫描范围(45/45度,即90度),相应降低至少于90度,这现象不仅使左至右音场阔度缩窄,还影响立体声分隔度,而中间声道却较突出。故此,有人说油浸臂的独奏,独唱结像力好,这果然是最容易听得出的分别,AB比较之下,硬臂的独奏,独唱就被更多的伴奏队音响包围着。还有,单点承轴的臂管在循行时实际上是不停地被拖着向前倾也影响深度3D感。


Tri-Planar III金宝承轴唱臂
刀片承轴的相对震动被抑制了很多,在刀片仍会「跳」离承座而产生「滚击」(Rocking)现象…把高周特性蒙上一层薄纱。双刀片也未能完全克服滚击现象,但画面焦点就较明朗。


以上所述,显见我个人实在喜欢硬臂。但硬臂配搭好考究,较易暴露组合上其他配搭的缺点,而软臂却有遮掩其他配搭缺点的功效。阁下的组合,若用硬臂觉音色刺耳或多失真,可试配软臂。油浸臂的可调缓冲,对配搭有帮助。


好臂无情暴露失真


上文说到软、硬臂的结构,归纳起来,如果我所持的理论成立的话,是硬臂有更彻底的高传真度。但玩Hi Fi要整体配合得宜,并非替某一环换上传真度更高的原件就必定能够改善音色效果的。以唱臂为例,传真度更高的硬臂也许会更无情地暴露出器材的失真,尤其是控音器,扩大器和唱头增益器的失真。有些配搭用硬臂显得尖锐刺耳,是硬臂把扩音器重播方形波的失真暴露出来,包括铃震,高频互调失真和高频谐波失真,油浸臂却具有多少隐恶扬善的功能,它将方形波的锐角(铃震,高频失真)削去多少,失真刺耳声减低多少,当然也牺牲了多少焦点的明锐度和极高频之线性响应。反过来说,如果你的扩音体系功能重播质素极正确的方形波,扬声器的高频响应又够洁净,配硬臂肯定取得更Sharp的焦点,更明朗的线条,更强劲的动态。一旦换上软臂,整个画面就可能显得娇柔无力,隔夜油炸鬼了。


在弧线循行唱臂的结构中,最不寻常的是「双臂式」分主副两臂的结构,现今市上只有Dynavector采用它。这不是日本人发明的,是在单声道78/33转临界时期,GE就设计了世界上首枝双臂轴式唱臂。Dynavector第一款双轴唱臂DV-505,连主臂身上凹入圆形图案都使人想起GE。双轴臂的垂直及平面活动由副臂及主臂分别处理。主臂是枝无震动的极高质重金属臂,柱形承轴,绝不能作垂直活动。副臂从主臂头端分支出来,是一枝绝不能作平面活动的极低惯性杠杆,高质重(平面动向)和低惯性(垂直动向)的结合,可能解决了好多循行问题。特性方面,双轴臂亦属硬的设计。

 

SME 3012MKII(刀片承轴)唱臂


自作聪明不敢恭维


唱臂常识,到今才拢统地读完弧线循行臂(一般称它为Pivoted arm,照译不大明确),直线循行(Straight Line Tracking或Linear Tracking )臂仍然未讲到,留待他日再谈也罢。


有部份玩家将直线循行臂与直管弧线循行臂混为一谈,应该分清楚它们的区别。弧线循行臂的几何形状,无论是J型,S型,弧型或直管,它的循行物理都是直管,迂?角(Offset angle)和超悬(Overhang)的配合及变奏。J型比较原始,是个基础,但J型臂的平面重心会侧向J的「勾」,即唱头那一边。要在相对方向加「副平行跎」平衡之。其他S型、弧型和直管臂,都把唱头装在臂身的垂直运动轴线上。这样做,唱头端的重量就不能影响臂身的平面重心。


特此声明一点,以上所说软、中、硬唱臂特性和结构的关系,并不能推广至中、下级器材上应用。因为,软和硬的分别在于承轴连接点的虚位及臂身震动的传输,中下级器材所用的唱臂,结构殊不精密,绝无软硬可分,只有「松散」程度之区别。


好多人以为唱臂是不需要保养及效能稳定不变的器材,这是不确的。有次我见一位发烧友将「偈油」注入SME3009的刀片承轴座里,大为吃惊。他说SME3009的刀片颇不灵活,要加润滑油降低它的磨擦力。当然,此臂加了油后,很快就变成废物。不仅香港人,甚至全世界人,对电子机械器材都会有种想当然的误解。这些错误观念,经常有个极合逻辑的背境,例如上述旧款SME刀片不灵活的例子,最直接的反应是替它加点润油。聪明人却会把刀片拆下来研究,竟被他发觉SME的塑料刀片发胀了,为什么?最直接的反应是香港气温太热,令刀片产生「冷缩热胀」作用啦!事实,是有一批SME刀片采用了「吸水」的塑料材料,厂方早已明悉原因。这个故事教训我们看Hi Fi器材的种种奇难杂症,单凭「表面证据」去附会发展是容易摆乌龙的。在一班发烧友面前牙擦擦不要紧,著书立说就误人不浅了。


跟一位发烧友讨论油浸臂及「硬」臂那款好声。朋友说油浸臂好声,是因为轴有虚位,可以「侧侧䏝」卸去碟纹里太「恶」的波形。这倒是十分有理论可稽的说法,但当雷明企图向他解释「侧侧䏝」的弊端时,他却说雷明对唱臂的认识和他一样,都是盲人摸象。


总算摸了过万字象鼻象尾巴。


除了唱臂之外,Hi Fi常识有关唱头,唱盘,扬声器,接线,听觉心理等项目,都是日日新知,因此没有什么读物可以提供最全面的常识。


大家一齐摸,狂摸,乱摸,起势摸!
(全文完)