Семьдесят лет аналоговое воспроизведение пластинок строилось на одной и той же механической основе. Неважно, двигающийся магнит или двигающаяся катушка, неважно, алмазный бор или рубиновая игла - принцип оставался неизменным: игла движется в канавке, её колебания передаются на магнит или катушку, те генерируют ток. Всё просто, всё проверено, всё предсказуемо. Когда японская компания DS Audio в 2013 году представила картридж, работающий принципиально иначе, без единого магнита и без единой катушки, читающий канавку световым лучом, реакция аудиофильского сообщества оказалась смесью скептицизма и острого любопытства.
Прошло немногим более десяти лет. Скептицизм в значительной мере рассеялся. Теория использования невесомого светового луча вместо сравнительно массивных катушек или магнитов для преобразования движений иглы в электрический сигнал не нова - она восходит к 1940-м годам. Понадобился японский инженер Тэцуаки "Аки" Аояги, глава DS Audio, чтобы довести её до совершенства. То, что прежде оставалось любопытным тупиком истории звуковоспроизведения, стало рабочей технологией, которую серьёзные аудиофилы рассматривают как один из наиболее значимых шагов в аналоговом воспроизведении за последние десятилетия.
История, которая началась со старой Toshiba
Понять, откуда взялась DS Audio, без небольшого экскурса в историю не получится. Работая в компании своего отца Digital Stream Corporation, специализировавшейся на оптических технологиях, Аояги познакомился с консультантом Ямадой - аудиофилом, который пригласил его домой послушать виниловые пластинки. Аояги не был аудиофилом, но ясность и динамизм звучания Michael Jackson's Thriller через систему Ямады дали ему понять, насколько многого он лишался, слушая музыку через MiniDisc и iPod. Ямада объяснил высокое качество звука картриджем - старинным оптическим Toshiba C-100P 1970-х годов и его согласующим предусилителем.
Toshiba выпустила первый оптический картридж, C-100P, в 1970-х. В нём использовалась лампа накаливания, производившая много тепла и склонная к отказу. Именно здесь пригодился опыт Digital Stream Corporation: компания участвовала в разработке оптической мыши совместно с Microsoft, и миниатюрные светодиоды с фотоприёмниками, применявшиеся в этих устройствах, стали ответом на слабое место старой Toshiba. Аояги заменил горячие, ненадёжные лампочки и громоздкие, малочувствительные "фотоэлементы" предыдущего поколения миниатюрными светодиодами и фотоприёмниками из оптических мышей и превратил ненадёжный курьёз двадцатого века в полностью надёжную историю успеха двадцать первого.
Первый картридж DS Audio появился в Японии в 2013 году, а в 2015-м добрался до европейского рынка. DS Audio привезла в Великобританию первый оптический картридж в 2015 году, и стоил он почти 7000 фунтов стерлингов. Цена отпугивала, технология изумляла.
Как работает оптический картридж и что происходит внутри
В картриджах DS Audio нет ни магнитов, ни катушек. Вместо них сигнал генерируется светодиодом спереди и фотоприёмником сзади. Между ними расположена затеняющая пластина, что-то вроде паруса, прикреплённого к кантилеверу. Когда кантилевер движется вертикально и горизонтально, пластина отбрасывает тень на фотоприёмник в ответ на канавки пластинки. Это изменение интенсивности освещения преобразуется в электрический сигнал.
На первый взгляд - описание тривиальное. Но физические следствия из него нетривиальны. У классического движущегося магнита или движущейся катушки подвижная часть должна тащить за собой самою механику преобразователя: масса катушки или магнита непосредственно противодействует движению кантилевера. Движущаяся масса бериллиевой затеняющей пластины значительно ниже, чем у любого магнита или катушки. Это означает, что она реагирует с большей скоростью на движения, создаваемые канавкой LP. Помимо этого, она не преодолевает сопротивление магнитных сил, что дополнительно увеличивает скорость реакции.
Бериллиевая пластина весит на 50% меньше алюминиевой, применявшейся в конструкциях предыдущего поколения. Это менее чем одна десятая массы, характерной для системы катушки и сердечника типичного МС-картриджа. Когда говорят о подвижной массе в долях миллиграмма, цифры кажутся абстракцией. Но именно эта масса определяет, насколько точно игла отслеживает самые мелкие детали канавки на высоких частотах и при резких транзиентах. Более лёгкая подвижная система - более точное считывание.
Питание светодиод получает через тонармовые кабели, от внешнего блока-эквалайзера. Это важная деталь конструкции: четыре проводника стандартного тонармового кабеля используются иначе, чем в обычных картриджах. Два положительных провода несут сигнал с левого и правого каналов, два отрицательных обеспечивают питание для светодиода.
