再談ball bearing正切臂(二) – Best linear tracking arm?

Two Cantus

延續上一篇ball bearing正切臂的DIY…近日來的思考, 我認為最理想的正切唱臂的形式應該是馬達伺服驅動的方式!  也就是類似Goldmund, Rabco的方式.

不管是Air bearing或是ball bearing的方式, 其實兩者基本的形式是差不多的, 只是兩者軸承的方式不同.  而馬達伺服的方式, 卻是以馬達主動帶動唱臂carriage, 再加上光感應系統偵測唱頭循軌的方向以及速度.  那為什麼我會認為馬達伺服會比較好?  說實話, 雖然Goldmund T系列的正切臂從我開始懞懂玩音響以來, 一直是我的dream arm, 但這類型的唱臂, 我沒有用過, 也沒有實際聽過(手上倒是有一台老哥收藏的Revox B-790).  我會認為這是理想的正切唱臂形式, 可以從幾個角度來看:

Cutterhead

第一, 刻片機的方式就是馬達伺服的方式.  在刻片機的情況下, 問題可能會比較單純.  因為Lacquer本身應該是平的, 而且不會有偏心的問題.  所以刻片機的唱臂可以很”單純”的以穩定的速度移動.  不過刻片與重播其實是兩回事, 只要重播唱針的角度以及位置可以接近當時刻片針的狀況, 主動式(馬達伺服)或是被動式(Air bearing或是ball bearing)的carriage, 理論上在這個上面並沒有決定性的偏好.

第二, Carriage是怎麼移動的?  一張唱片從外表上看, 雖然看似密密麻麻的圓圈, 其實給唱針在走的軌道從頭到尾就是不間斷, 不斷往圓心接近的一條軌道.  也就是這樣, 唱針一直受到一個往內的推力, 進而帶動carriage往圓心方向移動.  當然這是指被動式的carriage.  這時候, 我們必須細看唱臂與唱頭之間的關係:  唱頭的本體是鎖定在唱臂之上, 而唱針與針桿是藉由 damping的rubber與唱頭本體結合; 而rubber本身是有彈性的, 不同於機械鎖附固定的方式.  所以針尖(針桿)受到往內的力量時, 會使得rubber產生變形, 進而產生推動carriage的力量(恢復力). 

MC cartridge

這時值得探討的部分就出來了: 因為針桿的最後方就是發電線圈或是磁鐵(MC/MM; 此時先不看Decca唱頭特殊的發電結構), 而唱頭發電的原理就是針尖的在唱片溝槽的移動與震動, 透過針桿帶動發電結構在唱頭的磁力系統中產生電流.  所以rubber因為針尖向心力所產生的變形必須要夠小, 否則此時針桿/發電系統就會是偏斜的.  甚至產生可聽到的失真.  支點唱臂有抗滑機構可以調整, 對被動式的正切臂來說, 這似乎是一個無解的問題.  如果再加上偏心嚴重的唱片.  這個問題就更精彩了, 因為rubber在瞬間轉折時所承受的力量(變形量)會更大.  所以我個人使用Cantus的經驗裡, 它的tracking能力的確受到唱頭damper的狀況的影響.  也有聽說過, 正切臂從外圈唱到內圈, 音場會有漂移的現象.  因為內外圈時, 針尖感受的”向心力”是有差異的.  或許我的系統還不夠敏感(也或許因為Decca唱頭硬調的懸吊系統), 這樣的音場漂移現象, 我個人不太能感覺到.  所以馬達伺服的主動式carriage, 只要它的伺服控制夠精密以及敏銳, 理論上, 它無須借助溝槽對針尖產生的”向心力”來帶動carriage, 反而是利用馬達的帶動, 主動地維持carriage與唱片溝槽同步的移動.  如此將對damping rubber受到”向心力”所產生的變形降到最小.

