Sunday, July 10, 2022

抗滑與側向力基礎概念之11:唱頭阻尼軟硬差異與唱臂抗滑強度之實際考量

 有些「專家」在網頁或其它場合發表言論,說他將抗滑調到最大或完全關掉,都聽不出差別。沒有錯,在使用一些阻尼較軟的唱頭,而且不仔細去聆聽音場深淺及對稱性的情況,這是很有可能發生的。然而從這個經驗進而下結論說所有唱頭都如此,就犯了相當嚴重的過及推論邏輯謬誤。此外值得深究的還有,唱臂本身提供的抗滑力是否涵蓋足夠的範圍。也許他們使用的唱臂,所提供的作用力範圍其實很小,調整時無法造成可分辨的差異。

如同之前專欄文曾經分析過,阻尼軟的唱頭,能吸收的作用力較大,即使受到相當程度的「直流」模式側向力,於某方向持續的偏壓狀態,阻尼仍有彈性餘裕。來自音樂訊號本身的「交流」模式側向力還是能被阻尼所吸收,針尖仍大致可自由地活動,不因為受明顯阻撓而導致可聽見的失真。即使如此,在「直流」模式側向力持續作用的情況下,針尖的正常運動軌跡必然會受到影響。即使不出現循軌失真或破聲現象,針尖朝內與朝外運動的難易會有所不同,左右音場的深淺程度會不一致。若要讓唱頭性能正常地發揮,藉精確的抗滑調整來將有害的「直流」模式側向力減至最低,還是必須的。

以我裝在實驗室裡的幾個唱頭為例,Audio Technica ATVM95SHSH代表柴田針尖)與AT95EE代表橢圓針尖)是中高順服度(兩者規格皆為20cu1cu10的─6次方cm/dyne),阻尼軟的唱頭。Denon 103R(圓錐針尖)屬於低順服度(小於10cu),阻尼硬的唱頭。這幾個唱頭,分別裝在實驗室裡3支可以隨時來回調整抗滑強度的唱臂上:SME VTechnics SL-1200G所附的臂,與Linn Akito

ATVM95SH裝在SME V唱臂上,2克左右的針壓,抗滑刻度調到0.8,不論播放什麼唱片都完全聽不到失真破聲。從測試數據來看,播放到90-micron強度的測試訊號,兩聲道波型也都看不出明顯差異或失真。直到100-micron最強的訊號,才稍稍看到右聲道波型比較尖與缺角的情況如圖1,下半部的頻譜分析也可以看到,右聲道多出許多高次的諧波失真成分。這顯示針尖還是受到內側溝槽的偏壓,使得外側阻尼受到一些持續壓迫而阻撓針尖朝外的運動。將SME V抗滑刻度調到2.9,接近3.0最大值了,才將右聲道較多的失真降至與左聲道平衡,如圖2。圖裡下半部的頻譜也顯示,高次的諧波失真成分大幅減少。換句話說,在這個唱頭唱臂組合,如果用低於100-micron的訊號強度,從0.82.9的廣泛抗滑設定範圍,數據上都不會觀察到差別。由此可以想像,在順服度相近或更高的唱頭,用一般強度的音樂訊號,只依賴聽覺,多數人是無法辨別出抗滑強弱造成的差異。但如先前幾期的專欄文裡指出,在抗滑不夠阻尼受到偏壓的情況下,針尖播放立體聲訊號,軌跡會有所扭曲。仔細去聽左右音場的深淺程度,必然會有不對稱的情況。

理想上,在調整抗滑的時候,在從低至高,一開始找到兩聲道失真平衡後,記錄下抗滑數值。然後再繼續調高到右聲道失真變低,而左聲道出現較高失真,這代表抗滑已經過大,再次紀錄抗滑數值。而最佳抗滑設定值,就會在兩個數值之間。但很不幸許多唱臂的抗滑機制,並不能調到足夠強度來明確彰顯這個區間。例如許多唱頭(包括這裡的ATVM95SH)裝在SME V上,就無法調整到讓左聲道出現較高失真,來界定出上限。這時就要仔細觀察比對數據的細微差異之處(像是前面所說的圖12),才能找出最佳抗滑值。

