Music Fountain : for Vinyl Lovers

Website for Vinyl Lovers

www.musicfountain.net

Vinyl Club

Nature of Pivoted Tonearms

Pivoted Tonearm เป็นอาร์มแบบที่แพร่หลายที่สุดเพราะปรับตั้งง่ายและราคาย่อมเยา แต่โดยธรรมชาติของอาร์มแบบนี้จะมีลักษณะประจำตัวของมันเองที่ทำให้เกิดปัญหา เราจึงต้องทำความเข้าใจให้ดีเสียก่อนจึงจะสามารถทำการปรับตั้ง (Setup) ได้ถูกต้อง

Tracking Error

Tracking Error เป็นปัญหาตามธรรมชาติของ Pivoted Tonearm และเพื่อให้เกิดความเข้าใจยิ่งขึ้น ว่าทำไมจึงต้องให้ความสำคัญในการปรับตั้งโทนอาร์ม จึงขอให้พิจารณาจากรูปภาพ ต่อไปนี้

ภาพแสดง มุมของหัวเข็มที่เปลี่ยนไปตามตำแหน่งของโทนอาร์ม

ตามหลักกลศาสตร์ โทนอาร์มในอุดมคติจะต้องรักษาแนวและมุมของหัวเข็มที่ทำกับร่องแผ่นเสียง ให้มีค่าเท่ากันตั้งแต่ Track แรกจนถึง Track สุดท้าย โดยมุมที่เกิดขึ้นนั้นจะเกิดจากการลากเส้นสมมุติผ่านจุดศูนย์กลางของแผ่นเสียงทำมุมฉากกับหัวเข็ม ซึ่งการกัดร่องแผ่นเสียงนั้นจะใช้หัวกัดที่เดินเป็นเส้นตรงเช่นเดียวกันกับ Linear Tonearm จึงสามารถรักษาแนวและมุมของหัวกัดได้สม่ำเสมอเท่ากันตลอดทั้งแผ่น แต่สำหรับ Pivoted Tonearm ที่เดินในลักษณะวาดแขนเป็นเส้นโค้งนั้น จะทำให้แนวและมุมของหัวเข็มที่ริมแผ่น กลางแผ่น และในสุดของแผ่นมีค่าองศาของมุมแตกต่างกัน (ตามรูป) จึงทำให้เสียงจากหัวเข็มที่เดินตั้งแต่ริมนอกจนถึงริมในของแผ่นเสียงแตกต่างกันไปด้วย ดังนั้นจึงได้มีการออกแบบโทนอาร์มให้มีระยะ Overhang เพื่อแก้ปัญหาข้อบกพร่องที่เกิดขึ้นดังกล่าว

ภาพแสดง มุม Offset และ Overhang ของหัวเข็ม

ขอให้เรามาทำความรู้จักกับค่าปัจจัยสำคัญ (Parameter) 3 อย่างที่เกี่ยวข้องกับการออกแบบโทนอาร์ม อันได้แก่ ระยะ Overhang มุม Offset และระยะระหว่าง Spindle ถึง Pivot ซึ่งทั้งหมดจะเป็นค่าที่มีความสัมพันธ์กันเสมอหากค่าใดค่าหนึ่งเปลี่ยนไปก็จะเป็นผลให้ค่าอื่นๆเปลี่ยนตามไปด้วย

ภาพแสดง การวัดระยะ Overhang จากปลายเข็ม

Overhang คือ ความยาวที่วัดจากปลายเข็ม (Tip) ถึง จุดหมุนของโทนอาร์ม (Pivot) เปรียบเทียบกับระยะที่วัดจากจุดกึ่งกลางของ Platter ถึง จุดหมุนของโทนอาร์ม หรือเท่ากับ Effective Length - Distance between Spindle and Pivot = Overhang

Offset Angle คือ มุมที่เส้นสมมุติของปลายหัวเข็มกระทำกับเส้นสมมุติที่ลากจากจุดหมุนของโทนอาร์ม

