此文最近更新于 2020 年 06 月 01 日 ,由于某些文章具有时效性,如若发现请留言告知。

在黑胶系统的搭建或选购过程中,对于新手很容易忽视唱头的重要性,但是黑胶这个前端系统的最前端就是唱头。有可能花很高的价格买了黑胶唱机,声音却还不如 mp3,声音刺耳,播放到最后一轨齿音严重。究其原因有很多,但很有可能就是源头出了问题,也就是唱头本身的素质以及唱头的调校。

唱头为什么这么重要,这还要从黑胶的回放原理说起。

电子显微镜下的唱针和黑胶纹路
电子显微镜下的唱针和黑胶纹路

大家知道黑胶上的声音信号是模拟的,由一圈一圈的沟槽构成,沟沟坎坎的疏密和深浅决定了唱针的运动,通过电磁感应,将唱针运动引起的磁场变化转换成声音的电信号,所以唱针如何更精准的沿着沟槽运动决定了声音信号的准确与否。没有那金刚钻,别揽那瓷器活就是这个道理,那么如何选择唱头这个金刚钻呢?当然不能只看价格,因为不同的厂家市场定价策略不同,有的靠牌子就要收你入门费,给你高端大气上档次的心理满足感,而实际就是廉价唱头的马甲,有的真是好听不贵,简直是在做慈善。

下面,我们就看一下唱头的指标,一项一项的说明,从技术的角度看看如何选择唱头。

这里以铁三角的 AT-VM750SH 为例:
Type: Moving Magnet
Frequency Response 20-27,000 Hz
Channel Separation 30 dB (1 kHz)
Channel Balance 1.0 dB (1 kHz)
Vertical Tracking Force 1.8-2.2 g (2.0 g standard)
Stylus Construction Nude square shank
Recommended Load Impedance 47,000 ohms
Output 4.0 mV (at 1 kHz,5 cm/sec)
Stylus Shape 2.7 x 0.26 mil Shibata
Cantilever Aluminum tapered pipe
Mount Half-inch
Replacement Stylus VMN50SH
Coil Impedance: 2,700 ohms (1 kHz)
DC Resistance: 800 ohms
Load Capacitance: 100-200 pF
Coil Inductance: 460 mH (1 kHz)
Static Compliance: 40 x 10-6 cm/dyne
Dynamic Compliance: 10 x 10-6 cm/dyne (100 Hz)
Vertical Tracking Angle: 23°
Dimensions: 17.3 mm (0.7") H x 17.0 mm (0.7") W x 28.2 mm (1.1") D
Weight: 8.0 g (0.3 oz)

1. 类型(Type)

包括动磁、动铁、动圈,也就是所谓的 MM、MI、MC,切割磁力线的方式不同,基本高中物理就可以理解。

动磁就是唱针杆带动着磁铁,与固定在唱头中的线圈相对运动,引起磁力线切割,产生比较强的信号电压。由于工艺简单,唱针可更换甚至通过换唱针升级,入门唱头价格便宜,得到了初学者的欢迎。缺点是磁铁的质量比较重,唱针运动负荷比较大,高频响应没有后面说的动圈好。

动圈由于是线圈绕在唱针末端,工艺复杂,需要人非常精细的操作,价格高昂。由于是轻量的线圈直接运动,可以方便得产生更细微的泛音信号,被高端玩家追捧。

MC 唱头的缺点也是显而易见的,为了减少唱针上的重量,方便巡轨运动,线圈不能缠绕太多,所以导致电压信号比较弱,最终需要变压器升压或者带 MC 输入的唱放来多一级放大,总体成本就变得更高,话说回来对于发烧友来说可玩性也就更高。另外一个缺点就是不能方便的换唱针,唱针到了寿命之后,只能购置新的唱头或者找专业人士做 retipping,在唱针上装新的钻石,同样成本很高,而且声音风格有可能就改变了。于是有了一个中间的角色,动铁唱头。它兼具动磁的信号强,可换唱针的优点,同时唱针带动的质量较轻的铁芯运动产生电信号,可以得到像动圈那样的细节(按照动铁代表歌德的说法)。

随着技术的进步,动磁与动圈的差距也在缩小,一些高端的动磁唱头同样可以回放出媲美动圈的细节。

2. 频率响应/频响(Frequency Response)

这个比较容易理解,就是能够回放出来的频率范围,越宽自然越好,但是只能反应一方面的指标,具体哪个频段反应是否正确,音染大小,还是要看不同厂家的调音。有一个适合自己的声音风格是最重要的,所以不能一味的追求频响。20~20kHz 基本就满足了听音要求,有的厂家给出很宽有可能标尺不同。

3. 声道分离度(Channel Separation)

