自從1877年8月,愛迪生製作了一台粗具規模的留聲機後,音響的發展已逾一百年了。如果我們能夠回顧這台原始留聲機的話,它確實「粗糙」的可以,無論在外觀及操作上都十分簡單:有一個黃銅做的圓筒,這是在錄音及放音時唯一移動的部份,它沿著刻有螺紋凹槽的軸前進,而軸則由手搖曲柄來控制前進或後退。
由於錫箔是安置在圓筒上,因此在刻錄或放音時,都是針尖不動而錫筒在動。它既無馬達,也談不上轉速穩定(完全視操作人之臂力而定);但非常有趣的,我們可在這部老爺留聲機上發現兩個特點:直接驅動與直線循跡。
而在103年後的現在,音響市場上斷斷續續的出現了幾款直線循跡式唱盤。為什麼有些廠商會採用這種Straight Tracking設計?因為在刻錄唱片時,不論刻片刀(Cutting Head)是Neumann、Decca或Ortofon,都是直線循跡;因此在播放唱片也採用此種循跡方式,自然能獲得最理想的音質重播。
看起來似乎是一片美景,1972年Rabco(Harman-Kardon)首先發難,ST-4、SL-8E相繼推出市場。但事與願違,這種理想化的唱盤竟然不受音響愛好者的歡迎!
推究原因,固然唱臂循跡的引導裝置仍需改進外,最大的阻力乃是數十年來有關唱臂循跡的導論──另一種唱臂,而這些導論是建立在「唱臂在唱片表面移動的路徑是一個弧」上。
那麼「劃弧」的唱臂到底有哪些缺點?唱臂的最佳幾何結構是近三十年來學者專家們一直在討論的問題,著名的H. G. Baerwald先生在1941年對循跡誤差失真(Tracking Error Distortion)做了詳細的數學分析後,提出了超距(Overhang)和補償角(Offset Angle)兩項重點。在當時確實震驚了音響界,其中有些論點(例如唱臂的有效長度愈長,則循跡誤差失真就愈低)還成為許多唱臂製造廠商的設計理念。(註:循跡誤差失真與循跡失真不同,後者幾乎是必然的,起緣於刻片刀與唱片會形成一個垂直循跡角度,有的是20°,例如Ortofon;有的是15°,例如Neumann,到目前為止,此角度仍未完全統一。)
但是這些集可成冊的理論並不適用於直線循跡式唱臂!抑或說是該唱臂在基本上就已推翻了這些理論。日本的Syuuichi Obata先生很早就發現了這一點,並動手改進「劃弧」的唱臂(Obata先生即是Technics SL-10的設計人)。當然也有許多廠商,諸如Yamaha、Revox、B&O、Pioneer、Diatone、Phase Linear等,或早或晩的也在設計製造直線循跡式的唱盤。
直線循跡完全免除了抗滑的問題,而在理論上它的循跡誤差角度是0°,但由於循跡引導系統的結構尚未能完全完美化,因此仍有些微的循跡誤差(但比起一般的唱臂來,確實優秀多多)。而目前所有直接循跡唱臂的引導系統(這就是它的心臟)可分為四大類,我們且一面做性能及操作鳥瞰,一面探求它的道理:
Harman Kardon ST-7
這是最早在本地市場上見到的直線循跡式唱盤,在外型設計及操作上都非常簡潔,甫一問世,立即帶給人們一種超新穎和獨特設計的感覺。
ST-7的唱臂右側裝有一支突出的支桿當作為手指扶桿,用來將唱盤移至任意的操作位置,並用來保護唱臂。當唱臂移動時(驅動操作時),唱臂支座底部有一根轉動軸和一個橡皮輪相接觸(兩者由外部均無法看見),不停的轉動不已,來推動唱臂。該系統的伺服驅動(Servo Drive)方式,使唱臂的移動與唱針所循的音槽間成正比。