Overhang vs Offset Angle คือ ระยะ Overhang จะต้องสัมพันธ์กับมุม Offset เสมอ ซึ่งโดยปรกติมุม Offset จะมีค่าที่ 20-21องศาและระยะ Overhang จะอยู่ที่ 14-15 มม. ถ้าหัวเข็มมีมุม Offset เท่ากับ 20 องศา มีระยะ Overhang เท่ากับ 14 มม. หัวเข็มจะมี Error เป็น 0 ในรัศมีของร่องแผ่นเสียงที่วัดจากจุดศูนย์กลางของแผ่นที่ระยะ 6.5 ซม.และ10 ซม.ตามลำดับ รัศมีทั้งสองแนวนี้เรียกว่า the zero Tracking Error radii ของแผ่นเสียง LP 12" นั่นเอง จะเห็นได้ว่าจาก Track แรกจนถึง Track สุดท้ายของแผ่นเสียงหนึ่งแผ่นที่เราเล่นนั้น จะได้เสียงดนตรีที่แตกต่างกันไปตาม Error ที่เกิดขึ้น เนื่องจากมุมที่เปลี่ยนของโทนอาร์มแบบ Pivoted การแก้ปัญหาที่ดีที่สุดของกรณีเช่นนี้คือ ทำอย่างไรให้เสียงที่ได้จากแผ่นที่เราเล่นมีคุณภาพพอๆกันจากริมนอกสุดถึงริมในสุด

การตั้งหัวเข็มให้ได้เสียงโดยเฉลี่ยเท่าๆกันทั้งแผ่นนั้น เราจำเป็นต้องใช้ Protractor Alignment Gauge ในการกำหนดระยะ Overhang และมุม Offset ดังที่กล่าว ซึ่งควรตั้งที่ตำแหน่งระยะ 6.5 ซม. ของแผ่น LP จึงจะทำให้เสียงดนตรีที่ได้จากริมแผ่นนอกสุดกับในสุดไม่แตกต่างกันมากนัก

Skating

เมื่อเรากำหนดแรงกดให้กับหัวเข็ม ขณะที่เล่นก็จะเกิดแรงเสียดทาน (Friction) ขึ้นด้วย ซึ่งตามหลักกลศาสตร์ทิศทางของแรงเสียดทานที่เกิดขึ้นจะมีทิศของแรงจากจุดหนึ่งถึงอีกจุดหนึ่ง (Force Vector) ในทิศทางเดียวกันกับการเคลื่อนที่ของสิ่งนั้นๆ แต่ทางเดินของหัวเข็มเมื่อทำการเล่นจะถูกดึงในลักษณะเป็นเส้นโค้งตามแนวร่องแผ่นเสียง ทิศทางของแรงที่เกิดขึ้นจึงไม่ผ่านไปยังจุดหมุนของโทนอาร์มทั้งหมด ทำให้เกิดทิศทางของแรงเสียดทานเป็นสองส่วน ส่วนแรกจะเป็นแรงเสียดทานจากปลายเข็มตรงไปยังจุดหมุนของโทนอาร์ม ส่วนที่สองจะเป็นแรงทำมุมฉากกับแรงในส่วนแรก ทำให้เกิดแรงดึงหัวเข็มไถลเข้าหาศูนย์กลาง

ภาพแสดง การเกิดแรงดึงเข้าจุดศูนย์กลาง

ถ้าปล่อยโดยไม่มีการแก้ปัญหาแรงดึงเข้าศูนย์กลางอย่างถูกต้องแล้ว แรงกดหัวเข็มบนผนังร่องแผ่นเสียงทั้งสองข้างจะไม่เท่ากัน ทำให้เสียงที่มี Dynamic มากๆผิดเพี้ยนและหัวเข็มสึกหรอมากขึ้น การออกแบบให้โทนอาร์มมี Offset และ Anti-Skating จะชดเชยให้แรงกดทั้งสองข้างเท่ากันแต่ปัญหาคือว่า เราจะให้ค่า Anti-Skating เท่าไรจึงจะเหมาะสมเพราะแม้ว่าส่วนมากจะมีการกำหนดค่าไว้ให้แล้ว แต่ก็ต้องพิจารณาจากปัจจัยที่เกี่ยวข้องอื่นๆร่วมด้วย เช่น การออกแบบโทนอาร์ม ลักษณะของหัวเข็ม ลักษณะของแผ่นเสียงและร่องแผ่นเสียง ฯลฯ ซึ่งเป็นเรื่องที่ยุ่งยาก อีกทั้งแผ่นทดสอบ (Test Record) ซึ่งมักจะนิยมใช้ค่าความถี่เสียงที่ 300Hz ก็ไม่สามารถบอกได้อย่างชัดเจนครอบคลุมทุกย่านความถี่เสียง เพราะการทดสอบเสียงจากแผ่นทดสอบในย่านความถี่เดียวนั้นไม่เหมือนกับเสียงเพลง ดังนั้นวิธีที่ง่ายๆสำหรับการกำหนดค่า Anti-Skating คือ ให้กำหนดเท่ากับแรงกดของหัวเข็มเป็นอันดับแรก แล้วฟังด้วยประสบการณ์จากแผ่นเสียงที่คุ้นเคยพร้อมสังเกตเสียงดนตรีจากลำโพงทั้ง 2 ข้าง ซึ่งถ้าสัญญานเสียงข้างซ้ายผิดเพี้ยนหรือตกร่อง (Mistrack) ให้ลด Anti-Skating ในทางกลับกันถ้าสัญญานเสียงข้างขวาผิดเพี้ยนก็ให้เพิ่ม

