Il contatto Testina/Portatestina ovvero un'introduzione alla Propagazione del Suono e Possibili Soluzioni - un'intervista a Pierre Lurné

Introduzione

Per molti audiofili Pierre Lurné non ha certo bisogno di presentazioni: progettista della Goldmund, proprietario e progettista della Audiomeca e autore di molti articoli sull'hi-fi specialmente quando si parli della riproduzione musicale del vinile. Questa è un'intervista che ottenni l'anno scorso e che finalmente sono riuscito a editare e a mettere in formato HTML: è molto illustrativa e, soprattutto, contiene molti suggerimenti che ciascuno di noi dovrebbe provare, io ne ho intenzione :-) Chiedo scusa in anticipo per qualsiasi errore che posso aver introdotto nel testo tentando di mantenere la "voce" di Pierre - leggete quindi con accento francese.

Pierre, molto del tuo lavoro è stato sulla distribuzione delle masse e argomenti simili nei bracci, mentre la propagazione delle vibrazioni, un altro dei tuoi "hobby", non sembra entrare nelle discussioni attuali.

Nell'hi-fi, come in qualsiasi altra attività umana, ci sono alcuni argomenti che sono di moda e altri che vengono dimenticati. Alcuni perciò assorbono tutta l'attenzione mentre gli altri non vengono mai menzionati. L'importanza che essi hanno sul risultato finale però non ha niente a che fare con questa situazione. Per questo argomenti ridicoli sono sulla bocca di tutti mentre principi fondamentali vengono bellamente ignorati. Nei casi peggiori, la Fisica è ignorata e viene rimpiazzata con domande tendenziose, disonestà, ozio, magia e così via: in questo modo si finisce in un gran casino dove le qualità musicali diventano un terno al lotto. Un paradosso in quello che è in realtà un campo molto scientifico. Non scientifico al 100%, d'accordo, ma la regola "Buona Fisica = Buoni Risultati" è quasi sempre verificata. "Quasi" perché, fortunatamente, hi-fi non è una scienza esatta: a ogni modo, "l'eccezione conferma la regola".

Fammi fare un esempio di uno dei tanti complessi problemi. Uno tra molti, infatti: il contatto tra testina e portatestina è un argomento molto sottostimato nonostante sia uno dei punti chiavi essendo così vicino al punto del tracciamento...

In molti bracci il contatto è convenzionale: il portatestina e il tubo del braccio avvitati uno all'altro, non è così pessimo da prevenire i buoni risultati musicali che tutti noi abbiamo provato. Al confronto, la distribuzione delle masse e la rigidità del tubo sono per esempio parametri più importanti. A ogni modo, e fortunatamente aggiungerei, il processo fonografico è così tollerante o indulgente che funziona quasi sempre! Pensa che quei rudimentali fonografi del passato funzionavano! Quei piccoli economici orribili giradischi per bambini funzionavano! Solo "suonano" per quello che sono - orribili! D'altra parte, sappiamo bene che i componenti di qualità producono della buona musica a dispetto dei problemi che ancora rimangono. MA, non suonano così bene come sarebbe nelle loro potenzialità! Aspettando qualche migliore regolazione, un'evoluzione o il progresso... In fondo questa è stata, al tempo stesso, la fortuna e la sfortuna dell'arte della fonografia. In fondo la nostra vita sarebbe più facile se questi errori progettuali portassero alla distruzione della musica: rumore e cacofonia li renderebbero così evidenti che molti prodotti non sopravvivrebbero o non sarebbero neanche lanciati sul mercato. Ma la fonografia è compiacente e funziona sempre: ci sono persone in grado di vendere qualsiasi cosa a clienti creduloni...

MA (ancora) una cattiva progettazione non porta all'eccellenza. Vicino alla testina, proprio lì dove tutto comincia accanto alla sorgente, il contatto con il portatestina è uno dei primissimi limiti di tutta la catena di riproduzione... Perso alla sorgente, perso per sempre!

Finora quel contatto non è conforme ai solidi principi della propagazione sonora e c'è bisogno di una maggiore comprensione e alcuni miglioramenti.

Proprio per progettazione questo contatto ha effetti significativi sulla linea acustica, l'impedenza acustica, la terra meccanica, la distorsione, la conduzione e l'espansione del segnale, sul ritardo e sul decadimento, tutte aree critiche per il controllo delle vibrazioni e tutte deboli. Anche la distribuzione delle masse entra in gioco in quanto aiuta nel tenere sotto controllo le vibrazioni ma sfortunatamente non viene mai veramente rispettata. Il contatto è progettato in questo modo a causa di un vecchio principio fonografico: vogliamo che il corpo della testina non sia un pezzo unico con la canna del braccio perché vogliamo avere il diritto di scegliere la nostra testina preferita e cambiarla a nostro piacimento; perché vogliamo un prodotto commerciabile e che sia, in ultima analisi, accettabile in una casa.

