Moje przemyślenie na temat hi-fi
Hiroyasu Kondo, Audio Note Co., Ltd., Tokio
[tłumaczenie na angielski Hiro Yoshizumi]
CZĘŚĆ 5 (napisana w lipcu 2000)
Wynalazek dla ludzkości – głowica wycinająca
Głowica wycinająca jest absolutnie kluczowym elementem urządzenia do wycinania płyt analogowych. Pierwsza głowica, której Edison używał do nagrania „Saint’s Name” przypominała nieco pudło rezonansowe. Początek ery nagrań stereofonicznych to także okres ogromnych postępów w zakresie budowy głowic wycinających. Podobnie jak i w wielu innych przypadkach, tak i tu powstał więcej niż jeden standard co skutkowało „wojną” o dominację między standardem V-L, a 45-45. W początkowy okresie ery stereo tworzono stereofoniczne nagrania określane jako: „kompatybilne z mono”, do których odtwarzania używano monofonicznych wkładek gramofonowych. To rozwiązanie zostało stworzone przez zorientowanych na ograniczanie kosztów Europejczyków. Niewiele później Westrex, oddział największego wówczas producenta urządzeń elektrycznych na świecie, stworzył inny standard, zwany 45-45. Właśnie różnica 45 stopni sprawiła, że ostatecznie to standard 45-45 powszechnie się przyjął. Przy nagraniach monofonicznych rowki płyty nacinane są bowiem horyzontalnie. W standardzie 45-45 kanał lewy i prawy nacinane są odpowiednio pod kątem 45 stopni na zboczach rowka. Zgodne sygnały wycinane są horyzontalnie w rowku, różniące się wertykalnie. Indywidualne sygnały z kanału prawego i lewego, które nie są są niezależne, tworzą wektor wynikowy. Sygnały nigdy nie są rozdzielane. Gdy obejrzy się rowki płyty winylowej pod mikroskopem można zobaczyć nierówne wypukłości. Wówczas człowiek uświadamia sobie jak niezwykły jest fakt, iż w owych rowkach zapisane są wszystkie informacje o wszystkich instrumentach nagranej orkiestry. Oczywiście dla wielu osób nie ma to żadnego znaczenia, ważne jest jedynie to, że słuchając takiej płyty mogą się cieszyć pięknem odtwarzanej muzyki.
Głowica wycinająca potrafi przedstawić skomplikowane informacje muzyczne w widzialnej formie. Proszę spojrzeć na zdjęcie pod spodem. Zdjęcie to pokazuje rowki stereofonicznej płyty. Zygzakowata linia reprezentuje sygnały horyzontalne i pokazuje zgodne sygnały, które są monofoniczne, amplituda natomiast pokazuje głośność tych sygnałów. Dalej mamy obszar z cieńszymi i grubszymi liniami, reprezentującymi sygnały wertykalne, lub też „sygnały różniące się”, pokazujące rozciągnięcie dźwięku. Mamy jest kwestię sygnałów dla lewego i prawego kanału. One zawarte są na zboczach rowka. Z wyglądu przypominają nieco łańcuch gór Hakone. Częstotliwość horyzontalnych i wertykalnych sygnałów jest rozpoznawana za pomocą ilości dodatnich i ujemnych cyklów przypadających na sekundę. Rowki nacinane są z prędkością 5cm na sekundę.
Westrex 3C
Przyjrzyjmy się budowie słynnej głowicy wycinającej Westrex 3C. Wycinanie falistych linii w miękkim dysku zwanym „lakierem” wymaga sporego nacisku, stąd głowicę tą wyposażono w stosunkowo gruby, bo 5mm cantilever (wspornik rylca). Jego głównymi cechami są: niska rezystancja i maksymalnie wysoki rezonans mechaniczny. Inżynierowie musieli zdecydować gdzie ustawić środek rezonansu. W muzyce informacje skupiają się przede wszystkim w zakresie tonów średnich, a czułość ludzkiego słuchu jest największa na częstotliwości ok 1kHz. Zdecydowano więc, by ustawić punkt rezonansowy na 1kHz. W ten sposób podjęto decyzję o ogromnym znaczeniu. Jakość dźwięku uzyskiwanego w ten sposób była bowiem niższa niż jakość dźwięku w słuchawce telefonu. Po pierwsze należało uzyskać w miarę płaskie pasmo przenoszenia. System motional feedback (MFB – to opracowany we wczesnych latach ’70 przez Philipsa system głośnikowy polegający na sprzężeniu zwrotnym pochodzącym od ruchu membrany głośnika niskotonowego. Specjalny czujnik zamieszczony pod membraną głośnika przekazywał do wzmacniacza informację o wychyleniu membrany, a wzmacniacz natychmiast korygował prąd kierowany do cewki głośnika; przyp, tłumacza) pomógł rozwiązać ten problem, tworząc jednocześnie nowe. Pierwszym był brak kontroli nad częścią pasma przenoszenia, która wykraczała poza możliwości systemu MFB. Drugim były wymagania stawiane przez niskie i wysokie częstotliwości. Nagranie muzyki pop, a w szczególności dźwięk perkusji – bębnów i talerzy, było sporym wyzwaniem dla mikrofonu. Te problemy rozwiązano w bardzo oryginalny sposób.
Wzmacniacz do wycinarki
Być może słyszeliście Państwo o lampie EL-156, która opracowano na potrzeby wzmacniacza dla wycinarki winylów. Dzięki EL-156 moc wzmacniacza została podniesiona z 60W do 100W. Charakterystyka układu korekcji RIAA wymagała wysokiej mocy. W układzie, który poprawnie powinien być nazywana odwróconą krzywą RIAA na 20 kHz następował wzrost o 20dB. Dlatego też skoro 1kHz wymagał 10W mocy, to 20kHz wymagało 100W. Dziś dostępne są wzmacniacze o mocy nawet 600W. Niezwykłe jest, że tak ogromna moc 600W może przepływać przez niewielką cewkę nawet jeśli tylko przez bardzo krótki okres czasu. Niektóre nagrania muzyczne pokazują na amperomierzu prąd nawet rzędu 50A. Inżynierowie postanowili więc zastosować zabezpieczenie obwodu w postaci przerywnika, tyle, że jego zastosowanie sprawiało, że dźwięk stawał się dość ciemny. Okazało się, że problem powstawał na stykach przerywacza – trudno bowiem przewidzieć co się wydarzy, gdy przez układ elektryczny przepłynie 50A prąd.
Musze tu dodać, że jedynie dwie firmy na świecie potrafiły wyprodukować wycinarki winyli. Głowice nacinające były produkowane przez takie firmy jak: Westrex, Neuman i Ortofon, ale same wycinarki jedynie przez dwóch, wspomnianych wyżej producentów. Westrex to firma amerykańska, natomiast Neuman to niemiecka. Ich produkty znaczącą różnią się brzmieniem. Jednym ze sposobów kompensowania problemów głowic nacinających było redukowanie o połowę prędkości nacinania płyty.