Грамзапись, изобретенная более чем 150 лет назад, позволила человечеству сохранить на материальном носителе документы, характеризующие одно из самых значимых чувств нашего мироощущения — звук. Благодаря грамзаписи мы можем окунуться в звуковой мир наших предков, имеем возможность услышать голоса великих исполнителей прошлого. История звукозаписи сложилась таким образом, что практически до середины 30-х годов прошлого века механическая грамзапись была самой массовой технологией фиксации звука. Другие способы звукозаписи существенно потеснили грамзапись лишь в середине прошлого века. До того времени грампластинка считалась чуть ли не единственным качественным носителем звука.

Возможно, последнее мое утверждение вызовет недоумение у многих читателей: они вспомнят хруст, треск и шипение, которые слышали когда-то с затертых до дыр дисков. Я тоже согласился бы с ними, если бы никогда не имел возможности послушать грампластинки на студийном оборудовании.
Так что же надо для того, чтобы бесценные архивные диски заговорили живыми голосами? Этот вопрос с каждым годом все чаще можно услышать от звукорежиссеров, которые собираются заниматься реставрацией архивных записей. Действительно, в настоящее время многие записи остались доступны только на грампластинках. Оригинальные магнитные ленты 50…70-х годов либо размагничены, либо считаются утраченными, а записи более раннего периода в большинстве своем производились непосредственно на мастер-диск.

Глубинная модуляция и вид канавки грамзаписи.

Существенный недостаток глубинной модуляции — невозможность записи очень громких сигналов, поскольку резец может оторваться от поверхности мастер-диска и канавка грамзаписи прервется.

Поперечная модуляция и вид канавки грамзаписи. При поперечной модуляции глубина канавки грамзаписи остается неизменной.

В качестве материала подложки мастер-диска использовалась зеркальная поверхность воскового диска. Воск — аморфный материал, который при определенной температуре может быть легко прорезан даже незначительными колебаниями звуковых волн. В процессе нарезки диска головка плавно перемещается на червячном приводе вдоль линии радиуса мастер-диска. Таким образом на поверхности мастер-диска нарезается спиралевидная извилистая канавка.

В период с конца XIX до начала XX века общего стандарта на скорость вращения грампластинки не было.

Поэтому производители выпускали грампластинки со скоростью вращения от 60 до 90 оборотов в минуту. К середине 20-х годов этот параметр был установлен в 78 оборотов в минуту и был принят всеми производителями как стандарт. Диски грампластинок выпускались преимущественно двух форматов — «гигант» (30 см или 12 дюймов в диаметре) и «гранд» (27 см или 10,5 дюймов в диаметре). Последний имел более широкое распространение. На диск формата «гигант» можно записать до четырех с половиной минут звучания, а на диск формата «гранд» — до трех минут сорока секунд.

Фоновалики, получившие широкое распространение до изобретения дискового носителя, практически перестали выпускаться в конце 20-х годов прошлого века. Технология их изготовления и была применена для производства грампластинок.

К тому же технология изготовления мастер-дисков с поперечной модуляцией канавки грамзаписи несколько проще, поскольку отсутствует этап преобразования формата.

Первая существенная модернизация в процессе совершенствования технологии грамзаписи коснулась привода резца. С появлением в середине 20-х годов электронной звукоусилительной техники появилась возможность заменить акустическую мембрану на электрический привод. Такая технология позволила существенно улучшить качество записи — сделать шире частотный и динамический диапазон.

Следующая модернизация относится к концу 40-х годов. Именно тогда большинство производителей стали использовать в качестве подложек более современные материалы — полимеры. Записи производились на децилит и лаковые диски. Децилит по своим свойствам похож на битум, однако обладает меньшей вязкостью. Лак — еще более жесткий по своим свойствам, чем децилит. Для облегчения нарезки резец в процессе изготовления мастер-диска специально подогревался при помощи нихромовой проволоки.

Технология записи на лаковый диск жива и до сегодняшних дней.

Давайте более детально рассмотрим, каким образом осуществляется стереозапись по сравнению с монозаписями. У канавки грамзаписи имеются две стенки.

В случае монозаписи резец совершает колебания по единственной линии, которая лежит в плоскости поверхности мастер-диска и перпендикулярна направлению вращения мастер-диска.

Это и есть поперечная модуляция канавки грамзаписи. Линии, образованные на пересечении краев стенок канавки грамзаписи и поверхности диска, абсолютно одинаковые.