La propagazione del suono e delle vibrazioni è una branca della Fisica molto complessa che richiede per il suo studio alcuni dei più grandi computer al mondo. Per questo, anche al giorno d'oggi, lo studio della propagazione del suono, peraltro non ovvio al livello intuitivo, non è uno degli strumenti a disposizione del progettista hi-fi. Le punte e la terra meccanica sono solo esempi rudimentali di quello che sto dicendo. La teoria spiega come una vibrazione, prodotta in un punto sorgente, si propaga e segua il cammino di minima resistenza. In un corpo omogeneo (solido, liquido o gassoso) una vibrazione semplice si propaga in tutte le direzioni in un'onda sferica finché non decade completamente, in maniera simile ai cerchi sulla superficie dell'acqua creati lanciando un sasso. In un corpo finito, quando la vibrazione tocca il bordo viene divisa in due componenti. Una parte passa e continua a propagarsi nel corpo vicino mentre l'altra viene riflessa e torna indietro verso il punto d'origine. Quanta parte passi e quanta ne venga riflessa dipende dall'"impedenza acustica" del materiale, dalla pressione, dalle qualità della superficie del contatto e da altri parametri. La velocità della vibrazione stessa dipende dal materiale che si sta attraversando. Come regola generale, più duro è il materiale più alta è la velocità.

In un corpo rigido e piccolo, l'onda riflessa che sta continuando ad espandersi torna indietro all'origine - ricordatelo! - lo attraversa e continua per la sua strada fino a raggiungere il bordo opposto per essere di nuovo divisa e riflessa, tornando quindi verso l'origine. E così via fino al decadimento naturale e l'estinzione. Da questa descrizione abbastanza elementare si dovrebbe facilmente immaginare come le cose possano diventare complesse quando le vibrazioni sono tante, continue e continuamente in evoluzione (in frequenza, ampiezza, transiente e così via) come capita con un segnale musicale. Ancora di più quando il corpo ha diverse forme, vuoto o abbia dei buchi, o sia in contatto con altri corpi fatti di materiali simili o diversi, o sia sotto pressione (la pressione delle viti), o abbia una superficie liscia o rugosa, o sia coperto di vernice o materiale plastico. Aggiungeteci poi il caso in cui le risonanze partano da qualche altro componente e/o da particolari risonanze geometriche dovute a qualche errore di progettazione. Risonanze appiano sempre perché hanno infiniti modi per essere generate. Dovresti quindi capire perché la propagazione sonora abbia bisogno di alcuni dei più grandi computer per la ricerca in Fisica.

Le vibrazioni letteralmente invadono ogni cosa, rimbalzano ovunque, divise centinaia di volte, accelerano, rallentano, fluiscono più rapidamente sulle superfici esterne (effetto pelle), crescono in particolari condizioni (risonanza, riverberi, eco, distorsioni...) e muoiono rapidamente, se ....SE e SOLO SE l'eccitazione originale si ferma. Quando questo non avvenga, continueranno inevitabilmente a propagarsi. Un fenomeno assolutamente naturale.

E penso tu possa immaginare il livello di accuratezza che è necessario per la riproduzione del vinile.

(Aggiungo alcuni estratti dal sito web Texas di Galen Carol con il suo gentile permesso.)

DIMENSIONE: quando ci fermi a pensare alla relazione tra lo stilo e il solco, i numeri girano vorticosamente nella mente. La larghezza di un solco nel vinile varia tra 0.025 e 0.035 mm (diciamo 3/100 di mm). A confronto, un capello umano misura tra i 0.17 e 0.20 mm.

PRESSIONE: anche se una forza di tracciamento di 2 g può apparire abbastanza insignificante, quando si consideri la minuscola area di contatto dello stilo, arriviamo a parlare di una pressione incredibilmente alta. Su un disco non in rotazione, lo stilo può deformare permanentemente il solco. Meglio evitarlo! In rotazione invece il solco rimane intatto. L'elasticità del vinile è un argomento abbastanza noto tra i matematici.

ACCELERAZIONE: Molto peggio nel dominio dinamico. Il solco deve sopportare delle accelerazioni che raramente si vedono in altri campi della Fisica.

