唱盤介紹
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緣起 #
其實這些文字的產生,是有一點小故事的。筆者最近因為 LP 唱盤教調的問題,數度到越點請教洪老闆,洪先生不但提供許多關於 LP 及教調的知識,甚至親手幫筆者調整唱盤,筆者問的問題,洪老闆也一一詳答,讓小弟十分感動。言談之間洪老闆說,自己其實曾經想將 LP 教調的經驗及知識上網,供大家參考,但限於時間精力,遲遲無法完成,並希望小弟能將所聽得的知識貼到留言板,讓網友也能分享。所以小弟就想趁著空閒時間,將洪老闆所指導的內容,與手邊取得的資料作統整,寫成關於 LP 類比播放系統的文章;撰寫過程甚至倒楣地遇到硬碟毀掉(通通重打!!),不過一方面可以幫老闆一點忙,一方面當作自己學習過程的一個註腳,也算一舉兩得。當然,小弟並非專家,內容只能依循洪老闆所指導與書面資料的內容,盡可能追求正確,如果有誤,請指教,謝謝。
LP 是什麼? #
首先就先來解釋一下大家常說的 LP 是什麼吧!其實,傳統的黑膠唱片也有很多人直接稱為『LP』,而整套黑膠唱片構成的訊源系統,就有人稱之為『LP 系統』,或稱為『類比訊源』與 CD 的數位訊源區別。那麼,LP 這個名字是怎麼來的?LP 是 Long-Playing 的意思,因為唱片的響應頻率與轉速是成正比例關係的,轉的越快,響應頻率越寬,但是可錄音時間就越短;唱片發展初期,科技還不是很發達,唱片必須以高轉速來維持較寬的響應頻率,所以錄音時間很短,1948 年開始,33 又 3 分之 1 轉的唱片發行,經過幾年的發展,單面可錄音時間將近 30 分鐘,比以往長了很多,故以 Long-Playing 稱之。相對的,以當初的科技狀況,有所謂的『SP』,即 Standard-Playing,每分鐘是 78 轉。現在通行的唱片幾乎都是 33 轉,所以黑膠唱片就被直接稱為『LP』。
怎麼聽唱片? #
現在如果想建立一套可以聆聽 LP 唱片的系統,需要一台唱臂唱頭皆完整的 LP 唱盤,以及有『PHONE』輸入端的擴大機(前級或綜合皆可),如果沒有『PHONE』輸入端,則另需一部『唱頭放大器』,下面,我們就從最基礎開始,與 LP 唱片開始一段美麗的相遇!
唱頭放大器是什麼?為什麼需要? #
唱頭放大器有兩個主要功能,一個是 RIAA 等化曲線之等化,另一個是放大。
我們先談放大。一般而言,在 CD 為主流的今天,前級擴大機多半設計給 CD 唱盤或其他『高電平輸出』的訊源機器使用,一般 CD 唱盤的輸出大約 2V 上下,可是唱頭的輸出(MM 唱頭)大約才 3mV 上下,所以必須先經由一次放大,把唱頭的輸出提昇到高電平水準,才能重播出來。如果使用的是 MC 唱頭,那麼輸出將更低,大約才 MM 唱頭的 30 分之 1,所以 MC 唱頭必須經過兩道放大手續,將 MC 唱頭輸出提昇到 MM 唱頭水準的這一段工作,可以用『前前級』,或『昇壓器』。有的唱頭放大器或前級(或綜合擴大機)的 PHONE 輸入端,同時可接受 MM 及 MC 唱頭,此時則不需昇壓器或前前級(切換即可);反之,若唱頭放大器或 PHONE 輸入端只能接受 MM 唱頭,使用 MC 唱頭時則必須。
那等化又是什麼?這得細說了。唱片的錄製是在唱片上刻出一道溝紋來記錄聲音,這道溝紋的振幅與聲音的頻率有關(詳細公式此略),低音振幅大,高音振幅小。唱片發展之初遇到的難題就是:低音振幅往往過大,以致佔據太多唱片面積,進而縮短了可錄音時間,偏偏高音又振幅太小,又被表面灰塵或雜因給掩蓋了。為解決此問題,就有『施加等化』的作法,也就是錄音時將低頻壓制(讓振幅縮小),高頻擴張(振幅放大),放音時倒過來,將曲線還原,則兩個問題就能同時解決。早期唱片公司各有各的等化曲線,一直到 1965 年,RIAA(美國錄音工業協會)將曲線統一,所以後來的唱頭放大器也有人稱為 RIAA 唱頭放大器。市售唱頭放大器、有 PHONO 輸入端的擴大機,都內建此等化線路。