好了,我們得知ST-7的唱臂驅動系統是一根轉動軸(shaft)和一個橡皮輪(runner),於是就將這種驅動方式歸為第一類,並另繪結構圖以利說明。
在圖中讀者可輕易的看出此種方式有較大的循跡誤差;因此在實際使用中常可發現唱臂有斜向內側的現象(唱針的移動快於唱臂樞軸的移動)。
馬達方面,ST-7是採霍爾效應直流馬達驅動之,並由馬達控制電路以達成完全的伺服控制。馬達所產生的動態可以在不滿一轉之內使轉盤由靜止達到它的正常速度。而電子邏輯控制可以選擇每分鐘33⅓或45轉之電路,使其能再唱片播放結束時將馬達關閉,並亮起下方的指示燈。
本機轉速選擇為觸控式,位於唱盤右下方,操作情況各有不同顏色的燈光指示;最右是33⅓轉,指示燈為淺綠色;中間停止操作,指示燈為紅色;偏左者為45轉操作,指示燈為深綠色。唯做轉速變換時一定要經過停止掣,否則無效。
ST-7為單馬達設計,馬達除帶動滑動軸外,並以皮帶驅動鋁合金轉盤。操作系統為手動式,但在播完唱片後,唱臂會自動抬起(卻不會歸位)。唱頭亦不能任意更換,欲換只唱頭,需將整支唱桿換掉。
Harman Kardon在ST-7之後推出的是ST-8,在美國售價約在美金400元左右,外型及性能仍與本機相去不遠。值得一提的是,ST-7唱臂樞軸的垂直支撐點係採用一種很輕巧的Rolamite軸承,使得唱臂上下動作不受任何阻力,並且可克服由唱片彎曲所產生的轆聲。
B&O Beogram 4002
就像ST-7剛上市時所受的佳譽一樣,Beogram 4002亦被形容有史以來最精緻且設計最週全的家庭用唱片播放機。而事實上,它的外觀風格就像它的技術上特點那樣突出與別緻,可視為家庭擺設中的重要裝飾設備;同時,它也是美國紐約現代藝術博物館當代設計展覽中心的永久展出品之一。
唱臂導引系統暫且不看,我們可先了解它的外型結構以及操作程序。整個唱盤的表面包括鋁質轉盤、唱臂及操作系統三部份,轉盤與控制面板同高,但是有條輻射狀的黑色塑膠製成的幅條用以支撐唱片而具有最小的接觸面積。
控制系統為一整塊的金屬片,而在金屬片上刻劃成七個小控制板,只需要適當的壓力按下這些控制就可操作唱盤,同時幾乎感覺不出金屬片的移動。
由於操作情況牽涉到光感知器(photo sensor),因此亦要了解此機唱臂之構造。在外觀上本機是具有兩隻唱臂的,但實際上內側的唱臂帶有一個小燈泡及一個能感知轉盤上唱片存在的光電池,它並未裝設唱頭的!
當要正常操作時,是放下唱片後輕按控制板上的Start,轉盤開始運轉,「唱臂組合」開始向內移動;當內側臂管上的光電池感知到達唱片邊緣時,唱臂即不再向內移動,而下降到唱片上,開始播放。
對於10吋及12吋的唱片,唱臂動作都如同上述;但如果使用7吋小唱片時,唱臂固然會偵測出它的尺寸,而此時轉速控制會自動由33⅓rmp變換到45rmp。在唱片的結尾處,當感知器偵測到轉盤上沒有唱片音紋時,唱臂會自動抬起、歸位,並切掉轉盤之轉動。
在初設計時,B&O的工程人員必然花費不少心思,不僅要使其容易操作,同時它獨特的邏輯互鎖控制亦可避免不正確的動作。例如在使用中突遇停電,唱臂會自動抬起;甚至當光電感知器上的小燈泡壞了,唱臂都放不下去。