è impressionante che la riproduzione della musica incisa su vinile funzioni, ancora di più per quanto bene lo faccia...

Ancora più incredibile è la dimensione del informazione fondamentale che è incisa. A seconda del volume a cui il sistema viene fatto suonare, potete normalmente sentire fino a -60 dB, che significa che state ascoltando delle incisioni nel solco che sono dell'ordine di qualche milionesimo. Più o meno come dividere un capello un migliaio di volte.

Puoi quindi capire perché e come quelle vibrazioni di cui abbiamo parlato possono essere negative per la qualità di tracciamento e, alla fine, per la musica. A queste scale, NULLA è insignificante.

Abbiamo visto rapidamente che con tutto quel rimbalzare, le onde finiscono per ripassare sul loro punto d'origine diverse volte. Questo è esattamente il mio punto! Quando uno stilo sta tracciando un disco, le vibrazioni, bada bene la musica stessa, sono emesse in tutte le direzioni incluse quelle dell'aria circostante per cui possiamo ascoltare direttamente il suono prodotto se siamo abbastanza vicini con il nostro orecchio. Questo è quello che si chiama "voce dell'ago". Ma una gran quantità di vibrazioni si propaga nel disco e nel piatto da una parte e nella testina e nel braccio dall'altra. Tutte quelle orribili vibrazioni tornano indietro allo stilo e vengono tracciare DI NUOVO! Ancora e ancora! Questo fenomeno naturale è sempre presente e inevitabilmente tende a offuscare la musica.

Pensa - anche se il segnale musicale inciso nel solco del disco fosse tracciato una sola volta dallo stilo verrebbe immediatamente corrotto dalla somma di centinaia di sue brutte copie distorte e fuori fase. Fortunatamente la velocità di questo fenomeno è molto veloce e non può essere percepito con abbastanza ritardo per traslarsi in una vera e propria eco. Tuttavia potrebbe essere paragonabile a piccoli e brevi riverberi distorti. Spero che non ci sia necessità di aggiungere che il carico di lavoro in più che scaricano sullo stilo non può essere senza conseguenze per il tracciamento. Neanche penso che sia necessario aggiungere che ricoprono tutto lo spettro di frequenze e che eccitano tutte le possibile risonanze. Uno potrebbe anche aggiungere che ci sono vibrazioni deleterie che arrivano da qualsiasi parte. Certo! è gia abbastanza brutto che altre vibrazioni arrivino dal fuori: dal motore del giradischi, dalla casa, dal frigorifero, dal condizionatore d'aria, dai passi, dalle macchine o dai camion nella strada e così via. Ma queste in realtà fanno meno danno di quelle interne. Perché? Essendo tutte completamente casuali, quelle vibrazioni non sono dannose perché il loro contenuto in armoniche ha assolutamente niente a che fare con la musica che si sta riproducendo. Non sono niente altro che rumore casuale e i buoni giradischi riescono a combatterle abbastanza bene.

Inoltre, normalmente arrivano in qualche modo diluite e ridotte dalle sorgenti più remote. Al contrario, le vibrazioni interne devono essere considerate come i peggiori parassiti possibili. Non solo sono state appena prodotte e rispecchiano le armoniche della musica, ma sono generate nello stesso punto che continuerà ad assorbirle in continuazione... Infatti è un fenomeno naturale e funziona anche negli strumenti musicali! Soprattutto quelli che costruiscono il loro carattere musicale sulla ricchezza delle armoniche. Ma in questo caso le cose sono diverse perché il lavoro dell'alta fedeltà è completamente opposto. L'evento artistico è stato completato diligentemente e registrato, la riproduzione dovrebbe rispettarlo completamente senza aggiunte o sottrazioni di sorta - questa è l'Alta Fedeltà...

La meccanica suggerisce ai progettisti dell'analogico diverse, ben note, soluzioni per il controllo delle vibrazioni: alta massa, bilanciamento dinamico, scelta dei materiali, uso di piombo, dissipazione, smorzamento... Le vibrazioni possono essere ridotte, intrappolate, ritardate, smorzate, divise, estratte, fermate... Lo stesso vale per la maggior parte delle potenziali risonanze... Ma anche le migliori soluzioni meccaniche possono poco se non capiamo quello che succede dentro i materiali. Dalla testina verso il mondo esterno, quindi principalmente verso e dentro il braccio. La "linea" teorica perfetta dovrebbe essere fatta di un unico materiale rigido per la conduzione delle vibrazioni, con un fattore di forma sempre crescente, simile a una tromba all'infinito per una rigidità completa, per il totale scarico delle vibrazioni fino alla loro naturale estinzione se senza alcun feedback.