唱頭的種類 #
唱片的重播,唱頭可算是一等一重要的,因為整個重播原理就是靠著唱針讀取(摩擦)音溝兩側的凹凹凸凸(不是底部,底部沒有音樂信號,反而積有很多灰塵),藉針桿將震動傳回唱頭,產生磁電轉換,變成電能,輸出重播。那麼,『磁電轉換』的方法就有很多種,以 MM、MI、MC 三種方式最具代表性。MI 式是在以固定磁鐵與線圈的唱頭殼中,以針桿帶動鐵蕊改變磁力線的分佈量,所以叫『動鐵』唱頭(Moving-Iron Cartridge),此種唱頭以美國的 GRADO 為代表廠。MM 式的唱頭則是針桿的後方有帶磁的小鐵條,以震動此鐵條的方式獲得輸出,所以叫『動磁』唱頭(Moving-Maganetic Cartridge),SHURE 是 MM 唱頭的代表廠商(而且從未做過其他種類唱頭)。MC 式唱頭則在針桿後方纏上線圈,針桿震動就會帶動線圈,產生輸出,所以是『動圈』唱頭(Moving-Coil Cartridge),丹麥的 Ortofon 公司的 MC 頭頗具代表性。MI、MM 唱頭輸出較高(不需要昇壓器或前前級)、製造成本較低廉,唱針通常可以自行更換;MC 唱頭輸出低(要昇壓器或前前級),製造不易(造價高),又因針桿後面纏上線圈,唱針不能自行更換(維修花費大),故總體而言,使用 MC 唱頭的代價頗高,初入門者以 MM 或 MI 唱頭為宜。
實際聆聽上,MM(MI)與 MC 唱頭也有差異,MM 唱頭高頻細節與質感較少,但通常中低頻較濃而有韻味,MC 唱頭聲音普遍較細緻。兩者其實各擅其長,但在高價的唱頭市場當中,除了 SHURE 的 V-15 之外,幾乎都是 MC 唱頭的天下。
既然唱片的重播,是讀取音溝兩側的凹凸,音溝又是如此細小,唱針針尖直徑約只有 7mil 甚至更小,可以想見一旦有一點點不標準,一點點外界不當的振動,都會影響到唱針拾取訊號的精確度,所以『如何讓唱針拾取最多、最正確的信號』,就是重播品質的關鍵。為了能讓這個環節能夠完美,從針桿、唱臂唱臂軸承、到轉盤結構等等,都必須完美的配合(牽一髮而動全身!),幾乎所有的唱盤調整的問題接來自於此。關於唱盤、唱臂、唱頭的調整及其原理,將在另外一篇文章敘述。
唱盤的運轉驅動種類 I (皮帶、惰輪、直驅) #
唱盤的分類方式相當多,先以馬達驅動轉盤的方式分類,可以分為『皮帶驅動』、『惰輪驅動』、『直接驅動』三種。首先,我們得先對馬達有點概念,各位國小時候可能都做過『電動機』,電動機是利用電磁鐵與旁邊兩塊磁鐵互相吸斥而轉動,這就是最簡單的馬達;小學做的電動機只有兩極,會產生很大的晃動及轉速不均,極數越多,這個問題就越小,但是多多少少的都難以避免。既然,轉盤一定要馬達帶動才會轉,那麼使轉速穩定,以及避免震動傳到轉盤上,被唱頭拾取放大成為雜音(轆聲),成為唱盤設計的重要課題,故而,精密的馬達、飛輪效應』(慣性)的運用應運而生。如果轉盤本身的質量越高,造成的慣性越大(轉起來越不容易停),所受到轉速不穩定或震動的影響越小,這就是飛輪效應。不過要讓越重的轉盤開始轉動,耗的時間越長,馬達也得要有大扭力,而且反過來大扭力馬達的抖晃也變大,所以一直是相當矛盾兩難的。英國 Nottingham 公司的唱盤,乾脆讓旗下產品啟動時一律先需以手動助轉,這是頗有趣的一個例子。
皮帶傳動算是唱盤中運用最廣泛者,馬達帶動轉盤乃透過皮帶,好處皮帶傳動過程可以部份抵銷馬達的晃動;壞處則是啟動速度往往比較慢、皮帶有老化的問題。天天使用的皮帶其實不如想像中容易老化鬆弛,甚至可用長達 10 年,不常使用的話,可能一兩年就會損壞。現在皮帶傳動仍居於主流,絲帶傳動也是同樣道理,甚至有 CD 唱盤仿效此法者。