至於唱臂的循跡驅動系統又是如何?它是以一只馬達帶動一個圓盤,而圓盤的中央有一根隨著圓盤轉動的齒輪軸(Gear),唱臂的樞軸就裝在這根Gear上。利用齒輪傳動方式來引導唱臂循跡,是非常「古老」,亦是非常精確的。我們將這種Gear驅動引導系統列為第二類,並也繪一張結構圖以與第一類比較。
購買4002是附送有一只唱頭的,但這只唱頭卻給B&O帶來極大的不便(生意上的不便),因為它比Harman Kardon ST-7還不能交換!亦難怪國內有許多音響愛好者曾說:買這種唱盤真有寡婦死了兒子的感覺。不過B&O也注意到這點,新唱盤的唱臂都略做修正,可附加adapter,以配用各式各樣的唱頭。
AIWA LP-3000U
AIWA市日本第一家設計、製造和銷售小型卡式錄音機的公司,因此多年來該公司也都以手提收錄音機為主要產品。但在去年下半年AIWA推出了全系列的音響產品,其品質及價格之高,令音響愛好者大吃一驚!其中包括了LP-3000U直線循跡唱盤。
LP-3000U確實是AIWA驕人的產品,將近一千美金的價格,已在這類唱盤的排行榜中高居第一。本跡的控制部份設計得比較複雜,但也使得它的功能更趨完全。在唱臂的唱頭座底下有光感知設備,包括了LED和一枚光敏晶體;當唱頭放置到唱片時,LED的燈光會射在唱片音紋上,但由於音紋有疏有密,因此反射到光敏晶體的光就有強弱之分(音紋愈密,反射光愈弱),唱臂之升降就因此而動作。
不過本機的真正特色還是它的自動記憶重播系統,如果你要聽第2首、第8首、第8首、第5首,則只要在唱盤前方的一排1~10按鈕,依所要數字往下按即可。如果是第12首,就得按10和2,而最高曲目為15。
比起其他的直線循跡唱盤來,LP-3000U推出的比較晩,因此在唱臂循跡驅動系統上到底要採用哪一種方式?滾輪方式?還是皮帶式的?答案是和B&O一樣,採用齒輪式(Gear)驅動系統。
不過和上述兩種機型不一樣的是本機轉盤部份為直接驅動,而且還是三馬達系統。唱盤轉動使用的馬達為脈冲合成式石英PLL伺服式設計;另有兩只小直流馬達,一為唱臂循跡用,一為唱臂升起時用。
此外本機尚有一獨特裝置,在唱盤後座上有一Rec.-Sync插孔,當使用AIWA的卡式錄音座時,放音與錄音動作能同步動作;當唱臂升起時,錄音座亦能自動Pause停止錄音。
Revox B-790
這個唱盤剛推出來的時候,真讓人有點看不懂,以Studer/Revox製作專業盤式座知技術言,此唱盤自當有其優異的特性。在設計之初即摒除了光感知器的設備,也省掉了邏輯控制電路,使它成為單純的唱片播放機構。
B-790最顯目的部份就是長方型的唱臂護蓋,它的唱臂並不像其他的唱盤固定在唱臂樞軸上,然後再以水平動作來播放唱片。由於本機的樞軸係裝置在護蓋上,因此一旦掀起護蓋時,唱臂也跟著被拉起!
掀起唱臂護蓋後,裡面別有洞天,二個被固定住的滑動滾輪,小馬達帶動其中較大的滾輪,而這兩個滾軸則以一根皮帶構成一個環路,唱臂樞軸就裝設在這皮帶上,現在我們可將這種循跡導引系統歸為第三類,並再繪一張結構圖,以與前兩種比較之。
採用異於尋常的設計,Revox確實有一套,而且在全世界所有的唱盤中,本機具有最低的唱臂實效長度──僅有1.5英吋!想想看你是否曾見過僅有3.8公分長的唱臂?!