Questo è ovviamente impossibile, ma la nostra situazione attuale è molto peggiore con in nostri bracci troppo corti e diverse altre, inevitabili, caratteristiche come l'interruzione per i cuscinetti per permettere il movimento con due gradi di libertà per seguire il solco e l'ondulazione del disco, la limitazione della massa, oppure la costruzione con molte parti, e così via. Eccoci quindi a raggiungere alcuni dei limiti e dei compromessi inerenti al processo fonografico.

Anche se la perfezione non esiste in questo mondo, il progettista deve cercare di approssimarla il più possibile. Il nostro lavoro, dovere e divertimenti! Fortunatamente la Fisica non ci abbandona e c'è molto spazio per migliorare. Ogni volta che sulla linea meccanica avviene un taglio o un'interruzione, questo si genera fenomeni simili a quelli descritti sopra. Un numero sufficientemente alto di questi tagli e l'unità diventa incontrollabile e impredicibile. Ogni parte agisce infatti come una trappola per il suono invece di permettere all'energia parassita di essere dissipata. Un linea meccanica molto lunga composta di diverse parti attaccate una all'altra ingigantisce il problema fino a causare una "congestione" delle vibrazioni che non riescono a trovare un modo per uscire. Il tutto diventa naturalmente peggio con forme complicate e scelte insensate dei materiali.

In un braccio, la linea meccanica inizia con lo stilo e finisce con i cuscinetti. Come abbiamo visto prima questa linea, inevitabilmente e in linea di principio, contiene diverse tagli e interruzioni. Non discuteremo il caso particolare della testina poiché ne esistono troppe variazioni. Cominciamo con la giunzione tra la testina e il portatestina, la prima interruzione. Quindi il taglio successivo, anch'esso inevitabile, avviene ai cuscinetti. Questi due tagli definiscono la più semplice situazione possibile. Senza dubbio un portatestina rimovibile ha i suoi vantaggi pratici ma sicuramente ha il suo prezzo. Lo SME standard, con il suo anello bloccante, è di certo la peggiore soluzione perché crea almeno due giunzioni e compromette seriamente la rigidità del tubo. Certamente non un oggetto audiofilo. Molte volte la canna comincia al portatestina e termina sull'alloggiamento dei cuscinetti. Quindi ci troviamo di fronte i vari sistemi di supporto, dall'estremamente complessa (in termini del comportamento dello vibrazioni) sospensione cardanica a 4 cuscinetti alla semplice soluzione unipivot. Val la pena notare che la semplicità dell'unipivot parla per se, anche se il supporto usato è solo uno dei tanti parametri del braccio. In altre parole, il miglior supporto non è garanzia dei migliori risultati musicali.

Quindi... La più semplice "linea meccanica del braccio" ha due giunzioni. Alcuni bracci hanno delle linee molto complicate con fino a 10 o più giunzioni con tutti gli effetti negativi di cui abbiamo detto. Mi fanno disperare. Una causa persa.

Per ricapitolare, la propagazione del suono e quindi il controllo delle vibrazioni favorirebbe un insieme portatestina+canna+supporto che sia tutto di un pezzo con l'assoluta attenzione alla rigidità e allo smorzamento.

Se il vostro scopo è una riproduzione musicale al top, allora dovreste considerare prima le necessità della propagazione sonora e poi qualsiasi tipo di convenienza.

Negli anni 70 alcuni dicevano che più stringevano forte la testina al portatestina, migliore era il suono. Cosa che appare logica poiché si va verso un'approssimazione migliore della configurazione a un solo pezzo. Sarebbe interessante ricordare la storia di quel gruppo di audiofili che per un po' lavorò nella direzione opposta, ma invece concentriamoci sulla descrizione di un piccolo suggerimento datato più o meno nello stesso periodo che è una perfetta illustrazione per il nostro soggetto:

La giunzione testina/portatestina è fissata di un paio di piccole viti. Quella giunzione è solitamente pessima. La pressione della testina è limitata dalla dimensione delle viti e dal rischio di danni: la superficie di contatto è tipicamente 1 o 2 mm^2 è generalmente troppo piccola e la natura e la finitura delle superfici è anche molto importante. Come risultato:

-a- Questa giunzione è inevitabile (vedete la parte 2) poiché l'ideale configurazione a pezzo unico non esiste (solo un singolo esemplare è apparso nella storia). Di conseguenza, le altre possibilità sono:

-b- Testina e portatestina separati ma fatti dello stesso materiale e con superfici di contatto piatte. Molto comune e non così male.