惰輪傳動盤是在馬達與轉盤之間夾有一惰輪,介於兩者間傳動,所以惰輪也有人稱中介輪。惰輪傳動的好處是,只要將惰輪靠上,轉盤就會立刻驅動,所以即使要換片聆聽時,將惰輪移開即可,不必停止馬達轉動。因此種使用上的便利,早期有許多 DJ 使用惰輪盤。但是惰輪比較容易將馬達的晃動傳到轉盤(因為直接接觸),產生轆聲,所以惰輪盤的惰輪品質就顯的相當重要。現在惰輪盤並不常見,1960 年代盛行的 Garrard 301、401 是代表性產品。
直接驅動盤出現時間較晚,1970 年由日本松下推出 Technics SP-10。直接驅動盤的作法,是將馬達與轉盤合一(套在一起),轉盤本身就是馬達的飛輪,在當時是相當有創意的。直驅盤的好處除了沒有皮帶老化的問題外,啟動速度快也是優點,配上較大扭力的馬達幾乎可以說是說轉就轉、說停就停。不過同樣地,既然馬達與轉盤合一,馬達品質是否優良(低抖動,不產生轆聲)是其關鍵。直接驅動盤現在也少見,且幾乎全是日製品,例如 Technics、DENON、SONY 等等都生產過直驅盤。
唱盤的避震種類 II (軟盤、硬盤) #
另外,我們還可以將唱盤有無懸浮分為『軟盤』與『硬盤』。其實所謂『懸浮』就是一種避震的方法,前面說過,『如何讓唱針拾取最多、最正確的信號』,是重播品質的關鍵,故提供唱頭唱針一個最穩定的工作環境非常重要,外界的震動必須盡可能的消除。震動的來源有哪些?聲波產生的震動、桌面無時不在的細微搖晃、還有最靠近唱盤的馬達震動都是。抑震、導震對應的方法常將唱盤藉由油壓、彈簧甚至氣浮、磁浮方式『架』、『懸』起來,以導除震動,這就是所謂的『懸浮』,以此方法製成的唱盤俗稱為『軟盤』或『懸浮盤』,凡沒有懸浮避震者,就稱為『硬盤』,也有人稱為『固定盤』。軟盤因為有懸浮避震的幫助,對於馬達的抖動及旋轉平順度上比較寬容,相對的,精度要求也不那麼嚴苛;在盤身設計上也可以選用較為質輕之材質,免除掉又大又笨重的麻煩。創造出來的聲音走向往往是輕鬆而富有彈跳力。軟盤的代表是 LINN 的 LP-12。
硬盤沒有懸浮,但一樣要面對避震的問題,那就回歸自然法則:『重則威也』—-請想像:相撲先生和蔡依林比起來那一個比較不容易被風吹跑呢?就是這個道理。此時唱盤設計者就常常以高質量、高密度複合材質設計轉盤(有時使用砲銅),加上分離式馬達、絲帶傳動等等手段來使震動對於轉盤的影響降到最低限度。當然,這種精密加工的結果當然使得造價昂貴、盤身極重—-數十公斤、逾百公斤者都有(洪老闆曾該玩笑說:要用那種盤得要有好桌子)。硬盤的聲音以沈穩為訴求,代表廠商是日本的 MICRO、DENON 等。
其實,軟盤與硬盤的區分並非絕對,許多唱盤的設計常常是兩者觀念的結合。也不乏盤身很重,但是卻有油壓懸浮設計的例子。
唱盤的種類 III #
嚴格說來,一組唱盤其實可以分成獨立的好幾個部件,亦即轉盤、唱臂、唱頭,甚至電源供應器也可以獨立出來。一般廉價唱盤通常一體設計、整組出售,唱臂部份廠方通常已經設計妥當並固定,故不能更換,且可調整的部份較少,所以這種唱盤的使用者只要將唱頭裝置正確即可。這類唱盤廠方通常賦予各種特殊功能,最常見的就是唱臂唱完會自動舉起歸回原位(自動回臂,Auto Return),這種盤一般稱為『半自動唱盤』。如果是開始播放、結束播放,甚至 REPEAT 等等都可以按鍵控制者,就是所謂『全自動』唱盤。想當然爾,無論半自動、全自動,因為唱臂下方裝有完成這些動作的機件,唱臂當然是不可能更換的。這類型唱盤數量相當多,尤其是唱盤全盛時期的廉價產品幾乎皆為此類。比較高級的產品通常是轉盤、唱臂、唱頭都分開賣,這類盤沒有自動或半自動之別,幾乎都是手動,而唱臂可調之處比較多,唱臂可更換。例如 LINN 的 LP-12 就可以搭配 LINN 的 Akito、Ekos 等唱臂。這兩大類產品其實也各有優缺點,能夠個別更換部件的盤雖然彈性大(升級便利,不必把整個盤都賣掉),但相對的問題也多,調整麻煩,從臂孔的正確與否、唱頭與唱臂的配合、垂直循軌角度、超距、共震等等,不僅涉及物理特性,與金屬加工的精度也有關係,教調不當者可能發出相當難聽的聲音。一體設計的產品雖然升級彈性小,但由於廠方已經設計妥當,唱頭裝好就八九不離十了。畢竟,取三妻四妾和只有一個女朋友相比,後者顯然單純的多了。故,初入門者仍以調整較少的盤為佳。