B-790操作程序亦十分簡單,放上唱片後,先將唱臂護蓋放下,然後打開電源,按下＜鍵,直至唱臂移動至唱片開頭處,再按下∨鍵,唱臂即能播放。在整個操作過程中,你是碰不到唱臂的──如果碰到,那就要出問題了。
Yamaha PX-2
據悉,在日本最早研究直線循跡式唱盤的廠家是Yamaha,而該公司一直未推出的主要原因,一是在觀望市場,一是在考慮該使用何種驅動系統,並從市場上其他廠牌的產品中,找出優劣之處,以做為設計時的參考。
現在這台看起來非常笨重的PX-2已展示在你的面前,那堅如城堡般的外型的確很吸引人吧!在城牆上有幾組按鍵,包括唱片尺寸選擇,唱臂升降及起閉動作,轉速選擇之控制,全部為電子觸控式。而整個唱臂看起來就像一尊砲一樣,唱臂樞軸是砲架,左右兩旁還有輪子(調整唱臂高度),至於未裝上唱頭的唱頭盒,就更像砲口和防火帽了。
言歸正傳,且說本機也有個光感知器,但它不是用來偵測唱片溝紋的,它被裝置在唱臂樞軸處,最底端是一枚LED,上面有一片Shutter,中間有一個很小的孔洞,Shutter上面試CdS(硫化鎘)電池。當唱臂在正常運行時,LED的光會穿過小孔洞照在CdS上,而當唱臂循跡誤差超過±0.15°時,孔洞即會偏移,一旦CdS感受不到LED光芒時,唱臂立刻自動抬起,以免造成嚴重的循跡誤差失真。
現在我們來看看唱臂驅動系統,本機是雙馬達設計,轉盤部份使用一只4相8極無心式霍爾效應直流馬達;而另一只直流馬達則受到伺服放大電路的控制。此馬達先帶動一個轉盤,轉盤中固定有一組齒輪,而齒輪再牽動一組滾動軸,皮帶就纏在滾動軸上,唱臂樞軸就裝設在皮帶上。
這樣敘述起來,PX-2的唱臂驅動系統不就像Revox B-790一樣歸於第三類嗎?是也,非也。何以故?因它確實是以皮帶來驅動,但這條皮帶非常寬,為了配合它那城堡般的結構,這條皮帶也就被設計成像戰車履帶了。
對於這樣子的設計,Yamaha毫不諱言的承認驅動唱臂用的直流馬達會產生「機械噪音」!但這噪音總不能透過皮帶傳遞到整個唱臂上,因此最後才想到使用皮帶來阻尼噪音的傳送。所以我們雖將其歸屬於第三類唱臂驅動系統,但在設計上仍具其他廠牌的機種有些許的不同。
Pioneer PL-L1000
在去年的音響大展上,Pioneer的代理商曾以這台唱盤出盡鋒頭,固然本刊事前曾有詳細的報導,但其優秀的設計仍然是成功的主要原因,特別是唱臂驅動系統採用線性感應式。
這種線性感應式驅動系統之結構是在一固定導體上繞有固定線圈,而兩旁在各置一塊活動磁鐵,唱臂樞軸就由活動磁鐵來承載。當線圈有電流流過時,由於電磁場作用,使得活動磁鐵與固定導體產生方向相反的運動,使得唱臂樞軸下方的四個滾輪就在兩根導向桿上移動著。我們將這種驅動方式歸為第四類,並也繪張結構圖以具其他三類比較之。
此種驅動方式為Pioneer所創,因此只有Pioneer擁有它的專利;唯Pioneer買下美國Phase Linear的股權後,也生產了一型採用此種驅動方式的直線循跡式唱盤(Model 8000),但該機型只在歐美地區發售。
光是這一點還不夠,本跡另外還有個主要特色,那就是轉盤部份採用「固定懸掛式轉動馬達」。事實上不論任何型式的唱盤,轉盤的抖動一直是個頭痛的問題;一般D.D.式設計,唱盤的主軸就是馬達的主軸,當馬達內部磁鐵轉動帶有任何抖動時,抖動即傳至轉盤、唱片,而由唱頭拾取。