В стереозаписи применяется так называемая «поперечно-глубинная» модуляция канавки. Там правая стенка модулируется сигналом первого канала, а левая — сигналом второго канала. Устройства привода колебаний резца находятся под углом 90° друг к другу, и таким образом обеспечивается независимость формы нарезки левой и правой стенок канавки грамзаписи.

В процессе реальной записи под воздействием сигналов, поступающих на правый и левый толкатели, резец совершает сложные суммарные колебания в соответствующих направлениях в плоскости, перпендикулярной направлению вращения мастер-диска.

Поперечно-глубинная модуляция канавки грамзаписи. К недостаткам этого способа стереозаписи относится то, что качество звучания одного из стереоканалов сильно отличается от другого.

Такая запись имеет ряд существенных ограничений. Так, например, невозможно записать противофазные колебания низкой частоты с большой амплитудой и пр.

Для этого фонограмма, записываемая на мастер-диск, специально обрабатывается.

Самый простой способ обработки — сведение в моно всех сигналов на частотах ниже 500 Гц.

Одна из особенностей человеческого слуха, как известно, заключается в том, что мы с трудом обнаруживаем в пространстве источник звука на частотах ниже 500 Гц, поэтому такая обработка фонограммы почти незаметна на слух.

Более сложные процессоры контролируют и компенсируют другие «незаписываемые» музыкальные ситуации. Принятая «компромиссная» система стереозаписи.

После того, как режущая головка была повернута на 45°, оба канала стерео оказались наполовину глубинно и наполовину поперечно модулированы.

В результате компромисса удалось достичь одинакового звучания обоих каналов стереозаписи.

60…70-е годы ХХ века можно считать расцветом грамзаписи.

На диск формата «гигант» можно было записать до 60 минут звучания (по 30 минут на каждую сторону).

Появились новые высококачественные пластмассы, из которых стали изготавливать грампластинки.

Исполнители начали выпускать сборники своих произведений.

Появилось такое понятие, как «альбом».

Сигнал есть только в левом канале.

В конце 70-х годов были разработаны наиболее совершенные системы записи мастер-дисков.

Это оборудование позволяло производить запись непосредственно на металлический диск из аморфной меди (технология DMM, Direct Metal Mastering — прим. ред.).

Такое устройство с полным правом можно называть «станком с ЧПУ», поскольку процесс записи мастер-диска на нем контролируется компьютером.

Компьютер в таких системах не только следит за скоростью вращения мастер-диска, обрабатывает фонограмму на предмет компенсации «незаписываемых» звуковых комбинаций в стереоканалах, но и контролирует процесс перемещения режущей головки в зависимости от громкости записываемого сигнала. 

Благодаря этой функции, удается существенно увеличить продолжительность записи на одной стороне грампластинки.

Сигнал есть только в правом канале.

Действительно, ведь если звука в исходном материале нет, нарезаемая канавка имеет строгую спиралевидную форму.

При этом шаг витков в спирали грамзаписи можно уменьшить.

А в случае, когда записывается звук с максимальной амплитудой, — шаг витков необходимо увеличить, чтобы исключить замыкание витков.

Так продолжительность звучания одной стороны грампластинки может возрасти до 45 минут и более.

Благодаря тому, что при производстве отпала необходимость осаживать металл на поверхность полимера или воска, существенно улучшилось отношение «сигнал/шум» в записи.

Диски, записанные по этой технологии, мало отличаются по качеству звучания от компакт-дисков.

Запись моно при помощи стереофонической режущей головки.

Теперь, после того, как внесена ясность в процесс создания грампластинки, самое время понять, как эти сведения применить к процессу проигрывания, чтобы достичь максимальной точности воспроизведения звука.

Бытует мнение, что пластинки, записанные акустическим способом (без применения электричества) надо непременно воспроизводить на патефонах и граммофонах. Пропагандисты такого подхода объясняют это некоей теорией «аутентичного звучания».

Но давайте подумаем, что же происходит на этапе воспроизведения грампластинки? Колебания воспроизводящей иглы проигрывающего устройства должны быть каким-то образом преобразованы в звуковые колебания. При этом вполне правомерно считать, что чем меньше искажений будет внесено в полезный сигнал на этапе воспроизведения, тем более естественным будет звучание оригинальной записи. Уровень нелинейных искажений лучших английских патефонов порядка 14%, а бытовые пьезо- и магнитные адаптеры середины ХХ века имеют КНИ на уровне 7…11%.

