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認識唱臂


唱臂最主要的工作就是搭載唱頭,讓唱針拾取信號。

表面上看起來,唱臂並不直接涉及訊號的處理,

你愛用什麼材質 : 金屬、木頭、塑膠、碳纖維...

你愛用什麼形狀 : 直的、彎的、長的、短的...

都隨便你。

但實際上,要如何讓唱頭 (唱針) 的運動,能配合旋轉中的唱片,

並從唱片外圈到內圈,拾取最多、最正確的信號,卻是一門比轉盤深奧得多的大學問。

如果把唱臂比喻成科技業,那轉盤頂多只能算是傳統產業。

(所以,有能力設計、生產唱臂的廠商,比轉盤廠商,少很多很多)

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支點臂 Pivot Tonearm,就是以支點固定在轉盤的一邊,以圓周運動 (弧形) 劃過唱片。

說起來簡單,實際上卻有很複雜的物理學。

而且,如果去研究支點臂的運動過程,你會發現... 循軌誤差之大 (stylus path vs. tangent line),超乎想像。

既然如此,最理想的唱臂,必定是... 直 (正) 切臂 Tangent Tonearm / Linear Tracking Tonearm

但若直切臂果真如此 "完美",為何音響界大老 HP、黑膠專家 Michael Fremer 不獨鍾直切臂 ?!

為何 Tas、Stereophile 器材榜單上,不是直切臂完勝 ?!

為何諸多只適用支點臂的轉盤,如 Linn LP12 等,至今還能興盛 ?!

參考 唱臂的抉擇 - 直切臂

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支點臂雖不完美,但有種種的因素,讓支點臂得以存在。

(正如黑膠雖不完美,但種種的因素,讓黑膠得以在光碟時代活下來)

以下,我們都是針對支點臂來討論。

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長度 Length

短臂 Short Tonearm vs. 長臂 Long Tonearm

循軌誤差會導致唱針和唱片溝槽不能直切,無法很順利的在 V 字形的音溝中行走,造成失真或破音。

為了讓這種問題減到最低,有一種 "不得已" 的作法... 在唱臂的長短上作文章。

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長臂上的唱頭,在唱片上行走的距離 (弧形),與短臂相同。

當唱臂越長,所劃成的圓就越大,

而圓越大,等距的弧形所佔圓周的比例就越小,就可以越趨近直線 (直切)。

所以... 長臂的循軌誤差,得以比短臂小。

不過,可不是隨便找一支長臂來,就能達成此目標,

長臂必須安裝、調整得比短臂更仔細,否則誤差、失真可能反而會更大。

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長臂雖有其優點,但附帶產生的缺點也不少...

1. 隨著唱臂加長,自然需要較大的安裝面積 (較大的轉盤)。

2. 唱臂越長,物料越多,就越沉重,反應就越不靈敏。

3. 生產數量較少,導致平均成本較高,價格往往比短臂高許多,顯得非常不合理。

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不管如何,為了廣泛適用大多數轉盤,市面上還是以短臂為主,以 9 吋 (有效長度約 230 mm) 為標準。

如 : Ikeda IT-345 / SME 3009 / Ortofon RMG-212

而長臂通常以 12 吋 (有效長度約 305 mm) 為主。

如 : Ikeda IT-407 / SME 3012 / Ortofon RMG-309

另外,還有少數的 10 吋臂 (約 250 mm) 、14 吋臂 (約 355 mm) 等等。

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有效質量 Effective Mass

輕質量唱臂 Low Mass Tonearm vs. 重質量唱臂 High Mass Tonearm

唱臂的有效質量 "不是" 指整支唱臂的重量,而是指會移動部份的質量。

有效質量需要經過實驗,精密測量後才能得到,我們是沒瓣法自己算的。

參考 唱臂的抉擇 - 支點臂

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形狀 Shape

曲臂 Curve Tonearm vs. 直臂 Straight Tonearm

為了縮小實際循軌位置與正切線的角度差距,支點臂有一個必須的設計,那就是...

唱臂的前端 (裝唱頭的部份),"都必須" 往內歪一個角度,這就是所謂的... 加入補償角 (Offset angle)。

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曲臂,是臂管順著唱頭安裝的部份 (唱頭蓋),再彎回來,

因此便自然呈現彎曲,通常有 J 型,或 S 型,或弧型 。

而直臂,雖然臂管是直的 (我們可簡稱為 I 型),但實際上,唱頭安裝的部份,還是得往內歪。

因此,嚴格來說,除了直切臂,並沒有全然的直臂。

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有人較喜歡直臂,或近期較流行直臂,是因為...

1. 長度較短,質量較低,可以較靈活。

2. 結構較簡單,較容易製造,也較容易控制共振。

當然,實際表現如何,還是得依個別產品的設計而定,

消費者不必拘泥於一定要直臂,或曲臂。

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支點 Pivot / 軸承 Bearing

單支點 Uni-Pivot vs. 多支點 Multi-Pivot

既然是支點臂,當然會需要支點來支撐。

支點不是就一個嗎 ?! 怎麼還會有多個 ?! 為什麼會需要多個呢 ?!

其實,稍微想一想,你就會懂了...

唱臂在運動時,會隨著唱片上下垂直移動,以及順著溝槽從外到內的水平移動。

單支點雖然可以讓垂直及水平移動都很靈活,但唱臂容易左傾右斜,連帶唱針不是偏左 (聲道),就是偏右 (聲道)。

如果改成多支點 (通常是双支點),

雖然可以穩定唱臂的水平,但卻造成水平移動不是那麼靈活。

所以,大致上來說...