Амплитудно-пропорциональный принцип и его отличие от электромагнитного
Здесь начинается самое технически содержательное. Все обычные картриджи, и ММ, и МС, - это скоростные, или "velocity-proportional" устройства. У МС и ММ картриджей выходной сигнал зависит от того, насколько быстро движется магнит или катушка в магнитном поле. На низких частотах движение медленное, и выходной сигнал очень слабый. На высоких частотах движение быстрее, и выходной сигнал становится непропорционально сильным. Фонокорректор требует сложных схем для компенсации и коррекции скоростных пропорциональных сигналов в дополнение к RIAA-эквализации.
Оптический картридж работает по амплитудному, а не скоростному принципу. Амплитудно-пропорциональная технология делает электрический выход DS Audio независимым от частоты. Таким образом, он не преувеличивает высокие частоты и не ослабляет бас, что делает RIAA-эквализацию относительно простой и расширяет линейный низкочастотный отклик значительно ниже того, что типично для ММ и МС картриджей. В теории оптический картридж способен обнаруживать сигналы вплоть до 1 Гц.
Этот факт влечёт за собой важнейшее практическое следствие: стандартный фонокорректор с RIAA-коррекцией для работы с оптическим картриджем непригоден. RIAA-коррекционная схема оптического картриджа требует значительно меньшей обработки сигнала по сравнению со скоростными ММ/МС картриджами. Схема RIAA-коррекции оптического картриджа получается значительно более простой - это ещё одно преимущество оптической технологии. Покупатель оптического картриджа приобретает вместе с ним специализированный эквалайзер: устройство, которое одновременно питает светодиод, принимает сигнал с фотоприёмника и выполняет собственную, нестандартную RIAA-коррекцию.
Неожиданное техническое следствие из амплитудного принципа - поведение в области низких частот. Ниже 50 Гц запись на пластинке выполняется с постоянной скоростью, и здесь оптическому картриджу требуется эквализационная коррекция. Когда DS-W1 воспроизводит частоты ниже 50 Гц, отклик естественным образом нарастает на 6 дБ/октаву в этой области. Это означает, что эквалайзер должен компенсировать это соответствующим спадом для достижения плоского низкочастотного воспроизведения. Именно поэтому эквалайзеры DS Audio оснащаются переключателями частоты среза в области низких частот - разные акустические системы и помещения требуют разной настройки этого параметра.
Конструктивная эволюция от первого поколения до третьего
DS Audio прошла три поколения конструктивных решений, и каждый переход был содержательным, а не косметическим.
Первое поколение - DS-W1, вышедший в 2013 году, - установило сам принцип работы. Единый светодиод и единый фотоприёмник, алюминиевая затеняющая пластина, стилус Shibata на бороновом кантилевере. Картридж работал, концепция подтвердилась, но в области низких частот обнаружился характерный подъём, который производители последующих поколений последовательно укрощали.
Второе поколение - DS-002 - стало периодом отработки технологии. Улучшенная оптическая система, более аккуратная работа с нижним диапазоном, расширение линейки.
Третье поколение принесло самое радикальное изменение конструкции с момента появления DS-W1. В 2020 году DS Audio выпустила новый флагманный Grand Master, ставший первой моделью "третьего поколения оптических картриджей". Ключевое нововведение - независимые светодиоды и фотодетекторы для левого и правого каналов - обеспечивает значительный рост выходного напряжения картриджа с 40 мВ до 70 мВ. Разделение оптических систем каналов позволило оптимизировать позиционирование каждого из них независимо и практически исключить перекрёстные помехи между каналами, особенно заметные на высоких частотах.
Одновременно с разделением оптики был решён вопрос с затеняющей пластиной. В третьем поколении материал пластины изменился с алюминия на 99,9% чистый бериллий. Новая конструкция с независимыми светодиодами и фотоприёмниками потребовала значительно уменьшить размер пластины, и в совокупности это позволило добиться 50% снижения веса по сравнению со вторым поколением.
Линейка моделей и логика её устройства
Сегодня вся линейка третьего поколения DS Audio охватывает диапазон от входной модели E3 стоимостью 2750 долларов до флагмана Grand Master EX стоимостью 22 500 долларов. Между этими полюсами расположены DS003, DS-W3, Grand Master и Grand Master EX - каждый со своим фонокорректором-эквалайзером, каждый с нарастающим уровнем материалов кантилевера и стилуса.