Запись «суперстерео»-сигналов или моносигналана 2 канала с противофазой в одном из них.

Динамический и частотный диапазоны патефонов и бытовой техники тоже не выдерживают никакой критики. Для лучших патефонов пределы частотного диапазона это 250 Гц…4,5 кГц, а для бытовых проигрывателей середины прошлого века — 100 Гц…8 кГц.

Динамика у патефонов не превышает 27 дБ, а у проигрывателей — 36…40 дБ. Понятно, что воспроизведение записей на таком оборудовании не может дать результат, сколько-нибудь пригодный для дальнейшей реставрации.

Профессиональные проигрыватели грампластинок имеют суммарный уровень нелинейных искажений порядка 0,05% при динамическом диапазоне более 80 дБ и частотном диапазоне от 10 Гц до 50 кГц.

Предположим, что у вас имеется проигрыватель, удовлетворяющий требованиям, предъявляемым к профессиональному оборудованию, и вы хотите получить высококачественную копию грампластинки для последующей реставрации. Как же использовать на все 100% такие возможности профессионального проигрывателя грампластинок?

Начнем по порядку.

Изначально звук при воспроизведении грампластинки рождается в механической части звукоснимателя. Эта система состоит из трех важных деталей. Первая — игла, вторая — иглодержатель и третья — подвес иглодержателя.

Именно эти детали вносят наибольшие искажения в воспроизводимые сигналы, потому, что это — механическая система, имеющая собственную механическую инертность и резонансные частоты.

Суммарный вес современных систем иглодержателя и подвеса не превышает нескольких миллиграмм. Однако даже такой, казалось бы, незначительный вес играет существенную роль в окрашивании звучания. Сейчас иглодержатели изготавливаются из тонкостенных трубок.

Материалом для них служат сплавы алюминия или бериллия. Иглодержатель должен быть одновременно необычайно жестким и легким. Бериллиевые иглодержатели в этом случае имеют более привлекательное соотношение между жесткостью и легкостью.

Подвес иглодержателя должен иметь высокую податливость, однако при этом он должен выдерживать давление в несколько грамм для того, чтобы обеспечить надежный контакт иглы с поверхностью канавки грамзаписи даже на самых громких низкочастотных звуках. Конструктивных решений подвеса иглодержателя существует очень много.

Подобное техническое решение позволяет унести собственные резонансы механической системы звукоснимателя выше 35 кГц. Таким образом, эти резонансы практически не оказывают влияния и не окрашивают звук при проигрывании грамзаписи. Чем выше значение собственных резонансов механической системы звукоснимателя, тем более высокое качество воспроизведения можно ожидать от звукоснимателя.

Особое место в механической системе звукоснимателя играет сама игла. Точнее — материал, из которого она изготовлена, и форма ее заточки.

Современные иглы изготавливаются из корунда, сапфира и алмаза. Сторонники теории «аутентичного звучания» рекомендуют своим последователям использовать «аутентичные» стальные и деревянные иглы. Я — против! Почему? Дело в том, что закругление на кончике иглы всего несколько десятков микрон.

Предположим, что мы проигрываем грампластинку с давлением на нее в два грамма. Нехитрые вычисления — и мы получим, что давление в точке, где игла касается грампластинки, составляет более 100 кг на квадратный метр. Понятно, что в таких условиях с первых же секунд воспроизведения стальная или деревянная игла начинает стачиваться. При этом образующаяся микроскопическая стружка оседает на дне и стенках канавки и действует как дополнительный абразив, усиливая износ иглы и стенок канавки грамзаписи. В общем, ничего хорошего использование таких игл не дает.

Так какие же иглы надо использовать, если мы собираемся получить высококачественный результат?

Теперь следует поговорить о форме иглы. Вернее, о том, какие они бывают вообще, и о том, как их выбирать. Выпускаемые в настоящее время иглы делятся на два больших класса: конические и эллиптические. Эллиптические иглы гораздо дороже конических.

Коническая игла имеет форму конуса, с небольшим сферическим закруглением на конце. По этой причине их иногда еще называют сферическими.

Эллиптических игл выпускается несколько типов, однако их тоже можно классифицировать. Для простоты опишу три типа. Большинство производимых эллиптических игл являются либо точной копией, либо незначительной модификацией описанной ниже конструкции.

Первый тип — собственно эллиптические иглы. Внешне игла мало чем отличается от конической, однако в сечении ближе к концу иглы мы увидим не круг, а точный эллипс.