对于立体声唱头,一根唱针要同时拾取左右声道信号(唱片纹路中靠中心那边是左声道,靠外圈的是右声道),难以避免的会产生 cross talk,也就是左右声道的串扰。这个指标的计算方法就是输入一个单声道信号(通常是1kHz,也有厂家额外给出 10kHz 的),比如只有左边有信号,右边是静音,左边信号和串到右声道信号的比值(单位 dB) 就是这个分离度。

这个指标越高,代表着串扰信号越低,分离度越高,会体现到声场越大。影响这个指标的因素包括唱针上钻石的形状,针杆的材质,以及内部线圈,磁铁的工艺。20dB 以上是个最基本的要求,30dB 就是很高的指标了。

4. 声道平衡度(Channel Balance)

顾名思义,就是左右声道输入相同情况下,输出电压是否均衡,由于工艺误差,左右声道的均衡度要满足一个最低要求,比如 2dB 以内或者 1dB 以内。唱头越高端,这个数值应该越小,这个数值控制在很小会对后面的唱头调较帮助很大,因为平衡度误差越小,你调校的结果就越准。

5. 针压(Vertical Tracking Force/VTF)

唱针正确巡轨所需要的针压范围。针压过小,会导致唱针巡轨错误,声音发飘,甚至跳针,针压过大,会导致声音很闷,并且过度磨损唱片,过小和过大都会对唱针和唱片造成破坏。所以一定要按照厂家推荐的范围进行设置,选择一个自己听上去舒服,并且在合理范围内的最低值,厂家也可能会给个中间的建议值(standard或者recommended),具体如何设置可以参考唱头调较这类文章。

针压并非越小越好,针压的大小与唱针形状,针杆悬挂的软硬度都有关系,就像超跑悬挂设计为的是速度和操控,舒适度并不一定比家庭车好。像陶瓷唱头这种针压 5g 左右的确实是需要避免的,通常手提的一体机唱机会采用这种唱头。

6. 唱针构造方式(Stylus Construction)

Stylus Constrution 指的是唱针上的钻石如何安装在唱针杆上,钻石镶嵌的方式有 bonded、nude,也就是粘合还是一体。如果是 bonded,就是唱针钻石粘合到一个针杆的底座上面,这种方法方便制作,但是由于增加了唱针的质量,声音要劣于后面说的 nude 也就是一体安装,也就是直接将唱针钻石安装在唱针尖端的孔中。

7. 建议负载阻抗(Recommended Load Impedance)

这里指的是和一款唱头匹配的放大器的输入阻抗,通常是 47Kohm, 提高或者减少这个阻抗会影响频响曲线,增强或者抑制某个频段。有人通过在唱放输入端子上并联或者串联电阻来完成调节唱头频响风格的目的。

8. 输出电压(Output)

在 1kHz 一定输入信号强度(cm/sec)的情况下,所测得的输出电压,唱头的电压用毫伏 mv 表示。动磁和动铁以及高输出动圈的输出电压都在个位数,5mv 以下,7mv 就有点太高了,甚至会将唱放过载,产生失真。大部分动圈唱头的输出在 0.x 毫伏 mv,所以需要额外的升压变压器(Step-up Transformer)或者唱放的 MC 输入。在选购唱放的时候要看唱放的输入灵敏度是否满足唱头的输出要求。

9. 唱针形状(Stylus Shape)

这是影响唱针性能的一个重要属性。为了完成最准确的拾取轨道内的信号,唱针形状一路下来经历了圆形(Conical/Spherical),椭圆(Elliptical),超椭圆(Hyper Elliptical),线形(Linear Contact/Shibata),微线形(Microline,Mircoridge,SAS)。这里的形状是唱针橫截面的形状, 针形越做越小,为的是更深入的贴合音轨内壁,拾取最微小的细节和最稳定准确的巡轨。下图就是这些唱针形状的对比图:

唱针形状

1. Spherical 2. Elliptical 3. Shibata 4. Hyper elliptical 5. SAS (Special micro ridge type)
1. Spherical 2. Elliptical 3. Shibata 4. Hyper elliptical 5. SAS (Special micro ridge type)

唱针形状

同时,由于线形和微线形的更细的两侧形状,可以最大程度的减少内圈失真(Inner Groove Distortion/IDG)。因为唱片内圈由于线距离变短,但是需要刻入与外圈同样单位时间的信号,所以音轨空间狭窄,频率越高,空间越狭窄,传统的圆形和椭圆形在此时如果音乐高频部分较强,就会出现徇轨错误(参考下图),导致失真,听起来非常刺耳。线形(Line Contact,Shibata),微线形(Microline/Microridge)基本会完全消除此类问题,高端唱头几乎无一例外都选择了上述针形,当然压片质量和 master 也是另一个因素,再好的唱针也无能为力了。

