Конструкция, устройство и история создания виниловых вертушек

Проигрыватели винила: краткая энциклопедия

Конструкция, устройство и история создания виниловых вертушек

Конечно, первым проигрывателем записанной звуковой информации был фонограф - творение Томаса Эдисона, предназначенное для воспроизведения изобретенных им восковых валиков, однако мы не будем заглядывать так далеко и расскажем о более близких нам дисках, история воспроизводящих устройств для которых началась с появления аппарата Эмиля Берлинера. Именно он стал первым аппаратом для проигрывания грампластинок и получил название «граммофон».

Граммофоны

В первые десятилетия и до появления электронной звукозаписи на рынке царили заводные механические граммофоны. В них использовалось механически-акустическое воспроизведение записанного на пластинке сигнала. Колебания установленной в звукоснимателе иглы передавались на специальную мембрану, звук которой затем усиливался большим рупором. Вращение диска обеспечивалось путем распрямления сжатой пружины, а стабильность скорости контролировалась механическим тормозом.

Электронные проигрыватели

После того, как запись аудиосигнала стала производиться электронным способом, то есть с выходом на рынок электрических ламповых микрофонов, качество звука пластинок значительно улучшилось. Поэтому в полный рост встал вопрос правильного воспроизведения, который смог бы передавать расширившийся динамический и частотный диапазон произведенных по новой технологии пластинок. Их проигрывание на механических граммофонах не только не позволяло оценить качество звука, но и приводило к полному истиранию дорожек, ведь давление граммофонной иглы составляло до 100 граммов.

И вот в 1925 году американская компания Brunswick представила первый электронный проигрыватель в серии Panatrope, в котором механическая мембрана уступила место магнитному картриджу, а за дальнейшее воспроизведение сигнала отвечал ламповый усилитель и выносная акустическая система. По сути, принципиальная конструкция проигрывателя грампластинок с той поры остается неизменной, менялись только разновидности привода, головок звукоснимателя, тонармов и материалов, из которых они изготавливались. Сами виниловые пластинки появились в 1930-х годах, и с тех пор граммофоны окончательно превратились в электронные проигрыватели винила.

Конструкция

Как уже было отмечено выше, принципиальная конструкция виниловых проигрывателей остается неизменной на протяжении практически целого века. Вот ее основные элементы.

Корпус

Очевидно, что корпус проигрывателя служит для крепления на нем всех основных элементов вертушки, однако в его задачу также входит сведение к минимуму их взаимного влияния друг на друга, а также воздействия внешних механических и акустических вибраций на процесс воспроизведения музыки. То есть в грамотно спроектированной вертушке корпус позволяет максимально развязать друг от друга двигатель, диск и тонарм с головкой звукоснимателя. Для этого используются самые разные решения – это и встроенные системы подвеса, и применение специальных вибропоглощающих прокладок и материалов стенок корпуса, и даже отсутствие вообще корпуса как такового. Существует и альтернативный подход с упором на максимальную жесткость всей конструкции, в которой отведение вибраций достигается за счет их контролируемого прохождения вне ключевых узлов, отвечающих за воспроизведение сигнала.

Двигатель

В проигрывателях винила двигатель должен отвечать двум противоположным требованиям. С одной стороны, иметь достаточную мощность для раскручивания иногда довольно массивного диска, с другой стороны – быть малошумящим и генерировать минимум шума и вибраций. Поэтому проектирование и выбор двигателя, это одна из главных черт, отличающих дешевые и посредственные проигрыватели от дорогих и качественных. Кроме того, вид применяемого двигателя также обусловлен используемым в вертушке типом привода, то есть способом передачи вращательного момента от шкива мотора на диск. Поэтому в различных вертушках встречаются двигатели и переменного, и постоянного тока, имеющие небольшое и значительное число плюсов, обычные и бесколлекторные, и так далее. Более того, сама конструкция диска также определяет применяемый двигатель. Некоторые производители, например, исповедуют подход, в соответствии с которым мотор должен обладать минимальной мощностью и лишь поддерживать вращение диска, который, в свою очередь, должен вращаться под влиянием собственной инерции.