單支點 : 靈活,但較不穩定。

多支點 : 穩定,但較不靈活。

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用來說明單支點與多支點優缺點的最佳實例,就是...

Morch DP-6 (不包括 UP-4),或 Sme 3009 / 3012。

它在水平移動上,採用單支點,可以有水平移動的靈活,

但是在垂直移動上,採用雙支點,可以保有垂直移動的靈活,又有水平的穩定。

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實際上,支點和軸承,是一體兩面的東西。

唱臂要設計成單支點,或多支點,就必須考慮軸承的選擇,

或者該說,選擇用什麼軸承,就會變成什麼支點。

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軸承 (俗稱 : 培林),是用來保持軸的中心位置,及控制運動的重要機械元件,

在各領域都有重要應用,方式、材質也有很多種。

而常使用在唱臂上的,包括 :

單點軸承 Point Bearing

滾珠軸承 Ball Bearing / Race Bearing / Roller Bearing

刀鋒軸承 Knife Edge Bearing

平衡環軸承 Gimbal Bearing

等等...

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軸承,是唱臂的核心,

比長度、形狀、阻尼、平衡... 都來得重要。

只是,涉及複雜的機械結構及物理學,不是相關領域的人,並不容易懂,

而且各家廠商有其獨門密技,很難一概而論,

所以,並不建議一般人去研究。

唯一比較簡單的,就是...

所謂的單支點唱臂 Uni-Pivot Tonearm,採用的一定是結構最單純的單點軸承。

而使用其它軸承,或混用兩種以上軸承的,都不能稱為單支點唱臂。

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另外,值得注意的是... 軸承經過長年累月的操作,容易老化,或磨損,

而且從唱臂的外表,無法得知其狀態。

所以,買二手唱臂、古董唱臂時,要特別小心。

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阻尼 Damping

這裡所說的阻尼,並非指在唱臂材質 (尤其是臂管) 上,採用特殊的阻尼物,如碳纖維、特殊金屬、特殊複合物等。

而是指... 在軸承結構中,設計有 "阻尼物",靠著流體阻力、摩擦力等,以藉此穩定軸承運作,降低共振。

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最常見的,就是設計有 "阻尼油槽",而此種唱臂,便通稱為... 油阻尼唱臂 Oil Damped Tonearm。

有阻尼油槽的優點,除了可以保持軸承運作時的滑順,

而且,若唱頭和唱臂無法達到適當的共振時,還可以靠阻尼油 (矽油 Silicone Oil) 的多寡來協助,相當好用。

如 : Graham Phantom / Jelco SA-750D / Morch DP-6

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平衡 Balance

靜態平衡 Static Balance vs. 動態平衡 Dynamic Balance

常有新手以為... 動態平衡臂一定較佳,或較高級。

其實,並非如此。

不論靜態或動態平衡,都是為了同一目的... 針壓。

只是作法不同,各有其優缺點。

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一般常見的唱臂以 "靜態平衡" 居多。

其特色是唱臂後方有一個平衡錘,用以保持支點兩端 (唱頭到支點,支點到平衡錘) 的平橫狀態。

其調整的方法,如下...

1. 把唱頭 (不含保護蓋) 裝上唱臂後,把唱臂移出托架。

此時,唱針極容易撞到轉盤,千萬注意 ! (如果可以,可先把轉盤部份移走)

2. 在唱臂懸空的狀態,調整平衡錘的位置,直到支點兩端受力相同。

此時,唱頭部份不會往下沉或上揚,唱臂管和盤面保持平行。

3. 將此時平衡錘上的刻度盤歸零,也就是設定此時針壓為 0。

歸零後,平衡錘不可再移動,刻度盤也不可再轉動。

4. 然後,必須讓唱頭部份下沉,唱針才能觸碰唱片溝槽,讀取訊號,

所以必須依建議的針壓,旋轉平衡錘至刻度盤指示的數字,讓唱頭達到一定的針壓。

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此平衡狀態是根據唱臂在 "靜態" 時所調整出來的,所以稱為 "靜態平衡"。

優點 : 結構簡單 (比較便宜),物理特性自然而且穩定。

缺點 : 比較在乎唱片的水平,如果忽上忽下,針壓等於隨時在改變的狀態。

如 : Sme 3009R / Tri-Planar Precision / VPI JMW-9

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"動態平衡" 則是不管支點兩端的平橫狀態,僅靠唱臂內部的彈簧或磁力控制,由唱臂旁邊的撥盤調整,硬性施加一定的壓力。

優點 : 調整容易,針壓不會因為唱片的彎曲不平而變化。

缺點 : 硬性加壓可能對唱片造成傷害,而且用彈簧或磁力,免不了有精確、老化的問題。

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但 "動態平衡" 真的可以不管支點兩端平橫狀態嗎 ?!

同一支唱臂,裝上一個較重的唱頭,或一個較輕的唱頭,

若唱頭的建議針壓相同,則施加的針壓相同,這樣對嗎 ?!

這顯然不太合理...

所以,有人想出 "半動態" (現在都通稱 "動態") 的點子。

先用平衡錘來做唱臂二端的平衡工作 (平衡錘只有在唱臂歸零時才會用到,所以沒有刻度盤),

再用彈簧或磁力來施加針壓。

如 : Ikeda IT-407 / Linn Ekos SE / Rega RB300