圆形唱头理论上在唱片开头已经有可能出现失真了,20kHz 属于极端情况。
圆形唱头理论上在唱片开头已经有可能出现失真了,20kHz 属于极端情况。
可以看出两侧弧度半径越小,循轨越准确。
可以看出两侧弧度半径越小,循轨越准确。

主流圆形唱针尺寸包括: 0.6mil,0.7mil

主流椭圆唱针尺寸包括:0.4x0.7mil,0.3x0.7mil,0.2x07mil 被乘数为两侧弧度半径,乘数为前后弧度半径

主流超线形唱针尺寸:0.1x3mil

1mil = 0.001 inch

也就是唱针横截面扁,越有利于抓取信号和循轨。

10. 针杆材质(Cantilever)

针杆是将唱针运动传递给磁铁,线圈的装置,所以它的优劣也决定了信号回放的准确程度,它是唱头的另外一个关键因素。对于针杆的要求就是要轻,硬度满足精准传递震动的要求。

最常见的材质是铝(Aluminum),因为它既轻又便宜,也有增加强度的铝合金材质,更高级的是又硬又细的硼(boron),铍(berylium,已被禁用)还有蓝宝石(sapphire)和红宝石(ruby,注意这是针杆材料,不是所谓的红宝石唱头),现在还有人用某种仙人掌刺(Cactus)达到以上材质性能的,再高级一点就是对上面材料再镀层金。

质量越轻的针杆越容易回放更多的细节,所以归根到底,不管是针尖还是针杆都在减轻重量以达到更快速自由运动使低频下潜深,收的快,高频延展好,声道分离度高。这也就是为什么采用了高级唱针形状,针杆材质的高端唱头,技术指标也就更高,当然制造成本也就跟着上去了。

11. 安装类型(Mount)

唱头的安装类型包括 P-mount 即插型比如 T4p,½ inch Mount(Universal Mount)也就是需要唱头架用螺丝安装的类型。前者多见于 80 年代入门的傻瓜唱机,因为方便更换,不需要调校,达到了即插即用,但 T4p 唱头选择有限,高端唱头较少。另外这种唱头也可以通过一个适配器安装到第二种类型的唱头架上。第二种类型就是最普遍的了,唱机上如果是带了唱头架,就可以换装各种 ½ inch mount 的唱头,升级潜力无限。

T4p
T4p
T4p 转 Universal 适配器
T4p 转 Universal 适配器

安装 T4p 到唱头架上的适配器,缺点是增加了唱头高度,会影响调整唱针切入角。

更普遍的唱头架安装方式

12. 更换唱针型号(Replacement Stylus)

动磁 / 动铁唱头可以更换磨损达到寿命的唱针,或者升级更好的唱针。这里的型号有可能有很多中,比如一些厂家同一系列的唱针可以在这个系列唱头上互换,提供了方便的升级路径。但是有的高端型号虽然物理尺寸和中低端相同,但是内部线圈材质纯度不一样,也不能完全通过替换高端唱针来实现升级到高端唱头的效果,但有提升是肯定的。

下面给出几种针形的唱针寿命参考:(来源 Jico 唱针官网)
Spherical / Conical - 150hrs
Elliptical - 250hrs
Shibata/Line contact - 400hrs
Microline/SAS/MicroRidge - 500hrs

注意,这里的小时数指的是到达这个时间,唱针在回放 15kHz 信号的时候已经会产生一定的失真了,并不代表唱针不能用了。不同的人要求不同,如果是完全到了不能听的程度,起码这个值要乘以二。

13. 线圈阻抗(Coil Impedance)

在 1kH z信号条件下线圈的阻抗大小,因为线圈容抗和感抗的关系,线圈的阻抗并不是直流电阻,在不同的频率下阻抗有所变化。

14. 直流电阻(DC Resistance)

在直流条件下,线圈的电阻,可以通过测电阻,来判断唱头声道的通断。动圈唱头电阻都在 100ohm 以内,所以注意测量的时候要选择较小的档位,不然有可能烧坏线圈。动圈唱头的阻抗匹配很重要,通常唱放的对动圈唱头的输入阻抗要达到唱头电阻的 10 倍以上,才能够平直的恢复频响,不然就会产生一些染色。

15. 负载容抗(Load Capacitance)

单位是皮法,对于动磁唱头非常关键,唱头需要的负载容抗指的是从唱头端子包括唱臂线,输出 RCA 线到唱放这一段的传输导线,以及唱放内部的输入电容的容抗值总和。

导线越长,容抗越大,所以最好将总容抗控制在唱头建议范围内,如果超过,唱头线圈感抗和负载容抗会产生一个谐振频率,落在 10k~20kHz 之间会使声音偏亮,落在下方会使声音发闷,理想情况下是落在人耳听觉上限之外。有的唱头则需要高一点的负载容抗,比如 Shure 的 M 系列和经典的 V15,需要 500pf,这就需要唱放提供可变负载容抗调节,高端一点的唱放就会具备。