Диск

Основной элемент конструкции, на который помещается воспроизводимая грампластинка. От равномерности и точности вращения диска зависит правильная передача не только временных характеристик музыкального сигнала, но и общее качество звука. Кроме того, сам диск тоже должен быть спроектирован таким образом, чтобы облегчить работу мотору и подшипнику, а также служить дополнительным барьером на пути вибраций, которые могут негативно повлиять на считывание информации иглой с дорожек пластинки. В зависимости от выбранной конструкции вертушки, диск может быть как массивным, так и легким, быть рассчитанным на максимальный либо минимальный контакт с пластинкой, подразумевающим использование дополнительного мата либо нет. За долгое время существования проигрывателей винила были испробованы практически все решения, и на данный день единственно верного на все случаи жизни так и не было найдено, поэтому на рынке существует большой выбор вертушек, построенных на разных принципах.

Подшипник

Ключевая составляющая проигрывателя, которая и позволяет диску, каким бы он ни был, вращаться ровно и плавно. Главное требование к подшипнику – низкий коэффициент трения и износостойкость. Каких только материалов и их сочетаний не встречается сегодня в проигрывателях винила, включая воздушные и магнитные подшипники, в которых полностью исключен физический контакт между диском и основанием. Правда, в их случае возникает проблема обеспечения стабильности зазора, которая, тем не менее, успешно решается в дорогих моделях. Традиционно же применяется прямой либо обратный физический подшипник, в котором небольшой шарик из твердого материала (сталь, керамика) упирается в подпятник, обеспечивающий минимальное трение. Важную роль также играет смазка, поэтому в некоторых моделях присутствует принудительная циркуляция масла внутри подшипника.

Типы привода

В зависимости от того, каким образом вращение передается от двигателя на диск, различают несколько различных типов привода.

Роликовый привод

На определенном этапе развития проигрывателей винила это был наиболее распространенный тип привода. Принцип чрезвычайно прост – между шкивом двигателя и внешней либо внутренней стороной опорного диска располагается обрезиненный ролик, который и сообщает диску вращательный момент. Большим преимуществом проигрывателей винила с роликовым приводом считалась и считается энергичность и слитность звучания, однако с технической точки зрения у данной разновидности привода есть важный недостаток – получающаяся система с двумя осями вращения подвержена не только флуктуации скорости за счет маленькой площади контакта между роликом и диском, но и обладает высоким уровнем рокота, при котором вибрации от двигателя передаются прямо на диск и далее на иглу звукоснимателя. Тем не менее, грамотные разработчики учитывали данные особенности и смогли практически устранить их влияние на качество звука, создав такие легендарные модели, как EMT 930 и Garrard 301/401, до сих считающиеся эталоном.

Прямой привод

Несмотря на то, что данная разновидность привода в проигрывателях винила получила основное распространение в 1970-х годах, сам принцип был запатентован компанией Thorens еще в далеком 1928 году. Он заключается в помещении диска проигрывателя непосредственно на шкив двигателя. При всей очевидности такого решения его грамотная реализация требует создания специального мотора, подшипника высочайшего качества, а также дополнительной электронной схемы, позволяющей отслеживать точность вращения. Лучшие вертушки с прямым приводом диска, созданные за долгие годы развития технологии, это Denon DP-100M, Technics SP-1000, Sony PS-X9, EMT 948. После бурного развития и появления большого выбора вертушек с данным видом привода в 80-х годах прошлого столетия, сегодня он используется не столь часто, причем действительно качественная его реализация встречается только в очень дорогих моделях.

Пассиковый привод

Самый распространенный на сегодняшний день вид привода, он используется в 90% выпускаемых проигрывателей винила. Как можно понять из названия, вращение передается от мотора на диск посредством пассика. Существует насколько вариантов соединения шкива с диском, наиболее часто встречающийся, это когда пассик накидывается на внешнюю сторону, по всему периметру диска. 

Есть также вариант, когда двигатель и система привода скрыты под большим диском, а пассик надевается на специальный суб-диск, на который потом уже устанавливается основной. Использование пассика не только позволяет передавать вращательный момент от двигателя, но и позволяет демпфировать вибрации, создаваемые мотором. Материал пассика также сильно влияет на качество работы привода, причем производители используют не только эластичные материалы типа резины и неопрена, но даже вощеные нити и магнитную ленту.

Тонарм

Всего существует два основных типа тонарма, различаемых в зависимости от того, присутствует ли угловая ошибка при огибании дорожки иглой или нет – тангенциальные и поворотные. 