第三, 移動質量或是有效質量.  只要唱片轉速維持固定, 理論上, 類似針尖所感受的”向心力”大小是會差不多的.  所以carriage的移動質量就是下一個必須考慮的因素.  考慮被動式正切臂動作的原理, carriage的移動質量(有效質量)應該是要愈輕愈好, bearing愈靈敏愈好.  如此對唱頭damping rubber的”負載”也會愈小.  但這一點在ball bearing正切臂似乎是比較不利的. 

Jubilee & Cantus carriage

在此以Clearaudio為例, 它整個carriage不含唱頭的有效質量就超過40g!  我的 Cantus 的carriage(不含唱頭)在原廠的設定下是24g左右(不過為了搭配Decca SC4E, 我必須加上額外的配重; 連SC4E時, 我的carriage重約42g; 而SC4E本身重13g).  以移動質量的觀點來看Cantus, 就會瞭解, 設計者為了降低carriage的質量其實已經極簡化它的設計. 

Bergman

我又查了一些資料給大家參考: air bearing的Bergman是11g,  Thales Simplicity是19g, Thales The Original是12g.  可以看得出來, air bearing在這裡是有相當的優勢的.  出乎意料的是看似複雜的Thales Original, 它在特殊Mg臂管的加持, 有效質量可以做到12g.  難怪乎我聽Simplicity, 驚訝於看似複雜的軸承結構卻又有如此靈活的表現!  11~12g的有效質量大概也是頂級支點唱臂必須達到的目標, 我查過SME V, Triplanar, Brinkmann的唱臂, 它們的有效質量都是落在這個範圍.  12.1”的Brinkmann重一些是14g.  當然, 唱臂設計是許多因素的考量, 加上自家頂級唱頭後, carriage重達約56g的Clearaudio statement, 似乎也沒人敢說聲音不好.  但有效質量愈大, 對唱頭damping rubber的”負荷”愈大, 這在被動式的唱臂上是物理的事實.

Thales Original; Surprising low effective mass it has

其實, 對於有效質量的看法, 市面也存在許多不同的設計.  像是Dynavector的DV507.  它雖然是支點唱臂, 但是它的設計訴求卻是希望有較高的水平有效質量以控制唱臂的共振, 而以更輕的垂直有效質量來得到更好的循軌.

那對馬達伺服的正切臂來說呢?  以同步循軌的觀點來看, 它沒有以上提到的carriage有效質量的問題.  在理想的狀況下, 可以想像它其實是一支只負責垂直運動的支點唱臂!  甚至從某個角度來看, 它的水平有效質量是”無窮大”.

其實唱臂設計的理論五花八門, 其中至少包含機構力學, 材料學再加上共振的處理.  所以無須訝異每年總是會冒出一些令人眼睛一亮的新唱臂.  不過, 我想要瞭解唱臂設計的邏輯, SME V的這一篇應該是必讀的.  太多的變數互相影響, 所以也不能單獨拿出其中一項來評斷一隻唱臂的好壞.

就好像問有沒有世界第一的音響一樣, 世界最好的唱臂這個問題應該也不會有一致的答案.  甚至縮小問題來看, 正切臂是不是一定會好過支點臂的設計?  恐怕這個問題就已經難以回答.  以實際播放唱片會遇到的情況來看, 幾乎每一張唱片都會有的偏心, 平整度來看, 由於過高的有效質量對唱頭damping rubber的老化是比較不利的, 我會傾向輕質量高剛性的carriage的設計.  但在ball bearing形式的正切臂來說, 要得到接近air bearing, 或是支點唱臂的有效質量, 是非常不容易的, 甚至是不太可能的.  以聲音重播的角度來看, 輕質量carriage是否會比較好?  我想也不一定, 否則Clearaudio就不用混了.

或許世界最好的正切唱臂就是這一隻獨一無二, 全世界就只有一隻prototype的Goldmund T8 (可能也沒有人聽過, 哈).  我的理由是接近理想同步循軌的電子伺服馬達控制, 在目前的技術上是有機會達到的.  這或許也是這隻T8看起來如此”壯觀”的原因!  該奇怪的是, 為何除了Goldmund, 沒有其他人進行這樣的設計?  所以Revox B790聽起來到底如何?  這是我目前最好奇想要知道的.