UNI-DIN, или современный взгляд на винил
Неужели с 1938 года до 2010 ничего не изменилось?
Геометрия тонарма оформилась в 1937-38 годах.
Накануне Второй Мировой одаренные инженеры с прекрасным математическим образованием опубликовали результаты фундаментальных расчетов, положенных в основу поисков способа минимизации угловой ошибки поворотных тонармов. Эти расчеты стали индустриальным стандартом на долгие годы вперед, хотя, как я покажу ниже, они вряд ли заслуживают того, чтобы и сегодня оставаться для нас непреложным ориентиром.
Итак, Эрик Г. Лефгрен и Х.Г Бервальд опубликовали в 1938 и 1941 годах свои расчеты, основанные на предпосылках статьи Б. Олни, вышедшей в журнале Electronics за ноябрь 1937 года.
Впервые Лофгрен опубликовал свои комментарии с расчетами (изначально на немецком) в Akustische Nachrichten в статье под названием «О нелинейных искажениях при воспроизведении грампластинок в результате углового отклонения иглы звукоснимателя».
Этот материал касался поисков способа наиболее близкой аппроксимации сегмента окружности отрезком прямой линии. В результате расчетов на основании законов Евклидовой геометрии была получена тангенциальная линия, определившая теоретический и практический стандарт «наименьшего геометрического компромисса».
Под наименьшим компромиссом понимались минимальные значения усредненных и общих нелинейных искажений, возникающих из-за углового отклонения иглы от «нулевой» тангенциальной линии.
Были введены понятия захода иглы и офсета, которые принимались как основные исходные данные при проектировании оптимальной геометрии поворотных тонармов в расчете на минимальное угловое отклонение от тангенциальной линии дорожек радиусом от 70 до 95 мм, что было характерно для 12-дюймовых пластинок. В этих пределах и был достигнут геометрический компромисс в виде минимальных общих и минимальных усредненных нелинейных искажений, возникающих вследствие угловой ошибки иглы.
Теория Лофгрена и Бервальда и ее результаты, подтвержденные Б.Б. Бауэром в 1945 и Сигрэйвом в середине 1950-х годов, окончательно закрепились в качестве стандарта настройки тонармов. Это стало важным этапом истории аналогового аудио.
Принятый на основе рассчитанной в 1938/1941 годах тангенциальной линии стандарт, который сегодня называется Baerwald DIN или Loefgren A DIN, сыграл огромную роль в развитии качественной звукозаписи и звуковоспроизведения. Тангенциальная линия, рассчитанная (непредумышленно…) пионерами аналогового Hi-Fi, с точки зрения математики была близка к идеальной, насколько это возможно, и их вклад в производство качественных грамзаписей поистине неоценим.
Однако стандарт, созданный на основе расчетов Лофгрена и Бервальда, абсолютно не удовлетворяет нашим (по крайней мере, большинства из нас) потребностям сегодня. Помимо размеров носителя (диаметра пластинок), существует целое множество различий между современными виниловыми носителями и продукцией тех лет.
В те годы выпускались моно пластинки из шеллака на 78 оборотов (стандарт 1930-х годов). Канавки шеллачных моно-пластинок по многим признакам очень сильно отличаются от стерео канавок Microgroove, которые присутствуют на виниловых изданиях начиная с 1958 года.
Моно пластинки из шеллака на 78 об./мин. по сравнению с пластинками стерео Microgroove на 33 1.3 об./мин.
Современная стерео микро-канавка значительно миниатюрнее. Более того, она нарезается с помощью намного более точного трехмерного инструмента с меньшей скоростью, благодаря чему для тех же по времени фрагментов записи требуется меньше пространства поверхности пластинки. Соответственно, размеры и иглы, и канавки сегодня на порядки меньше, чем во времена Лофгрена и Бервальда, не говоря уже о точности соответствия профиля виниловой канавки форме исходного сигнала.
Поэтому пластинки с микро-канавками – совсем не тот тип носителя, с которым имели дело Лофгрен и Бервальд в конце 1930-х годов, и современный 12-дюймовый долгоиграющий виниловый диск (LP) – не то, для чего они делали свои расчеты.
Стерео микро-канавка сильно отличается по всем показателям, в связи с чем требует более пристального внимания и нового подхода к поиску наилучшего способа воспроизведения запечатленной в ней информации.
UNI-DIN – новая перспектива, требующая взвешенных расчетов
В середине 1080-х я стал задумываться о более эффективных методах настройки системы «тонарм-головка». Вскоре мои опыты дали результат, который неизменно производил ошеломляющее впечатление на тех, кто приходил послушать мою систему, отсутствием искажений и точностью прорисовки звуковой сцены.
Начиная с 1984 года я использовал оригинальный цельнометаллический шаблон Dennsen Soundtractor, который позволял осуществить настройки согласно стандарту Baerwald IEC вне зависимости от установочного расстояния. Большинство, если не все современные инструменты для настройки тонармов, имеют в своей основе эту гениальную конструкцию, намного опередившую свое время.