一般的唱放会是 100pf,也有的唱放如剑桥的唱放是 220pf(对于需要低容抗的唱头来说就偏高了,有的人干脆拆掉它)。谐振频率计算器: http://www.hagtech.com/loading.html

16. 线圈感抗(Coil Inductance)

上面说到,负载容抗和感抗会计算出一个谐振频率,这个谐振频率是和线圈感抗以及负载容抗成反比的,所以线圈感抗越小,谐振频率就会落到越高的区域,人耳也就察觉不到,对声音的影响也就越小。线圈感抗一般是越小越好,但也有设计上就像让它染色给唱头调味的。

17. 静态和动态服从度(Static/Dynamic Compliance)

唱针读取唱片纹路的信号会产生上下震动,唱片也会由于高低不平而颠簸,唱头的唱针有一个由橡胶构成的悬挂系统,会带动磁铁或者线圈震动,有的唱头设计的服从度较低,这就类似于一辆汽车的悬挂系统,比较硬,有的设计服从度较高,悬挂较软。

软的悬挂舒适性更强,唱片颠簸影响较小,这就是高服从度即 High Compliance,相对的就是低服从度 Low Compliance。并没有孰优孰劣之分,关键是要和唱臂系统匹配,如果唱臂重也就是 high mass,就要搭配 low compliance 的唱头,这样才能罩的住。如果是轻质唱臂,则需要 high compliance 的唱头,这样唱臂才不会过度压抑唱针的震动,使得声音变闷。通常动圈唱头的服从度要低一些,需要配合重的唱臂和唱头架。这个配合的结果也会反映到唱臂的谐振频率上,落在 8~15Hz 为佳,过低就会使唱臂蹦起来导致跳针,过高就会影响音乐频段的信号。

怎么看服从度是高还是低呢,一般就看这个动态服从度,也是在一定频率的信号下测得。日本厂家和世界其他的标准不同,用 100Hz 信号,而其他厂家多用 10Hz 信号,100Hz 信号的结果换算到 10Hz 要乘 1.8 倍。看 10Hz 的结果,前面整数 5~10 是低服从度,10~20 是中服从度,20 以上属于高服从度。唱臂怎么看重不重呢,看有效质量 effective mass 这个指标。

18. 垂直徇轨角度(Vertical Tracking Angle/VTA)

如下图所示就是针杆支点中心和唱针针尖形成的直线与唱片平面的夹角,有的时候也用 SRA 来调整。也会反映到唱臂的水平度,有的人觉得唱针落下唱臂平了就好了,但不同的唱头也不尽然,这个角度会影响高频和低频的相应。

VTA / SRA
VTA / SRA

简单的说,唱头这么低了,高频会突出一些,低频少一些,唱臂支点那边低了,高频少一些,低频强一些,而且据说这样巡轨能力也会好一些,实际完全凭耳朵,你听着满意就好了。

那怎么调这个角度呢?有的唱机有调节唱臂高度功能,比如 Technics 1200 系列,有的唱机没有,比如 Rega 的。如果没有高度调节,就只能通过调节唱片垫的厚度或者唱头架的垫片厚度来达到了。

19. 唱头尺寸(Dimensions)

也就是长宽高,需要注意的是高度,这个高度会影响前面的 VTA 调节,唱头高,唱臂也要跟着高一些。

唱头尺寸

20. 唱头重量(Weight)

根据上面唱头服从度和唱臂重量匹配原理,高服从度的唱头唱头重量最好轻一些,如果重了,就需要在唱头架,螺丝(尼龙螺丝)轻一些,相反的,需要在唱头架和螺丝上补偿一些。

最后,这些指标只是在技术上具备参考和指导意义,最终还是要以实际听感为准。由于水平有限以及写的仓促,以上只是在玩黑胶过程中的粗浅认识,如果有错误和偏颇之处,还请批评指正。

参考资料:
https://www.vinylengine.com/turntable_forum/viewtopic.php?f=19&t=22894
https://www.audio-technica.com/cms/cartridges/1d03e057c2ad819c/index.html
https://www.douban.com/group/topic/1997036/
https://blog.audio-technica.com/audio-solutions-question-week-question-week-can-explain-different-types-styli/
http://www.hagtech.com/loading.html
https://www.ortofon.com/support/support-hifi/resonance-frequency
http://www.theanalogdept.com/effective_length.htm
https://www.sound-smith.com/articles/stylus-shape-information

via dahoo

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