Uloga gramofonske sekcije uglavnom se sastoji u onom što stoji u naslovu – uz još neke manje ili veće finese, koje i čine razliku u složenom zvuku s vinila. Ako je vaš prvi muzički sistem bio gramofon sa zvučnicima ili ste posedovali pojačalo s gramofonskim ulazom, onda je gramofonsko pretpojačalo bilo sastavni deo vašeg života za koji niste ni znali ili na koji verovatno niste obraćali mnogo pažnje. U takvim sistemima zvuk sa ploča bio je zadat konstrukcijom i kvalitetom tog dela elektronike, jednako kao i ukupan zvuk celog pojačala. Paradoksalno, značaj gramofonskog pretpojačala (ponovo) dospeva u prvi plan zastarevanjem vinila i nestankom gramofonskih ulaza s pojačala.
Zbog čega je gramofon toliko „ekskluzivan“ da zahteva posebno prilagođen ulaz na pojačalu, za razliku od drugih, čak i analognih uređaja? Tonski zapis na svakom mediju, uključujući i digitalne, zahteva složen proces ispravljanja i filtriranja da bi bio reprodukovan na način na koji je snimljen. Kod analognih medija zapis je doslovno otisak snimljenih zvučnih talasa, pa ipak magnetofoni i kasetofoni, iako u reprodukciji koriste proces nalik gramofonskoj ploči, imaju ugrađena sopstvena kola koja prilagođavaju nivo i frekventnu karakteristiku linijskim ulazima na pojačalima. Razlog tome treba tražiti u tradiciji koja je gramofon ostavila „ogoljenim“, uz neke retke izuzetke sa ugrađenim RIAA sekcijama, koji nisu zauzeli značajnije mesto u istoriji ovog uređaja.
Pristupačni Pro-Ject Phono Box II
Nakratko ćemo se vratiti na same početke: na gramofonskoj ploči nalazi se spiralna brazda, koja vodi iglu ka centru i u koju je utisnut talasni zapis, i to bočno za jedan i po dnu za drugi kanal kod stereo zapisa. Igla, dakle, mikronski osciluje u dve ravni i indukuje električni signal. U širini brazde, koja se kreće između 25 i 40 mikrona, dešava se ceo simfonijski orkestar. Kada bi ceo frekventni i dinamički spektar muzike bio potpuno linearan, bilo bi potrebno samo dovoljno utišati signal, to jest prilagoditi veličinu talasa fizičkoj dimenziji brazde. Budući da amplituda zvučnih talasa zavisi od njihove frekvencije da bi ceo orkestar mogao da stane u tu brazdu, potrebno je utišati najdublje tonove, dakle smanjiti im amplitudu kako ona ne bi izlazila van granica brazde i, eventualno, izbacila iglu. Takođe, smanjivanjem fizičke amplitude gramofonska glava se održava u mirnom kretanju kroz brazdu, tako da osciluje samo igla, što značajno smanjuje izobličenja na svim frekvencijama. Ali, to je samo početak procesa.
Nesavršeni vinil
Povest audio-industrije možemo posmatrati i kao istoriju pokušaja da se isprave i nadoknade nesavršenosti medija i formata. Pored svojih drugih mana, nedostatak vinila koji nas ovde zanima jeste njegov sopstveni visokofrekventni šum, tačnije šuštanje, koje delom ulazi u spektar audio-signala. Da bi se kompenzovao šum, u procesu snimanja i rezanja ploče visoki spektar se postepeno izdiže iznad šuma vinila. Njegove amplitude su dovoljno male da mogu da stanu u brazdu, čak i s pojačanjem. Konačno, zapisi na gramofonskoj ploči mogu da daju električni signal koji se meri tek u milivoltima.
Onda je došla RIAA
Navedeni problemi gramofonskog zapisa bili su poznati odavno. Njima, a naročito frekventnim krivama u snimanju i reprodukciji, bavila se svaka diskografska kuća, tako da je do početka Drugog svetskog rata u opticaju bilo više od stotinu različitih kriva i standarda, pa je svaka ploča zvučala drugačije.
Kraj tome učinilo je Američko udruženje industrije za snimanje (RIAA) 1954. predloživši standardnu frekventnu krivu za snimanje i reprodukciju gramofonskih ploča, koja je i danas, u manje-više neizmenjenom obliku, u upotrebi (sl. 1). Na slici je predstavljena RIAA kriva koja se koristi u reprodukciji gramofonske ploče i koju, u vidu filtera, primenjuje gramofonsko pretpojačalo. Kao što se vidi, u pitanju je kriva s više prevojnih tačaka ili vremenskih konstanti koje su standardom određene na 3180, 318 i 75 mikrosekundi, što odgovara prevojnim frekvencijama od 50,05, 500,5 i 2.122 Hz. Gramofonsko pretpojačalo možemo jednim delom posmatrati kao složeni low-pass filter, koji reprodukuje zapis koji je prethodno prošao kroz obrnuti, high-pass filter, čime se dve filtracije poništavaju i dobija se (idealno) ravna frekventna kriva. Tačni inženjerski nazivi za ova dva procesa bili bi preemfaza (snimanje i rezanje) i deemfaza (reprodukcija). Pored toga, u upotrebi je i poboljšana RIAA kriva, koja uzima u obzir da prilikom rezanja opada nivo visokih frekvencija, koji čak ni preemfaza koju predviđa obična RIAA nije u mogućnosti da kompenzuje, tako da uvodi četvrtu prevojnu tačku na frekvenciji od 50 kHz, što odgovara roll-off frekvenciji rezača i time obezbeđuje dodatni nivo visokofrekventnih detalja snimka na ploči.