Второй тип — бирадиальные иглы. Имеют в сечении сложную фигуру, образованную окружностями большого и малого радиуса, похожую на сплюснутый эллипс. Такие иглы еще называют «суперэллиптическими» или «гиперэллиптическими».

Третий тип — иглы с заточкой «микроребро». Сечение конца такой иглы имеет сложную фигуру, напоминающую параллелепипед со скругленными острыми углами. Иногда такие иглы имеют коммерческие названия типа «суперточные линии» или «суперточные поверхности».

Зачем же нужны такие ухищрения и более дорогостоящие иглы?

Давайте посмотрим, что происходит во время воспроизведения грампластинки.

Для идеального воспроизведения игла должна быть подобрана по размеру таким образом, чтобы она касалась стенок канавки грамзаписи только в двух точках, расположенных на достаточном удалении от поверхности грампластинки и от дна канавки (примерно в нижней трети).

На рисунке показаны фазы движения резца (который в сечении похож на тупоугольный треугольник) при нарезке мастер-диска.

Здесь же видно, что ширина канавки получается не везде одинаковой. При воспроизведении такой записи конической иглой в некоторых точках наряду с нормальным поперечным колебанием игла будет совершать вынужденное вертикальное паразитное колебание, которое неблагоприятно сказывается на звучании и приводит, как правило, к нелинейным искажениям. Иглы эллиптической формы более свободны от этого недостатка, причем иглы с заточкой «микроребро» в таких ситуациях наиболее хорошо справляются с воспроизведением.

Эффект «выталкивания» при воспроизведении грамзаписи. Больше всего этот эффект проявляется при воспроизведении грамзаписи коническими иглами, меньше всего — при использовании игл «микроребро»

Очевидно, что при выборе игл для нужд высококачественного воспроизведения и реставрации грамзаписей надо остановиться на эллиптических иглах. Я не советую использовать иглы для ди-джеев — неважно, гиперэллиптической формы или «микроребро».

Несмотря на то, что иглы для такой работы создают значительно меньшее давление на грампластинку, нагрузка у них в точке касания все же несколько больше, чем у конических и простых эллиптических игл, так как площадь соприкосновения меньше.. По этой причине при «скрэтчевании» изнашивание грампластинки будет происходить быстрее, особенно в пыльном помещении дискотеки, насыщенном табачным дымом и парами глицерина от дым-машин.

Примерное соотношение между размерами игл и канавок долгоиграющей грампластинки (а) и патефонной (б)

Часто задают вопрос: какой же оптимальный размер иглы использовать для воспроизведения грампластинок? Или типичная ситуация, когда прибегает совершенно расстроенный человек со словами: «Я купил дорогущую иглу, поставил любимую пластинку, а она только шипит и трещит, а звук как из трубы».

К сожалению, до начала 30-х годов прошлого века не существовало жесткого стандарта и на размер канавки грамзаписи. Но, к счастью, одно обстоятельство сыграло нам на руку: фирм-производителей резцов было всего несколько в мире, да и снашивались резцы при нарезке восковых мастер-дисков не быстро.

Конечно же, технология обработки резцов совершенствовалась, но, даже не имея стандартов, все производители резцов придерживались примерно одинаковых размеров. И здесь можно с уверенностью сказать, чем старше грампластинка, тем шире в ней канавка. Ширина канавки грамзаписи, начиная с конца XIX века до конца 20-х годов XX века, изменилась ненамного.

Попытки проиграть долгоиграющую грампластинку патефонной иглой (а) и патефонную пластинку иглой для долгоиграющих грампластинок (б).

Как уже отмечено, размер канавки у долгоиграющих и патефонных пластинок отличается существенно, поэтому проигрывать долгоиграющие грампластинки иглами, предназначенными для патефонных, нельзя, и наоборот, нельзя проигрывать патефонные пластинки иглами для долгоиграющих пластинок.

И в том и в другом случае результат будет удручающим, и существует вероятность испортить грампластинку. Все производители предлагают специальные иглы для проигрывания долгоиграющих и патефонных грампластинок. Универсальных моделей не существует.

В конце 80-х годов прошлого века все производители предлагали также наборы игл разного диаметра. В настоящее время фирма Stanton решает вопрос о возобновлении выпуска таких наборов, но реально производит и предлагает такой набор сейчас только фирма Grado.

