Friday, June 30, 2023

基本概念:黑膠唱片如何產生

 黑膠唱片上的訊號內容,可能來自於類比盤式母帶播放提供給刻片機,也可來自數位音源或檔案等由播放器轉成類比訊號給刻片機。少數的直刻片(direct-to-disc)則不經中間媒體,在麥克風收音混音後直接進入刻片程序。

刻片機上安裝的刻片頭,如圖1(感謝白金錄音室葉垂青先生提供照片)裡是一個倒置的樣本,是負責刻片的關鍵部分。它的運作是一個能量轉換的過程,運用法拉第定律,將訊號電能藉電磁作用轉為機械動能,大多數在漆盤(lacquer master或稱蠟盤)或較少數場合直接在金屬盤(direct metal master簡稱DMM)上刻入溝槽(grooves),而且溝槽裡會加上擬似(analog to)原始訊號的波型───這是黑膠被稱為「類比」媒體的主要原因。刻片機由刻片師操作,決定溝槽深淺及間隔。所刻出的溝槽經過各種加工程序成為金屬壓模(metal stamper),最後在加熱軟化的膠質原料上壓製形成黑膠唱片。所得到唱片成品的溝槽,會與刻片時的溝槽非常近似。由於種種的考量,訊號進入刻片程序之前,大多會先經過等化的程序,例如RIAA等化,以後會有較詳細的討論。

黑膠唱片上,剖面為90V形的溝槽,V字兩側可以帶有相同或者不同的訊號。兩側訊號一樣的話是單聲(mono),不同的話就是立體聲(stereo)。立體聲溝槽的內側(靠唱片中心)是左聲道訊號,外側是右聲道。圖2是從上方以顯微鏡觀察左聲道正弦波(sine wave)訊號的溝槽,兩條藍色斜線之間是一道溝槽。可以看到,內側的溝槽是正弦波的波浪狀起伏,外側則是平直的。圖3是右聲道的正弦波訊號溝槽,外側有正弦波的起伏,內側平直。

4裡是唱頭在播放這兩種溝槽時,針尖會運動的方式。播放只有左聲道有訊號的溝槽時,針尖會以藍色箭頭的軌跡方向來回運動。只有右聲道有訊號時,以紅色箭頭來回運動。這些與原來刻片頭的刻片刀,在刻入訊號時的運動軌跡一致。

5是以顯微鏡觀察mono正弦波的溝槽,內外側正弦波的起伏週期是一起的,紫色斜線之間是一道溝槽。圖6是唱頭在播放這兩種溝槽時,針尖運動的軌跡,顯示只有橫向的內外運動,沒有垂直向的上下動作。圖78同樣是mono正弦波的溝槽,但訊號強度逐漸增加。播放時,唱頭針尖內外擺動的幅度也會加大。播放立體聲(stereo)訊號的溝槽時,針尖則會合併橫向與垂直向的動作,運動軌跡會變得複雜許多。

圖1


圖2


圖3


圖4


圖5


圖6


圖7


圖8