В середине 1980-х я стал рьяным коллекционером первых прессов лучших записей эпохи раннего стерео. Всего за несколько лет мои полки заполнились сотнями и тысячами изданий RCA Living Stereo LSC, Mercury Living Presence SR, EMI ASD, DECCA SXL, Columbia SAX, Impulse AS, Blue Note, Columbia CS и пр., которые я постоянно крутил на моих виниловых проигрывателях.
Многие из этих пластинок отличались увеличенной площадью записи, их внутренние канавки очень близко подходил к бумажному лейблу, часто нарушая «официальный» лимит внутреннего радиуса обоих стандартов DIN и IEC, измеряемого от центра отверстия диска (соответственно 57.5 мм и 60 мм). Это неизбежно означает достаточно значительную угловую ошибку на последних минутах записи многих пластинок или, другими словами, высокий уровень искажений на важных фрагментах музыки, где эти искажения наименее приемлемы.
Почему именно там?
Представим себе диск LP с микро-канавками на 33 1/3 об./мин. на вашем проигрывателе. Он, как и положено, крутится с постоянной скоростью 33 1/3 об./мин. В начале записи, когда канавка находится на радиусе 145 мм, игла проходит расстояние в 100 см за 1 и ¾ секунды (или 1.44 с). Это идеальные условия для иглы, которая легко следует любым неровностям канавки с солидным запасом по свободе маневра. Напрашивается сравнение со скоростной трехполосной автомагистралью ранним воскресным утром в середине лета.
Ближе к центру пластинки – скажем, при радиусе 60 мм согласно стандарту IEC – за те же 1.44 секунды иглой будет пройдено расстояние только около 33 см, и та же информация, которая вольготно размещалась в канавках начала диска, должна будет втиснуться в участок канавки длиной в одну треть.
И это именно там, где кривизна канавки максимальна, а угловая ошибка отклонения от тангенциальной линии Бервальда и Лофгрена резко возрастает.
Для иглы вашего звукоснимателя это уже совсем не трехполосный воскресный хайвэй, как было 20 минут назад. Хайвэй превратился в узкий серпантин в чилийских Андах – кошмарную дорогу, по которой приходится нестись с максимальной скоростью, отскакивая от обочин.
Так что же происходит в эти последние минуты записи, когда условия для иглы становятся невыносимо сложными и суровыми?
На классической музыке, как, впрочем, и на джазе и роке /поп-музыке, финальные аккорды и заключительные пассажи звучат именно тогда, когда игла подходит к самому концу канавки. Или, другими словами, когда игла испытывает максимальные трудности при движении в наименее благоприятных условиях.
Но это лишь один из факторов, требующих несколько изменить точку зрения на процессы, происходящие в стерео микро-канавке виниловой пластинки. Начиная с середины 1980-х производство грамм-пластинок все чаще стало переходить рубеж в 62 мм. А эволюция грамзаписи, начавшаяся еще в 1960-е годы, когда многие были недовольны наличием искажений внутренней канавки, постепенно привела к технологии прямой нарезки металлической матрицы (Direct Metal Mastering), утвердившейся в 1984 году.
«Современная» разновидность стандарта Бервальда и Лофгрена под названием Loefgren B IEC, основанная на более близком взаимном расположении двух точек нулевой угловой ошибки («нулевые точки») при большем расстоянии второй нулевой точки от центра диска, была взята за основу нового направления производства виниловых пластинок.
Формально это было обоснованной реакцией на изменившиеся условия. Однако данное решение оставалось половинчатым, поскольку слишком односторонне учитывало всего лишь значительное уменьшение радиуса канавки записи, оставляя без внимания все многообразие прочих проблем.
Когда я снова озадачился проблемами настройки винила в 2010 году, вопросы несоответствия стандарта тангенциальной линии реальным процессам во время воспроизведения стерео микро-канавки вблизи мертвой зоны (последний участок канавки, не содержащий информации), не давали мне покоя.
Я стремился получить тангенциальную линию, которая в геометрических пределах сегмента окружности совпадала бы с прямой линией в двух пересечениях (нулевых точках) таким образом, чтобы в большей степени соответствовать реальным условиям, что позволило бы повысить качество воспроизведения в результате более точного механического считывания иглой сигнала, закодированного в рельефе канавки.
Через пару недель упорной работы я получил тангенциальную линию, которую назвал UNI-DIN.
UNI, конечно же, означает universal (универсальный), а DIN (German Industrial Standard/Deutsche Industrie Norm) указывает на прежний немецкий стандарт минимального радиуса внутренней канавки 57.5 мм. Последний, однако, не более, чем намек в соответствующем смысловом направлении.
Стандарт UNI-DIN разрабатывался с учетом свойств современных 12-дюймовых стерео пластинок с микро-канавками.
И это очень важное обстоятельство, которое необходимо иметь в виду.