เมื่อเป็นเช่นนี้ นักออกแบบโทนอาร์มจึงมีความเห็นว่า Pivoted Tonearm จะต้องมีปัญหาของ Anti-Skating ที่ไม่เท่ากันตลอดทั้งแผ่น การแก้ปัญหาจำเป็นต้องใช้ลักษณะของการชดเชยจุดดีจุดด้อย (Compromised) ซึ่งไม่ใช่การแก้ที่ต้นเหตุอย่างแท้จริง ดังนั้นจึงได้พัฒนา Linear Tonearm ขึ้นเพื่อแก้ปัญหานี้ได้อย่างสมบูรณ์ เพราะ Linear Tonearm ไม่มีอาการ Skating ของโทนอาร์มเกิดขึ้นเลยแต่ก็มีปัญหาในเรื่องของการเคลื่อนที่ของโทนอาร์มให้มีความเร็วที่เหมาะสมขึ้นแทน

The Bearing

ส่วนประกอบที่สำคัญของ Pivoted Tonearm อีกอย่างหนึ่งคือ ชุดลูกปืน (Bearing) ของอาร์ม ซึ่งจะต้องมีความฝืด (Friction) น้อยที่สุดเท่าที่จะเป็นได้ เพราะถ้าในขณะที่หัวเข็มเคลื่อนตัวไปตามร่องแผ่นเสียงแต่โทนอาร์มมีแรงฝืดต้านการวาดอาร์ม มันจะทำให้เกิดแรงดึงให้หัวเข็มกินผนังของร่องแผ่นเสียงด้านหนึ่งมากเกินไปจนเกิดการข้ามร่องได้

ภาพแสดง จุดหมุนของลูกปืนโทนอาร์ม

การตั้งให้ลูกปืนหลวมขึ้นเล็กน้อยจะช่วยให้อาร์มวาดวงได้คล่องตัวมากกว่าเดิม แต่ก็อาจจะทำให้เกิดการขยับ (Chatter) ตัวของโทนอาร์ม เกิดขึ้นซึ่งก็เป็นปัญหาที่แย่พอกัน ดังนั้นการปรับตั้งในจุดนี้ก็คงต้องใช้วิธีการเฉลี่ยการปรับตั้ง (Trade Off) ให้ไม่มากไม่น้อยเกินไป

จากที่ได้กล่าวถึงข้อปัญหาและแนวทางการแก้ไขปัญหาของ Pivoted Tonearm มาทั้งหมดนี้ จะเห็นได้ว่าการปรับตั้งในจุดใดๆก็ตามจะมีผลสัมพันธ์เกี่ยวข้องกับจุดอื่นๆด้วยเสมอ ไล่มาตั้งแต่ Stylus, Cartridge, Headshell, Tonearm และ Bearing อีกทั้งไม่มีวิธีการใดจะสามารถแก้ปัญหาที่เกิดได้ 100% แต่ต้องใช้วิธีแก้ปัญหาด้วยการปรับตั้งให้เกิดการชดเชยจุดดีจุดด้อย (Compensate) ให้ทุกจุดได้ข้อดีอย่างทั่วถึงกัน (Trade Off) โดยใช้ประสบการณ์ของผู้เล่นมากกว่าค่ากำหนดทางเทคนิคซึ่งเป็นเพียงการให้แนวทางเบื้องต้นเท่านั้น

Vinyl Club