Он состоит из 5 конических игл диаметром 2 ~ 4 мкм (с шагом 0,5 мкм), предназначенных для проигрывания патефонных грампластинок. Ранее эта фирма предлагала подобный набор эллиптических игл, однако в настоящее время производство свернуто из-за высокого процента выбраковки.

Во время беседы на эту тему с владельцем компании я узнал, что, вероятно, производство возобновится, однако цена будет существенно увеличена, поскольку поставщики и огранщики алмазов повысили расценки на свою работу.

Принято указывать либо диаметр закругления (для конических игл), либо большой и малый размер (для эллиптических игл). Однако многие производители указывают величину в условных единицах.

Так, например, набор сменных игл Grado имеет маркировку от 2.0 до 4.0 µ. Но, если принять µ (в данном случае) за микроны — получается несоответствие. Ширина канавки патефонной грампластинки около 63 микрон. Возможно, в данном случае µ означает доли дюйма? Другое предположение может звучать так: на самом деле 2.0…4.0 — это не что иное, как 62…64 микрона. Возможно, первая цифра отброшена для простоты. Выяснить, что же на самом деле имел в виду производитель, пока не удалось. Тем не менее, иглы действительно подходят для проигрывания патефонных грампластинок, как и заявлено производителем, и дают прекрасные результаты в сложных случаях, когда требуется подбирать иглу для получения качественного воспроизведения.

Фирма Shure указывает размеры своих игл в микронах. Так в маркировке игл для проигрывания патефонных грампластинок указан диаметр закругления 63 µ, 64 µ и 65 µ (в разных моделях).

В справочной информации Denon, Gold Ring, Ortofon, Stanton и других производителей головок и игл размеры игл тоже зачастую указываются в условных единицах.

Очевидно, выбор падает на головки с магнитным преобразованием колебаний в электрические сигналы. Они делятся на два конструктивно разных типа.

Первый — с движущимся магнитом (коммерческое название — Moving Magnet или сокращенно MM). В головках этого типа обратный конец иглодержателя является магнитом, который совершает колебания вблизи полюсов катушки индуктивности, наводя в ней электрические колебания.

Второй — с движущейся катушкой (коммерческое название — Moving Coil или сокращенно MC). В таких головках к обратному концу иглодержателя жестко приклеена катушка из тончайшего провода. Она находится между полюсами мощного постоянного магнита. Таким образом, при ее колебаниях в полюсах магнита в ней наводятся электрические колебания.

В чем же преимущества и недостатки первой и второй конструкций?

Благодаря тому, что в конструкции MC катушка, жестко связанная с иглодержателем, состоит всего из нескольких десятков витков провода, суммарная масса всей системы незначительно увеличивается по сравнению с массой системы «игла-иглодержалель-подвес». В современных звукоснимателях ММ-типа масса магнита тоже не превышает миллиграмма, но все равно она немного больше, чем масса катушек, применяемых в конструкциях МС. Следовательно, общая инертность системы у звукоснимателей ММ-типа несколько больше.

Также существенно то, что конструкция звукоснимателя МС-типа не позволяет использовать сменные иглы. МС-звукосниматели гораздо сложнее в производстве (а следовательно, и дороже), по этой причине при износе иглы многие производители предлагают пользователям отсылать звукосниматель на завод, где на него устанавливается новая игла взамен изношенной.

При записи с грампластинок для последующей реставрации, при использовании головок МС-типа придется приобрести несколько экземпляров с разными иглами.

Как видим, оба типа головок имеют свои достоинства и недостатки. Дать конкретный совет, чем же пользоваться, — довольно затруднительно. Выигрыш в звучании при использовании головок МС стоит существенных финансовых вложений. Например, если приличная головка ММ стоит около 250 долларов, то головки МС такого же класса стоят 500 и даже 900 долларов.

Как правило, головки МС комплектуются только иглами суперэллиптической формы или формы «микроребро».

Несмотря на то, что научные разработки в области производства головок для проигрывателей грампластинок уже почти не ведутся, производители все же выпускают на рынок новые модели. Так за последние пару лет на рынке появились новые головки ММ-типа с уменьшенной индуктивностью катушек.

Снизить этот показатель удалось за счет использования проводов из биметалла с очень низким сопротивлением и применения новых неодимовых магнитов. Таким образом, звучание этих головок существенно приближено к звучанию МС-головок. При этом их стоимость выросла не более, чем на четверть, по сравнению со стоимостью предыдущих моделей.

Головка звукоснимателя Grado, модель Prestige Gold, со сменной эллиптической иглой для проигрывания патефонных грампластинок.