-c- Corpo della testina in plastica, portatestina in metallo e superfici non lisce. Molto comuni e pessime.

Eccoci! Il "suggerimento" promesso! Il punto duro singolo. - Non disponibile commercialmente ma già noto in altri campi. Le punte appartengono a questa categoria. Il punto di contatto singolo impone "una e una sola via d'uscita": la pressione di contatto è altra, l'energia parassita fluisce facilmente via ma difficilmente riesce a tornare indietro e la stabilità geometrica dell'asse tra la testina e il supporto è completa. Inoltre come anche andremo a vedere, c'è spazio per regolare lo smorzamento, il VTA e l'azimut.

Attenzione: questo suggerimento è ristretto all'audiofilo esperto che sia familiare con alcune tecnicità. Ricordate che una testina è molto fragile e molto costosa!

Guardate al punto di installazione tra la testina e il portatestina. Localizzate la loro superficie di contatto. Non c'è necessità di disconnettere i cavetti. Svitate la vostra testina di 3 o 4 giri.

D'ora in avanti i vostri minuscoli aggiustamenti sono tutti persi e dovranno essere rifatti in futuro. Questa operazione crea una piccola separazione tra la testina e il portatestina. Preparate una striscia di carta, circa 9 x 40 mm, arrotolatela e appiattitela. Tagliatene dei pezzi per regolare lo spessore. Inserite frontalmente questa piccola incudine nello spazio tra la testina e il portatestina tra le due viti. Fissatelo stringendo leggermente le viti. Ottenete un pochino, un paio di millimetri, di un ago da cucito. Inseritelo nella separazione nella parte posteriore della testina. Nel mezzo della parte posteriore. Questo è quanto! La giunzione è ora ristretta al solo contatto dell'ago. L'incudine di carta agisce come un materiale smorzante messo esattamente al posto più critico. A seconda della pressione delle viti, avete molti modi per regolare il VTA e l'azimut. Stringete più o meno fortemente le viti: in ogni caso la pressione sarà grande a causa della piccola superficie di contatto dell'ago. Diversamente dalla situazione normale questo significa che si possono considerare anche viti in plastica o nylon. Fate ora tutte le regolazioni della testina. Anche l'altezza del braccio. Un lavoro non banale, purtroppo. Un lavoro che dovrà essere controllato e regolato finemente molte volte in futuro.

Buon divertimento! Certo non è perfetto, nulla è perfetto a questo mondo, ma molto molto meglio! Da questo principio semplice uno può pensare a molte variazioni sul tema. Ancora una volta state attenti allo stilo della vostra testina. Non rompete nulla e non cercate di mettere sottosopra la buona vecchia Fisica.

(Attenzione: questo suggerimento non può essere usato su tutti i modelli.)

Conclusioni

Al giorno d'oggi, la distribuzione delle masse e la rigidità della canna sono viste come prerequisiti imprescindibili per una fedele riproduzione della musica mentre le necessità della propagazione sonora sono generalmente ignorate.

Non tutti i parametri hanno la stessa importanza, ma porre attenzione alla propagazione sonora è sicuramente un tocco finale molto importante da considerare. Forse è la differenza tra "ottimo" e "eccellente", ma questo rimane a voi da decidere.

Fino ad ora non si sono affatto applicati i principi della propagazione sonora nel mondo dell'HiFi. Sono ancora nella loro prima infanzia e per questo l'autore chiede l'indulgenza del lettore. Come regola generale sono corretti, ma molti dettagli devono ancora essere studiati e confermati dall'esperienza. Al giorno d'oggi è ironico assistere alla dismissione del CD in favore di una riproduzione a partire da brani musicali immagazzinati in un computer, e al tempo stesso testimoniare l'incredibile resistenza dei dischi in vinile la cui riproduzione sta ancora migliorando dopo quasi 30 anni della notifica della sua morta. Probabilmente sarà ancora vivo tra 30 anni o almeno così spero :-)

Pierre Lurné

Nota di Geoff :-) ho dato un'occhiata a questo suggerimento e sembra che lo stesso effetto possa essere raggiunto usando una sfera metallica molto piccola. Nel mio caso, ne ho presa una e l'ho infilata dentro un po' di Blu-tac che ho poi attaccato sotto al portatestina nel punto giusto prima di rimettere al suo posto la testina. Questa procedura mi sembra meno complessa e appare funzionare abbastanza bene...

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