Я не старался так рассчитать тангенциальную линию UNI-DIN, чтобы она была идеальна для пластинок всех периодов настоящего и прошлого. Она не предназначена для винила на 78 оборотов, как и для 7-дюймовых или моно пластинок. Она полезна только для 12-дюймовых дисков с микро-канавками.
Свойства UNI-DIN
В современном мире ничего не дается даром. В прочем, так было всегда, с самого начала развития любой цивилизации.
Расчеты Бервальда и Лофгрена, ориентированные на возможно лучшее сочетание минимальных усредненных и абсолютных угловых отклонений от касательной сегмента окружности в двух нулевых точках не могли дать лучший результат, чем они дали, при начальных условиях, имевших место более 75 лет назад.
Здесь можно было улучшить только одно: снизить искажения считывания современных микро-канавок носителя, которого не существовало во времена, когда производились расчеты Лофгрена и Бервальда для моно-записей на 78 оборотов.
Мы можем добиться лучшего звучания лишь с помощью тангенциальной линии, полученной не путем чисто геометрических действий, а при взвешенном учете свойств реального – нелинейного – носителя.
UNI-DIN определяет области наибольшего и наименьшего углового отклонения не так, как это делали Бервальд и Лофгрен.
Согласно UNI-DIN, слегка повышенное угловое отклонение переносится в начало канавки – там, где обеспечиваются наилучшие «рабочие» условия для движения иглы – за счет более низкого отклонения в конце внутренней канавки, где эти условия наихудшие.
Но это еще не все.
UNI-DIN уделяет более пристальное внимание тому, чего другие стандарты тангенциальной линии (если говорить о Stevenson и Loefgren B) не замечали вовсе: особенностям нашего слуха и восприятия.
Человеческое ухо (как часть нашего аппарата восприятия, которое мы называем слухом) очень чувствительно к изменениям.
Линия UNI-DIN фактически боле прямая, чем другие линии в плане того, что неизбежные максимумы и минимумы тангенциальной линии сглажены в обоих направлениях.
Поэтому и изменения в уровне искажений звука при считывании иглой профиля канавки не так заметны для нашего восприятия.
Более того, UNI-DIN предусматривает нетривиальные значения захода иглы и офсета в зависимости от эффективной длины тонарма. А это, в свою очередь, приводит к снижению скатывающей силы (данная тема требует особой публикации) для любых звукоснимателей и поворотных тонармов.
Если это вызовет у вас сомнения, вы сможете убедиться в верности данного утверждения в процессе самостоятельной настройки.
Изменения в звучании
UNI-DIN обеспечивает более широкий динамический диапазон на критических пассажах музыки.
Ближе к центру диска звук становится чище, а звуковая сцена – стабильнее.
Сибилянты женского вокала воспроизводятся с заметно большей легкостью и имеют меньшую склонность к тому, чтобы звучать жестко и неестественно.
Увеличиваются масштабы звуковой сцены, улучшается локализация образов на протяжении всей записи.
В целом звучание становится менее напряженным и более пространственным, и все это становится тем заметнее, чем ближе к центру диска продвигается игла.
Эпилог
UNI-DIN – это не догма, а новая опция.
Все, что я хотел сказать, это подвигнуть серьезных аудиофилов – тех, кто действительно стремится получить максимально высокое качество звучания своей системы – попробовать и послушать результат.
Помимо сотен пользователей и владельцев настроечного шаблона SMARTractor, такие рафинированные международные эксперты аналогового High End Audio, как Рик Мак (ToneAudio), Шун Ишихара (Analog Magazine, Япония), Тони Болтон (HiFi World, Великобритания) и Рой Грегори (AudioBeat) уже потратили 20 минут своего времени на настройку по UNI-DIN и смогли оценить результат.
Больше ничего и не требуется: только попробовать и послушать.
Если вы коллекционер и ценитель ранних прессов стерео записей музыки, я особенно рекомендую вам внимательно отнестись к моему предложению. Вы обязательно оцените услышанное даже на тех пластинках, которые, казалось, знаете вдоль и поперек.
Утверждаю это на основании своего более чем тридцатилетнего опыта работы с лучшими аналоговыми изданиями Золотой эры звукозаписи.
Чем лучше будет настроена ваша стерео система, тем ощутимее окажется результат. Все мы знаем, что лучше один раз услышать…
Хороших вам прослушиваний!
Постскриптум
Как я уже говорил ранее, стандарт UNI-DIN не является результатом одних лишь сухих расчетов тангенциальной линии, как мы ее представляем. Он предусматривает также особые значения захода иглы и офсетного угла для определенной эффективной длины тонарма.
Линия UNI-DIN сначала была получена, а уже потом просчитана.
Сначала я ее начертил, а уже потом подкрепил расcчетами.
В результате первая нулевая точка отодвинулась более чем на 20 мм. Поэтому UNI-DIN не просто кривая, это понятие гораздо шире своего геометрического смысла.
Дитрих Д. Бракмайер,
Главный разработчик и инженер Acoustical Systems.
Все права защищены.