Тангенциальные тонармы

Первая разновидность – наиболее сложная в расчете и изготовлении, причем в разные годы предпринимались попытки сделать сложные конструкции с электронными сервосистемами, которые бы отслеживали движение тонарма и корректировали возникающие ошибки. Кроме того, конструкция подшипника в таком тонарме получается гораздо более сложной, за счет этого увеличивается цена изделия, а иногда и усложняется эксплуатация. Так, некоторые тангенциальные тонармы с воздушным подшипником требуют использования специального насоса, который зачастую приходится устанавливать в соседнем помещении.

Поворотные тонармы

Вторая разновидность – поворотные тонармы – распространены гораздо шире, это самая расхожая конструкция на рынке. Несмотря на теоретически менее совершенный подход, за счет грамотно расчета и применения передовых материалов разработчикам удается создавать модели, практически ничем не уступающие тангенциальным с точки зрения качества звука. Ведь преимущество тангенса еще нужно правильно реализовать, поэтому на практике многие поворотные тонармы, установленные на лучших проигрывателях винила, обеспечивают столь же или даже более впечатляющий звук. Однако никакого звука тонарм воспроизвести не способен без установленной на нем головки звукоснимателя.

Головки звукоснимателя с подвижным магнитом (ММ)

В данной разновидности головок звукоснимателя преобразование механических колебаний иглы, огибающей канавки звуковых дорожек виниловой пластинки, в электрический сигнал происходит за счет установленного на конце иглодержателя миниатюрного постоянного магнита и его движения относительно одной и нескольких расположенных рядом катушек. Возникающее в результате этого слабое напряжение передается дальше по сигнальной цепи для усиления.

Головки звукоснимателя с подвижным железом (MI)

Принцип работы данного типа головок схож с ММ, с той лишь разницей, что вместо постоянного магнита на противоположном конце иглодержателя закреплен полый кусочек металла. Это несколько снижает общую подвижную массу и теоретически повышает точность преобразования.

Головки звукоснимателя с подвижной катушкой (МС)

В этом типе головок звукоснимателя катушки и магниты меняются местами. То есть на иглодержателе устанавливается небольшая катушка – чем меньше в ней витков, тем меньше подвижная масса, но и тем меньше чувствительность. И теперь уже катушка производит колебания относительно находящихся рядом с ней магнитов (одного или нескольких), что и приводит к возникновению электрического напряжения. При правильной настройке и согласовании с тонармом и электроникой именно МС-головки обеспечивают наиболее высокое качество звука.

Оптические головки звукоснимателя

Несмотря на название, в таких головках также установлена иголка, движущаяся по канавкам на пластинке. Однако ее колебания преобразуются в электрический сигнал уже не за счет магнитов, а за счет специальных оптоэлектронных датчиков, отслеживающих движение иглы и трансформирующих полученную информацию в аудиосигнал. За счет отсутствия на иглодержателе магнита либо катушки оптические головки обладают совсем небольшой подвижной массой, а значит, наиболее точно могут следовать рельефу звуковых дорожек.

Лазерные головки звукоснимателя

Здесь иголка отсутствует, а считывание рельефа канавок производится бесконтактным способом путем их подсвечивания лазерным лучом. Казалось бы, вот он, идеальный вариант – никакого трения, никакого износа иглы и винила! Однако после нескольких попыток внедрить данную технологию и десятка выпущенных моделей производители были вынуждены от нее отказаться. Как выяснилось, помимо дороговизны, подобные головки крайне чувствительны к любой грязи и пыли, а также царапинам на поверхности пластинок. Поэтому правильно и стабильно воспроизводить они могут только новый винил в идеальном состоянии.

Фонокорректор

Необходимый элемент для получения звука от любого проигрывателя винила. Дело в том, что амплитудно-частотная характеристика записанного на пластинке сигнала изначально искажена – она имеет равномерный спад от высоких к низким частотам, и для ее приведения в линейный вид требуется частотная коррекция. Ей как раз и занимается фонокорректор. На сегодняшний день все грампластинки записываются и производятся в соответствии с единым стандартом RIAA (Recording Industry Association of America), однако на протяжении нескольких десятилетий 20-го века каждая звукозаписывающая компания выпускала диски, сделанные во соответствии со своими представлениями о правильном звуке. И поэтому во многих старых фонокорректорах кривые коррекции были переключаемыми для того, чтобы точно восстановить сигнал на, допустим, выпущенной компанией Columbia пластинке. Сегодня же все фонокорректоры по умолчанию поддерживают стандартную кривую RIAA, и подразделяются на три вида – для головок с подвижным магнитом (ММ и MI), для головок с подвижной катушкой (МС) и универсальные, то есть рассчитанные на работу с тремя разновидностями одновременно. Корректоры для оптических и лазерных головок звукоснимателя также существуют, однако их количество крайне мало и, как правило, продаются они вместе с проигрывателем или соответствующей головкой. При этом фонокорректоры могут быть встроенными в проигрыватель – обычно это простейшие схемы с не самым высоким качеством звука -, встроенными в интегральный усилитель или ресивер либо отдельно стоящими со своим питанием. Именно последняя разновидность обычно обеспечивает наиболее правильную коррекцию сигнала.