唱臂 #
唱臂最主要的工作就是搭載唱頭,讓唱針拾取信號,前面提過『如何讓唱針拾取最多、最正確的信號』為第一重要,所有唱臂的設計概念皆為了達成這個任務。
依照唱臂的循軌工作方式,可以分為直切臂與曲臂兩種;曲臂再依其外型有 S 形、J 形、直臂形三種。理論上,屬直切臂最為理想,因為在物理特性上,直切臂所搭載的唱臂唱針能夠一直與唱片的圓保持正切位置,從而達到拾取信號的最佳狀況;另一方面,直切臂的工作方式與刻片刀最為相似(同為直切),故理論上最能完整重播音樂。直切臂的代表廠如 SOUTHER。理論上雖然最好,但是回到現實可不一定。除了價格昂貴、體積大之外,直切臂幾乎沒有行進動力,常見的工作方式是把唱臂以氣浮方式『撐』起來,或將唱臂置於玻璃或水晶打磨的軸上,達到摩擦力近乎於零(可以靈活活動)的目的,那麼,唱臂是不是水平放置(才不會亂滑)就相當重要,故裝置上麻煩多了。
目前市場上絕大多數的唱臂仍然是曲臂,曲臂是固定在轉盤的一邊,以旋轉唱臂支軸的方式,以弧形劃過轉盤上方。既然物理特性上,只有在唱臂與圓的半徑垂直時,才能夠使唱針落在正切點位置上,那麼以弧形方式工作的曲臂,即使是精密調整,也只有一兩個點呈現正切,其餘的都有誤差,這種誤差就稱為『循軌誤差』。循軌誤差會導致唱針無法完美的在 V 字形的音溝中行走,因而造成的失真與誤差大小成正比。LP 常產生的『破音』很多是因為循軌誤差而來。如何與矛盾的物理特性拔河,從當中妥協出最適宜的聲音,其實也是玩 LP 盤的樂趣之一。為了讓曲臂這種問題減到最低,常見的兩種方式是:加長唱臂、加入唱頭補償角。理論上唱臂越長,所劃成的弧就越趨近直線,以至於唱頭行進方式越接近直切臂(循軌誤差會變小),所以除了一般常見的九吋臂之外,還常見到十吋及十二吋唱臂。不過唱臂加長也並非全無缺點,越長的臂反應速度就換越慢,佔用面積也更大,又另外產生使用不便的煩惱。另一個方法:加入補償角的用意在使實際循軌位置與正切線的角差縮小,達到類似於增加唱臂、縮小循軌誤差的目的。所以幾乎所有的曲臂,它們的前端都是『往內歪的』。剛才提過,曲臂依外型還分 S 形、J 形、直臂形三種,如果仔細深究,它們各有不同的物理特性,但是一般使用者並無太深入探究必要,可以姑且認定它們的功能都相同。
曲臂的支軸如何將唱臂撐起來,作法有很多種,搭配使用各種的材質不同,名目之多令人眼花撩亂,共通目的不外乎減低摩擦,讓唱臂能夠自由隨唱頭唱針擺動。這邊舉現在比較常見的刀鋒支撐承軸、單點支撐承軸為例。望文生義,刀鋒支撐的原理就如同把刀子以刀鋒部位立起,把唱臂架在上面;單點支撐就是把唱臂架在一個尖點上。不過,只要有支撐存在,都會產生或多或少的摩擦,使得靈活性降低。單點支撐恃其較高的靈活度,在高頻有比較出色的表現。單點支撐唱臂的代表廠有:Audio Craft(鼻祖),Graham、Kuzma S 等。刀鋒承軸也有許多叫好叫座的產品,如英國的 SME 3009 系列就是箇中翹楚。
唱臂依照其唱臂平衡與施加針壓方式的不同,可以分成靜態平衡與動態平衡兩種。一般常見的唱臂以 靜態平衡為多,其特色是唱臂後方的平衡錘不但在唱臂歸零時(唱臂兩端受力相同,平衡,針壓亦零)用到,而且也利用上面的刻度盤做針壓調整;換言之,此種唱臂的針壓是靠改變唱臂兩端受力而產生。 動態平衡臂也有重錘,但是只在唱臂歸零時用到,其針壓是靠唱臂內部的彈簧控制,由唱臂旁邊的小撥盤調整。這類型的唱臂如 LINN 的 EKOS、SME V。想當然,動態平衡既然用彈簧,就不免有彈簧老化的問題,但優點是比較不在乎唱盤的水平;靜態平衡唱臂的優點是重錘物理特性幾乎不變(無老化困擾),但是比較在乎盤面水平。