Принципиальные отличия между уровнями линейки - не только в качестве изготовления. Верхние модели получают более совершенные стилусы: DS003 оснащён линейно-контактным алмазом на алюминиевом кантилевере, а флагманный Grand Master EX - цельным алмазным кантилевером длиной 0,22 мм, где алмазный кантилевер и кончик иглы изготовлены из единого кристалла алмаза. Разница в отслеживании тончайших деталей канавки между этими двумя решениями принципиальная.
Эквалайзеры также различаются по сложности. Для Grand Master доступен двухшасийный вариант с огромным трансформаторным блоком питания, несколькими выходами с разными вариантами низкочастотной коррекции и балансными выходами XLR. Эквалайзер DS-E3 занимает примерно треть объёма от DS003 и ориентирован на тех, кто делает первый шаг в оптическую технологию. В новом эквалайзере DS-E3 усилительная схема сделана симметричной, а напряжение питания картриджа стабилизировано для достижения более чёткого и быстрого звука. Эквалайзер использует операционный усилитель в качестве усилительного элемента для минимизации пути сигнала, значительно сокращая количество компонентов.
При этом картриджи и эквалайзеры совместимы между собой внутри линейки: можно купить DS-E3 и со временем заменить эквалайзер на более дорогую модель, не меняя сам картридж.
Открытость технологии и попытка изменить рынок
В 2021 году DS Audio совершила неожиданный для аудиоиндустрии шаг. Компания решила бесплатно поделиться своими специализированными знаниями в области оптических фонокартриджей. Tetsuaki Aoyagi опубликовал литературу о конструировании оптических фонокартриджей на своём сайте. Он заявил, что хотел бы видеть рост применения оптических картриджей в высококлассных аудиосистемах, и надеется, что открытость в вопросах реализации побудит производителей электроники внедрять поддержку оптических картриджей в фонокорректоры и усилители. Его цель - чтобы оптические картриджи перешли из категории "уникальных" в категорию "популярных".
Это решение не альтруизм в чистом виде, но и не чистый маркетинг. За ним стоит конкретная проблема: единственная компания на рынке оптических картриджей - это и возможность, и ограничение одновременно. Пока любой потенциальный покупатель должен вместе с картриджем DS Audio обязательно приобретать эквалайзер DS Audio, экосистема остаётся закрытой и труднодоступной. Если другие производители начнут выпускать совместимые фонокорректоры, порог входа для покупателей снизится. Пока этот сценарий реализуется медленнее, чем, вероятно, рассчитывал Аояги, но само намерение показательно.
Как это звучит и что говорят те, кто слушал
Технические характеристики хороши на бумаге. Но аналоговое воспроизведение - это в конечном счёте слух, а не расчёты. Несмотря на то что цифровые слушатели привыкли к нему или по крайней мере к его пугающе мёртвой, межзвёздной версии, такая глубина фонового безмолвия нова в воспроизведении LP. Аналоговые энтузиасты настолько привыкли к тому, как радиочастотные помехи слышимо модулируют сигнал, что трансдьюсер-фонокорректор без этих помех должен быть услышан, чтобы быть понятым.
DS003 звучит настолько по-другому в сравнении со звуком крошечных катушек, качающихся в магнитных полях, что потребовалась целая ночь прослушивания, прежде чем мозг адаптировался. Это описание точнее любой технической спецификации. Оптический картридж звучит иначе - не лучше или хуже в абстрактном смысле, а именно иначе. Отсутствие электромагнитного обратного воздействия на кантилевер, нулевые вихревые токи, предельно малая подвижная масса складываются в характер воспроизведения, который описывают как более прозрачный, с более тёмным фоном и исключительно низким шумовым полом.
Прослушивание через оптический картридж, по словам слушателей, напоминает прослушивание мастер-ленты. Слышны детальные пассажи и динамические нюансы, которые прежде не замечались в знакомых записях.
Честная оговорка: МС-картриджи высшего класса имеют своё, тоже высоко ценимое звуковое достоинство - характерную лёгкость и воздух в верхней середине, которые часть слушателей ощущает как особую "живость". Оптический картридж звучит ровнее в этом диапазоне, и перестройка слухового восприятия может потребовать нескольких сессий. Те, кто прошёл этот период адаптации, как правило, остаются с оптическим картриджем.
DS Audio удалось создать нечто редкое в аудиоиндустрии - технологию, которая меняет не один параметр, а саму физическую основу преобразования механического движения в электрический сигнал. Семьдесят лет аналогового воспроизведения строились на одном принципе. То, что этот принцип не единственно возможный, подтверждается теперь не теоретически, а на слух.
Канал сайта в Telegram
Канал сайта на YouTube