Легендарные проигрыватели винила

Как и в любой области аудио, в истории развития виниловых вертушек есть модели, определившие развитие индустрии и задавшие стандарты качества для всей отрасли. Конечно, сегодня на рынке присутствуют модели, стоящие сотни тысяч евро и долларов, которые представляют собой настоящие произведения инженерного искусства, однако применяемые в них решения обычно все равно опираются на опыт предыдущих поколений. Вот список из десяти моделей проигрывателей винила, которые стали уже настоящими легендами, и которые до сих пор радуют своих владельцев.

Technics SL-1200

Самая популярная вертушка всех времен и народов. Появившись на рынке в 1972 году, она ничем не выдавала своего будущего легендарного статуса. Однако по мере совершенствования конструкции и исчезновения соперников с рынка Technics SL-1200 вдруг оказалась в нужном месте и в нужное время. В 1980-90-х годах выживание и огромную популярность модели обеспечили ди-джеи, которые на протяжении пары десятилетий обеспечивали продажи Technics SL-1200, за эти годы прошедшей путь от оригинальной версии до последнего поколения с индексом mk7. Причина столь долгого успеха проигрывателя заключается в исключительной надежности и простоте в эксплуатации, а также весьма неплохом звучании.

Linn LP12

Не менее заслуженный долгожитель винилового рынка. Его отличают классическая конструкция с трехточечным пружинным подвесом, пассиковый привод, широкие возможности для модернизации. Впервые проигрыватель Linn LP12 появился в продаже в 1973 году, и практически сразу производитель начал гонку апгрейдов, впоследствии подхваченную пользователями и сторонними фирмами. За многие десятилетия несколько раз менялись двигатели, тонармы, блоки питания, смазка и материал подшипника, амортизаторы и пружины подвеса, конструкция корпуса и многое другое. Но даже в базовой версии вертушка остается эмоциональным и ритмичным исполнителем, при этом это один из самых продаваемых проигрывателей винила за всю историю.

Garrard 301/401

Роликовые студийные модели, выпускавшиеся в 1950-60-х годах, на волне возрождения интереса к винилу приобрели по-настоящему культовый статус в 2000-х годах. Эти классические транскрипционные модели всегда отличались своей надежностью и очень слитным и музыкальным звучанием, что привело к тому, что цены на хорошо сохранившиеся экземпляры выросли за последние годы в 6-7 раз. Правда, в 2019 году компания SME, получившая права на выпуск вертушек под брендом Garrard, объявила о начале производства новой версии Model 301. Основные элементы оригинальной конструкции остались на месте – массивный деревянный корпус, роликовый привод, подвешенный на пружинах двигатель, однако вот цена новинки в комплекте с тонармом от SME подобралась к 20 000 долларов США.

Denon DP-100M

Пожалуй, это лучший за всю историю проигрыватель винила с прямым приводом диска. Всего с 1982 по 1985 год было выпущено всего 250 экземпляров этой модели. Ее главная и уникальная особенность – применение трехфазного роторного сервомотора для вращения диска, опирающегося на сапфировые подшипники. Тонарм у Denon DP-100M тоже уникален, так как позволяет не только осуществлять активную подстройку трекинга, но и оснащен системой электрического подавления вибраций. Система подвеса массивного стола включает в себя пружины и масляную ванну, вместе обеспечивающие практически полную невосприимчивость к вибрациям.

EMT 930

Еще одна профессиональная роликовая модель, завоевавшая сердца аудиофилов во всем мире. Изначально она представляла собой полностью законченную систему, включавшую в себя также тонарм, головку звукоснимателя и встроенный фонокорректор, настроенные и согласованные для получения максимального качества звука. Эта система получилась настолько продуманной, что выпуск EMT 930 продолжался с 1955 по 1983 год, когда на рынке уже господствовали проигрыватели с прямым приводом. И если в США и Европе японские прямоприводные вертушки считались образцами для подражания, то в самой Японии как раз EMT 930 обрела поистине культовый статус.