Pioneer如何改進呢?將轉盤和馬達四枚螺絲緊緊鎖住!當馬達轉動時,馬達的軸心是不轉的!其次是將馬達主軸的承軸點與轉盤的重心正確的設定在一起,使得鋼珠的位置上移了許多;這是該公司在這台唱盤上所擁有的第二個專利。
同AIWA :P-3000一樣,本機亦是三馬達驅動設計,剩下的直流馬達是專供唱臂升起用的。值得一提的是由於採用這些設計,使本機在這些唱盤中,抖動率、轆聲、轉速穩定度等特性都是最優秀的。
Diatone LV-5V
不知道是誰出的主意,這不唱盤竟然是直立播放!別的不說,當中華商場名鴻電子再門口擺一台LT-5V時,那裡每天都擠滿了人。
之所以要直立播放,因為直線循跡唱臂既已解決了滑動的問題,就不需橫側循跡補償,剩下的就是垂直循跡的問題。再者一般型式之唱盤,其唱頭循跡力與唱盤振動的方向是平行的,一有振動是無法消除與阻尼的,而採用直立播放則可解決上述兩個問題──Diatone如是說。
本機轉盤上也有個護蓋,但它是固定唱片的,當護蓋壓下後,護蓋頭中央孔洞處有一伸縮彈簧,剛好可將馬達軸卡住(馬達主軸頂部有凹下去的環節),否則唱片就要滑下來了!而要播放唱片時,只要按下Start鍵,就見唱臂快速的向唱片移動,但要接近唱片時,速度即自動放慢......。
LT-5V有兩組光感知器,一是位於唱臂樞軸下方,和Yamaha Pioneer一樣,是用來偵測循跡誤差的,當有循跡誤差時,唱臂即會自動抬起。另一組光感知器是偵測唱片尺寸的,投光器位於轉盤的左後方,光可打在轉盤墊上的斜洞,然後由轉盤下方的Sensor來偵測。
本機的唱臂驅動系統亦是皮帶,只不過它這根皮帶是由不銹鋼鋼絲捲繞而成,而轉盤則由皮帶來驅動。除LT-5V外,Diatone也推出LT-1 LT-2等平面式播放唱盤,並也配合Mitsubishi Tatecom組合在歐美地區發售。
Technics SL-10
神秘而詭譎,除了丟在水裡以外,幾乎任何角度都可正常使用!這是日本Technics在發展直接驅動唱盤10年來的另一經典之作。與SP-10II相較,確實是大異其趣;一是全手動,一是全自動,想來Syuuichi Obata先生在設計之初,必定未徵詢過「金耳朵」們的意見。
SL-10的大小就差不多恰恰一張12吋的唱片,而且要播放是必須把蓋子放下的──整個唱臂系統就在蓋子上,當要播放唱片時,只要放下蓋子,按下Start鍵就可以了(但電源得先開啟)。SL-10能夠自動播放、自動返臂、自動重覆、自動偵測唱片尺寸、自動變換轉速等,並於自動停止時,能先切離放大電路。
為了適應能斜著播放,本機採用動態平衡式唱臂,而奇特的是唱頭用動圈式,並附一個Pre-Pre Amp,如果要更換唱頭,那非得用它的EPS-310 MC不可。這枚唱頭有個用純硼做的針桿,針桿的前端係用雷射光打出一個洞,然後全鑽石的針尖就裝設在小洞上。
附屬的放大器位於底座的右方,具有20至20KHz ±0.5dB之頻率響應與70dB的訊號雜音比,總諧波失真在2.5mV滿額輸出時僅為0.02%。此MC放大器亦可由使用者以開關切離,並用其他MC放大器或升壓器來代用。L-10的唱臂雖位於上蓋,但仍採用皮帶驅動系統,由一個無心式直流馬達控制;轉盤部份仍是石英鎖定式直接驅動控制。
(後記):本文雖僅談論到8部唱盤,實則上幾已蓋全所有的直線循跡式唱盤;文內以敘述唱臂驅動系統及操作程序為主,諸多特性及規格均未提及,故於文末特列出表格,將8種唱盤依先後順序排列,以供讀者參考。
轉載音響技術第58期OCT. 1980 直線循跡唱臂的舊觀與新貌/宋長波
留言列表
