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  偶爾注意音響園地動態的人或許會有如此感覺,似乎該圈內業者已竭盡一切可能去改善我們熟悉的電唱機音響效果。每年的新產品發表展示了更高水準的音響效果,尤其是立體重播系統中最重要元件之一的拾音器(唱頭),在近幾年內更有顯著改進。其性能改進幅度之大,使得目前新拾音器類型可接受任何嚴厲的挑戰。

  有這樣多新產品可供選擇固然是好,但也替音響愛好者帶來另一項困擾,就是如何用簡便方法來判定該唱頭是否性能優越。測試判定的儀器必須容易取得,比較的方法也要是直接,且易於分等級。

  大約兩年前,Shure介紹一種新觀念,稱為綜合循跡指標(TTI),系特別針對唱針特性的評估而發展出來的方法。TTI為唱針特性指數,可用數字分出等級來。音響愛好者僅需準備一份包含測試指示的音響記錄(Shure TTR-117)以及一套高品質的立體重播系統就可得到TTI值。

  TTI基於兩個因素,循跡性因素(TF)及刻紋因素(IF)。TF是唱針的動態特性之表徵或它重現複合聲音信號的能力,IF則與使用之針壓克數及針頭幾何形狀有關,這兩項也都和唱片磨損率有直接關係。兩項因素的乘積,TFxIF,就是所謂的TTI,綜合循跡性指標值。高TTI值唱針能把唱片所錄音樂教忠實地重現,同時產生較少的唱片磨損。某一唱針的TTI值可直接和其他唱針的TTI值相比較,這裡要聲明唱針循跡性能並非唱針特性的唯一說明,然而無可置疑的,它確實是一項最重要的因素。

循跡性因素

  讓我們先談談TTI中的循跡性因素(TF)以及如何測得。

  基本上完美的循跡係指唱針針尖在播放時從不離開唱片音槽壁表面,當針尖脫離音槽壁時就產生所謂的失去循跡現象。另一種不能容忍的現象是針尖離開原先希望之音槽壁並且對音槽壁施以過度的慣性力量,這現象會引起暫時性甚或永久性的音槽變形,欣賞音樂時就有嚴重的失真產生。永久性音槽變形就是俗稱的唱片磨損或受損,會引起表面雜音和失真增加,而且無法回復到原來狀況。

  值得注意的是假如唱針在某特定針壓下的循跡性能增加的話,相對地聲音失真度和唱片磨損率也會降低。增加循跡性的因素也會延長針尖壽命,同時較佳的循跡性亦表示了在針尖和音槽介面間的動態壓力會減少。

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  為進一步瞭解這些觀念,請看圖1。該圖以圖型方式顯示循跡性的需求。實線部分曲線代表某一頻率下唱針必須準確地重現聲音之最高電平值。圖中音頻範圍100Hz到20KHz選為橫座標,而縱座標則表示響度或錄音的峯值速度。速度從非常靜的音樂之1.0cm/S到非常響的聲音之100cm/S。

  人類耳朵所能聽到的音頻範圍都要包含在唱針測試範圍內才能得到公正的評估,而今日各種音樂節目也比以往涵蓋較廣的音域。散佈狀的圈點表示了偵測到的錄音信號範圍,其中每一圈點代表了某一錄音唱片在個別實驗室所量得之速度和頻率值。量得的信號值表現於圖中,其值來自許多唱片,而它亦代表現代錄音效果在循跡性方面的挑戰。

  早期於實驗室所量的循跡性係針對某一校準信號而觀察唱針性能所得之數據,通常這些測量結果為單音,所提供之循跡性亦只有在音頻範圍內某一頻率而已,從六十年代中期就有唱針的這種資料提供給消費者來比較唱針性能。為了將循跡性繪成圖形,唱針在整個音頻範圍內所量得之各種速度一頻率值必須列成表格型式。在工程人員實驗室,獲得這樣的資料是很有分析價值的,但是對一般音樂愛好人士言,要收集、繪製和解析這些資料是較困難的。

  為了幫助一般愛好者解決這種困難,一種較直接的方法於是產生了,數據易於比較且精確。這種簡化方式將音頻範圍大略分為三段落,如圖1下方部份所示;1KHz以下為低頻部分,包含錄音信號內振幅較強者,唱針需作大幅搖擺,或者唱針要講求高順服性。中頻部份為高信號速度,良好的唱針要有適度的阻尼。超過8KHz者為高頻信號,振幅雖小卻變動速度快。這些小振幅、能量充沛的信號增強了唱針的加速度,對唱針的有效質量具有重大影響性。