Pojačanje signala
Signal koji se dobija u gramofonskoj glavi nominalno se kreće od dva do pet milivolti za MM glave i desetak puta manje za MC glave. Kod prvog tipa gramofonsko pretpojačalo ostvaruje i pojačanje od oko 40 decibela (100 puta) kako bi izlazni signal dovelo na nivo linijskog signala kakav imaju, na primer, digitalni plejeri, mada se i kod njih izlazni nivo kreće od 1,5 do 2,5 volti i više. Obratite pažnju da gramofonska sekcija izdiže donji spektar za 20 decibela i zatim ga pojačava za još oko 40. U tom pojačanom spektru nalazi se i „rumble” samog gramofona – tanjira, motora, prenosa i celog okruženja – ali to gramofonska sekcija ne može da reši umesto konstrukcije samog gramofona i pravilnog izolovanja od vibracija. U mnogim slučajevima gramofon će, uprkos pojačanju, zvučati tiše od ostalih izvora. Jedan od razloga je što ovako velika pojačanja neizostavno dovode do izobličenja, pa će mnogi konstruktori žrtvovati jedan deo nivoa zarad manje distorzije.
RIAA ekvalizaciona kriva u reprodukciji
Kakav ulaz?
Dobar zvuk gramofona zavisi od usklađenosti glave i gramofonskog pretpojačala. Ovde ćemo se baviti isključivo tehničkim zahtevima i razlozima, dok subjektivne razlike i tonske preference ostavljamo čitaocima. Impedansa ulaza u gramofonsku sekciju može biti bilo gde u rasponu od 10 do 50 kilooma i potrebno je da bude od 10 do 20 puta veća od impedanse MM glave. Usklađenost impedansi će se odraziti na frekventni raspon u dubokom spektru. S druge strane, kapacitivnost ulaza u pretpojačalo treba da bude što približnija kapacitivnosti glave. Veće razlike će se odraziti dvojako na ton: veća kapacitivnost ulaza daće tamniji, dok će veća kapacitivnost glave dati svetliji i praštaviji zvuk. Standardna kapacitivnost ulaza je reda veličine oko 200 pF. Tome treba dodati i kapacitivnost gramofonskog kabla.
Ukoliko vaše pojačalo ima ugrađenu gramofonsku sekciju, jasno je da su mogućnosti prilagođavanja minimalne i svode se na izbor glave koja će se električno najbolje uklopiti ili na samograditeljske prepravke. Doduše, postoje i pojačala i sekcije s podesivom otpornošću i kapacitivnošću ulaza.
MC egzotika
Glave s pokretnim kalemom su, uz par MM izuzetaka, klasa za sebe i zahtevaju poseban ulaz. Pre svega, one zahtevaju značajno manju ulaznu otpornost, u rasponu od 20 do 200 oma ili najmanje dva i po puta veću od impedanse same glave, dok drugačije vrednosti dovode do značajnih odstupanja frekventne krive, kao i kapacitivnost ulaza koja se kreće oko 1 mikrofarada. Drugo, budući da je izlaz sa ovog tipa glave desetak puta tiši od MM glava (osim kod high level MC, gde je otprilike isti), one zahtevaju poseban pojačivački stepen koji će ih dovesti na MM nivo: to mogu da budu tranzistorski ili operacioni pojačivači, zasebni ili unutar boljih gramofonskih sekcija ili step-up transformatori. Uvođenje posebnog elementa, kao što je trafo, koji će voditi do MM ulaza, uvodi još jednu novinu u igru, kojom se treba ozbiljno pozabaviti.
Prestižni Audio Research Reference Phono 2
Kakav izlaz?
Izlaz iz gramofonske sekcije ima standardne vrednosti i priključuje se na bilo koji linijski ulaz pojačala. Naravno, i ovde treba voditi računa o usklađivanju impedansi, mada je to mnogo manji problem nego u prethodnim koracima.
Svakako treba pomenuti i aktuelne gramofonske sekcije sa USB izlazom: reč je o uređaju koji u sebi objedinjuje gramofonsko pretpojačalo i A/D konverter i namenjen je publici koja želi da digitalizuje svoje kolekcije ploča, mada se uspešno može koristiti i s pojačalima opremljenim USB-om.