聲音的無上幻覺: 淺談盤帶重播(二)

2018年3月20日星期二

淺談盤帶重播(二) - RTR Transport

Studer A820 - best tape transport design!

Studer A820大概是盤帶機中磁帶傳送機制最複雜的設計. 所下的工本可能也是最重的. 不過說實話, 我對於A820為何需要如此複雜龐大的Transport, 目前仍然是一知半解. 當然, 各家旗艦設計都有各自獨到的know how. 而且從重播(reproduce)的角度和錄音(record)的角度來看, 其實是不太一樣的.
或許我先類比一下大家熟悉的黑膠播放系統, 大家會比較容易理解磁帶傳送機構所扮演的角色. 第一是資料是紀錄在磁帶之上, 所以磁帶的角色就相當於黑膠唱片; 第二是黑膠重播需要唱頭轉換震動資料, 在盤帶機之中, 也需要磁頭來做磁電轉換; 第三是盤帶機的Transport就相當於黑膠重播系統的唱盤與唱臂, 負責磁帶資料穩定的傳送. 最後大家要知道的另一個差別是, 盤帶機中的磁頭是不會動的, 而唱頭會隨著唱片溝槽由外向內移動. 因此大家就不難理解盤帶的磁帶傳送機構為何如此重要!! 因為磁頭對於磁帶資料的解析與讀取能力, 就取決於磁帶能夠多穩定的傳送經過磁頭! 以Studer為例, 從入門到旗艦機種, 在同一個時期內, 事實上搭配的磁頭都是"一樣"的; 例如, Studer最後一代的A807/810/812/816/820, 所搭載的磁頭都是Studer最後一代的318系列; 而早期的A80/B67, 都是316系列.
就好比印刷, 假如紙張的傳送無法穩定, 你如何能夠奢望印刷的解析度與品質能夠有多好? 而這個"穩定", 正是決定A820/816等級的Master Recorder(或是其他各家的Master Recorder)與"一般"的盤帶機的巨大差異所在. 因為磁頭是不動, 甚至是一樣的, 所以磁電轉換輸出的品質與解析度其實取決於磁帶傳送的能力. 而這個能力, 從工程上的的角度來看, 其中一個就是WOW & Flutter, 也就是抖動率.
當然, 抖動率也沒有這樣簡單. 事實上, 抖動率的標準量測也是有其限制. 因為標準上是只使用3150Hz來量測. 另外是flutter的來源有很多, 不一定只有來自馬達. 例如scrape flutter. 所以大部份的盤帶機在錄音頭和播音頭之間都會有所謂的"Scrape flutter idler/roller". 請見下圖.

Flutter idler between record and repro heads (Nagra T Audio)

因為磁帶只要經過不動的表面(如磁頭)都會有scrape flutter的產生; 而且討厭的是這樣的scrape flutter會串入以及污染磁帶上的音樂訊號. 也因此各家傳動機構(transport)就必須非常小心, 也是各家的know how, 使用各樣的設計/placement, idler, 材料, 以及張力(tape tension)的控制來降低或是消除這樣的影響. 也就是要想盡辦法讓磁帶能夠穩定服貼的經過磁頭, 以得到最佳化的紀錄或是讀取.

TFK M15 head module (idler between record and repro heads)

而這個scrape flutter的影響, 在我優化我其中一台A80R成為reproduce only的configuration也得到印證. 另外一個最近的例子是, 改善了朋友的M15上的scrape flutter roller的異音(順暢度), 所得到音質的巨大改善! 而從scrape flutter的角度來看各家各式各樣的磁頭模組設計, 就不難理解有些人為何要搞到如此複雜! 例如TFK的設計. 請看下圖.

TFK M20 head module/configuration (Big idler before erase head
and small idler after repro head)

當然也有人走簡單化, 例如後期的Studer. 請看下圖.

Studer A820 head module (Idler between erase and record heads)

當然, 討論Transport mechanism, 磁頭模組只是其中一部分. 一套完整的Transport主要會有:
(1) Supply & Take up Motors
(2) Rollers & Guiders
(3) Tension sensor
(4) Capstan motor & pinch roller
(5) Head module
(6) Reel locking system (NAB, CINE/Trident, AEG)
基本上, 對於任何會影響磁帶傳送穩定度的因素都必須想辦法降低其影響. 因此, 由於目前我們使用的盤帶機都有一定的歲數. 機構上的老化是一定要重視的一個部分. 雖然當時使用的bearing與馬達都是高品質的物件, 但經過三四十年, 品質的劣化是必然的結果. 所以我會建議這些物件都必須要更換或是保養. 任何的異音或是雜音都是必須想辦法消除.......
我在此也不可能逐一討論(1) - (6)的影響,....我只能在此給大家針對transport mechanism的建議或是經驗分享:
(1) 小心任何會造成刮傷磁帶的可能 - 要發現自己的機器會不會損傷磁帶其實不難, 如果發現機器磁路(Tape path)上會出現磁粉散落都要注意. 磁路經過的零件表面是否表面光滑不會有刮傷的風險? 以及清潔時是否有特別的位置或是零件比較容易髒污. 這些都是第一個必須被處理的項目. 一般機器都會有所謂的tape lifter. 也就是在快轉倒轉時會將磁帶頂離磁頭的裝置. 這個部分要特別注意, 它刮傷磁帶的風險很大.
(2) 我的經驗告訴我, Take up Reel (右盤)的影響遠大於Supply Reel (左盤). 這可以理解是因為右盤比較接近Repro head, 所以任何的抖動或是不穩定都直接會影響播音的條件.
(3) Scrape flutter idler/roller因為距離播音頭非常近, 所以它的順暢平滑度非常重要. 一般機器保養都會忽略它. 所以強烈建議可以拆下做徹底清潔潤滑. 但要注意不要移動它的位置, 因為這與tape path的校準有關. 如果不熟悉, 可以請熟悉機構的朋友進行或是指導.
(4) 任何的roller (轉動件)有異音都不是正常的. 要想辦法消除它. 一般roller裡面都有bearing. 再好的bearing經過三四十年都會劣化, 裡面的潤滑油都會硬化裂解. 所以可以的話都必須更換. 不過更換bearing是不小的工程. 以A80為例, 全機共使用24顆bearing (不含馬達), 有兩種規格. 所以更換bearing還是委託專業人士進行比較妥當.
(5) 馬達的部分建議請專業人士進行.
(6) Pinch roller的品質非常重要. 因為它對速度的穩定有決定性的影響, 也因為它很靠近播音頭. Pinch roller的橡膠材質有學問, 軸心材質也很重要, 品質優秀的Pinch roller都不會便宜, 反而要小心太過便宜的貨品. 速度的穩定度在鋼琴上是最明顯的. 一放便知.
(7) Reel locking system (NAB, CINE, AEG): 這個部分其實有相當的影響, 只是一般人沒有什麼選擇. 同樣是NAB adapter.....Revox type或是TEAC type在聲音上就是會不同. 因為它們都會造成程度不同的抖動率的影響.