將同樣型式的ATVM95SH唱頭裝在Technics SL-1200G唱盤的唱臂,測試結果與SME V類似,也是要調到接近抗滑刻度最大的3,才得到失真平衡。顯示這兩支唱臂來自內部彈簧的抗滑作用強度相當接近。

同是Audio Technica 出品,算是AT-VM95SH前身的AT95E,標示的順服度兩者相同。裝在Technics SL-1200G的唱臂,得到的測試結果與ATVM95SH十分類似,符合兩者順服度的規格數字。而將之裝在Linn Akito唱臂上,針壓在標準值,抗滑調至0.5左右,在90-micron強度測試就看到失真平衡了。這時再換到100-micron強度測試,右聲道就觀察到較高失真,需要調到1.7左右,才開始看到平衡。而在這訊號強度,繼續調高抗滑到1.8以上時,左聲道就明顯出現較高失真,代表抗滑過大。由此得知,最佳的抗滑設定,應該在1.71.8之間。對照前面的例子,顯示Linn Akito唱臂的抗滑強度範圍,比起SME VTechnics SL-1200G要寬廣許多,在設計執行上肯定是比較正確的作法。這也代表,裝在Linn Akito唱臂而可得到正確音質表現的唱頭種類,會比其它兩者來得多。

而低順服度的Denon 103R裝在Technics SL-1200G本身的唱臂,以標準2.5克針壓,將抗滑刻度調到2.5,在還不到80-micron強度的測試,右聲道就有明顯有失真現象,代表抗滑不足。調到最大的390-micron強度的測試訊號雖然可以得到失真平衡,但100-micron最強的訊號時,右聲道還是出現可觀察到的失真,代表還是有側向力偏壓的存在,然而這唱臂卻無法再增加抗滑作用力來補償。因此這個唱頭與唱臂的組合搭配,不是很裡想。如果裝在Linn Akito唱臂,應該會得到比較好的效果。

從上述的例子可以得知:

1)阻尼軟而順服度高的唱頭,對側向力的容許度高,一般播放時很少會有失真出現。要觀察到側向力的作用,並且精確地調整出適正的抗滑,必須用最強的測試訊號。這類唱頭在失真平衡時的抗滑設定,會有一個高低容許範圍,而真正的最佳設定,落在這兩個高低值之間。

2)阻尼硬順服度低的唱頭,在側向力存在時比較容易出現失真,也需要比較高的抗滑力來讓唱頭正確地運作。調整抗滑時,失真平衡的高低容許範圍會比較狹窄。這類唱頭,在許多唱臂都無法調到正確的抗滑狀態。

3)由於不同唱頭的特性差異甚大,唱臂上的抗滑刻度數值,本身幾乎沒有意義,只能用作相對強弱的參考,不能直接用來與針壓作對應。

另外要再次提醒大家,順服度較高的唱頭,對於側向力的容許程度高,在受到持續偏壓下雖然比較不會有循軌失真,但不代表音質不受到影響。精確設定最佳抗滑,才能讓針尖針桿活動時不受阻撓,也得到最對稱的音場表現。此外還要注意,唱頭的橫向與垂直向,兩方的順服度是否明顯不同。如果兩方向的數值有相當的差異,則調整設定要以低順服的方向為優先。例如Decca系列唱頭,橫向是中順服度,但垂直向是低順服度。所以要以縱向測試,也就是用反相的正弦波訊號來觀察失真,才能得到最佳設定。

唱頭THD數值先天不平衡

用儀器測量側向力時,除了觀察THD失真數值之外,還要注意到左右聲道波型的對稱。如果一個聲道失真缺角/扭曲,另一聲道也要接近同樣形狀,才算是達到平衡。這是因為,許多唱頭的THD失真率,先天上就不平衡,其中一個聲道較高。如果只看THD數值來調整,將會導致錯誤的結果。像AnalogMagik軟體的抗滑調整,缺點就是只顯示THD數值,而沒有提供波型的資訊。如果遇到唱頭右聲道THD數值本來就比較高,完全按照該軟體指引,會想一直增加抗滑去使之與左聲道平衡,造成抗滑太強的後果。


圖1


圖2