J.C.Verdier La Platine

Проигрыватель, фактически породивший современный рынок High End вертушек. Первая версия модели увидела свет еще в далеком 1979 году, и с тех пор ее конструкция многократно улучшалась и дополнялась. В ней не только применен невероятно массивный и тяжелый диск, но и, самое важное, магнитный подшипник, обеспечивающий его левитацию. Для своего времени это была по-настоящему революционная конструкция, достаточно сказать, что в новой версии La Platine Magnum один только диск весит 60 килограммов, а общий вес всего проигрывателя с двигателями и станиной достигает 400 кг!

Rega Planar 3

Первое поколение пассиковой вертушки Rega Planar 3 вышло на рынок еще в 1977 году. Удивительно, но этот недорогой проигрыватель дожил до наших дней – его новая версия по-прежнему называется Planar 3. Разработчик проигрывателя сделал ставку на максимальную жесткость соединения всех элементов, а также на использование фирменного тонарма RB300, который впервые появился на проигрывателе в 1980-х годах. Вертушка являет собой еще один удачный пример того, как производитель сумел сохранить модель в производстве даже в самые темные «цифровые» годы, что позволило компании Rega получить впоследствии максимальную выгоду от винилового ренессанса последних десятилетий.

Thorens TD124

Оригинальная и очень популярная вертушка родом из 1950-60-х годов. Впервые модель TD 124 появилась в 1957 году, второе же поколение с индексом mkII увидело свет в 1966 году после объединения бизнесов компаний Thorens и EMT. В проигрывателе применен оригинальный комбинированный привод, сочетавший в себе пассик и ролик. Такая конструкция была призвана сделать более эффективной борьбу с рокотом, от которого часто страдали роликовые проигрыватели того времени. Эта же вертушка сумела объединить в себе лучшие черты двух различных видов привода – энергетику и слитность ролика, а также плавность и певучесть пассика. В последние годы цены на старые вертушки в хорошем состоянии значительно выросли, и на фоне этого компания Thorens решила возродить производство 124-й модели. Правда, несмотря на внешнее сходство с оригиналом в ней будет использоваться прямой привод, о чем свидетельствует суффикс DD (Direct Drive), да и цена получилась довольно высокой.

Nakamichi TX 1000

Вершина виниловых технологий своей эпохи. Появившись на рынке в 1982 году, то есть в годы стремительного взлета компакт-диска, этот проигрыватель вобрал в себя все возможные технические решения, направленные на одну цель – полностью устранить все искажения, возникающие при воспроизведении винила. Пожалуй, наибольшее впечатление производит компенсация в режиме реального времени эксцентриситета пластинки – очень часто отверстие в центре пятака смещено в сторону от геометрического центра винилового диска. Да и все остальные элементы конструкции не менее впечатляющи – литая станина из алюминия, тройная система подвеса, верхний опорный диск из стекла с антистатическим покрытием, основной диск из алюминия с сотовой структурой. Как говорится, таких уже не делают, а скоро их не будет совсем.

TechDAS AirForce Zero

Несмотря на то, что данная модель проигрывателя винила появилась только в 2019 году, ее можно смело возводить в ранг легендарных. Начнем с того, что на ее разработку создатель, в свое время проектировавший проигрыватели Micro Seiki, потратил очень много лет, сил и денег. Ну а итоговый результат смело претендует на звание самой потрясающей вертушки всех времен и народов. Во-первых, воздух здесь использован не только в качестве подшипника, но и подвеса всей конструкции, то есть общий вес «левитирующих» частей составляет 250 килограммов! И это при общем весе модели 350 килограммов. Из которых 120 килограммов приходится только на опорный диск, имеющий четырехслойную структуру из стали, специальных сплавов и вольфрама. Причем все слои диска были слеплены друг с другом при помощи вакуума, ведь такое решение позволило избежать возникновения напряжения металла. В пассиковом приводе использован трехфазный двигатель, и каждая фаза запитана от отдельного усилителя. Неудивительно, что даже при стартовой цене проигрывателя около 400 000 евро – и это без тонарма! – первые 40 экземпляров были моментально распроданы по предварительной записи.

Александр Чечелёв

15 мая 2020 года

Редакция Hi-Fi.ru