  循跡性測試信號包括了三部份,每一部份代表音頻的某一段。同時使用了200Hz、2.1KHz和17KHz正弦波來試驗低、中、高頻。而唱針在重現這個複合信號時,它的三個主要特性──順服性、阻尼和有效針尖質量──便同時受到考驗了。

  所謂循跡性因素應該表是相對於某一標準的唱針特性。要定出此標準,一個理想的高品質唱針循跡曲線被繪於一已知高水準錄音信號圖形。所有的圓圈代表測量到的信號,均包含在這理想曲線下。這條曲線稱為理想唱針的循跡曲線,代表理想唱針在每一頻率所應顯示的信號值;該曲線也被稱為量得訊號之包跡線。

  為要重現最好的信號,理想唱針的循跡性設計必須擁有和包跡線有相同比率的低、中、高頻響應,如此一來,循跡性測試信號中的三個成份的錄音速度就能互相平衡,並且和包跡線的響應值必須等於理想循跡曲線上某一頻率的速度值。亦即錄音速度值大約低於理想曲線10dB,正如圖2所示。

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  實際上除非唱針有極高的循跡特性,在加上低、中、高頻間正確的平衡,否則不可能非常逼真地重現這測試信號。例如一支非常順服的唱針之評分不能很高,因為它的有效針頭質量低到足夠重現17千赫信號而不會跳針。同樣地,一支低質量針頭若具有不錯的高頻循跡性,若它的順服性不足以重現200Hz聲音,則得分也不會高。唱針擁有平衡的循跡性,足以重現適當信號,而且亦有低針壓,將有較高的TF。

  循跡性測試信號可由TTR-117試驗唱片取得,錄製了六種調度信號電平。最高的電平為剛談過的參考電平(見圖2)。正確重現此電平者,TF得100。出現負1分貝信號電平或速度低11%者,TF=89。低於參考值1、2、3、5、7dB的循跡測試信號也有。這些循跡性測試頻帶的速度係逐次增加,經由測試唱針播放,沒有產生失真的最高電平就可由表一來決定唱針的TF值。

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  TTI公式中第二個因素為刻紋因素(IF)。前面說的TF和循跡性有關,另一個因素會使得因唱片上音槽壁永久變形而產生嚴重失真。要瞭解這種關係,實施了一種電腦輔助數學分析以檢驗唱針和音槽接觸面,對許多針尖形狀和針壓組合所造成針尖對唱片音槽壁的刻紋效應做了計算。重要的前提是針尖刻入柔軟唱片的深度乃是引起永久變形之主要原因,研究各種針頭和針壓所得的刻紋因素值列於表二,由表二可知IF受針壓影響比受針尖形狀影響大;從這關係式當不難體會到使用1克針壓和2克針壓之間的差別所在,一張唱片用球狀0.0006英吋針尖播放100次(1克針壓)所造成唱片音效降低情形相當於用2克針壓播放63次。當然,IF主要影響到唱片壽命,不過它也是用來估計鑽石針尖壽命的一種指標。

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TTI 例子

  最後將這兩因素,(TF和IF)相乘得到TTI。例如一支雙橢圓尖唱針,針尖尺寸為萬分之2英吋乘萬分之15英吋,針壓1克時之IF=1.03。若要符合TTI測試信號電平5的要求,它的TF要有89(表三):

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  TTI=TFxIF=89x1.03=91.7。再看數種典型唱針:一支動圈是唱針的規格針壓為2克,有長接觸面針尖,尺寸為萬分之3英吋乘千分之3英吋,其IF值為0.79。它可重播電平3的能力,TF=71,因而TTI=56。此唱針因額外的針尖阻尼而作成筆型狀,限制了中頻的循跡性且需2克針壓。另一種針頭,針壓1克,有萬分之3英吋乘萬分之7英吋橢圓型針尖,其IF=0.91;1克針壓時循跡因素TF僅為56,因此其TTI僅為51,主要因為缺少足夠尋機能力,何況針尖有效質量稍高,使得它在低測試電平時就有高頻失真。

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  表三列舉了數種Shure V15唱針的TTI值。在連續系列中,TTI值有顯著增加,主要乃改善了循跡性和針尖形狀作了改善有以致之。

  本文所說明的測試方法主要是利用個人家中所有的播音系統,正像平常播放唱片一樣,不需特別設備來實施該項評估。

結論

  利用TTI,音響玩家可以容易地比較各種高品質唱頭,不論是動磁式、動圈式或其他任何型式。這種比較乃綜合了唱針的動態特性、針尖形狀和額定針壓。TTI信號的試驗提供使用者一個具體的比較標準,選擇時很有參考價值。 (取材自AUDIO JAN./1984,原作者為Robert kita)

轉載音響技術第101期MAY. 1984 漫談唱針的循跡能力/張嘉雄

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