Рис. 2-5. Вид канавок с записью.

а - монофонической поперечной; б - стереофонической двухканальной; в - четырехканальной CD-4.

верхность носителя записи и игла ненадежно ведется канавкой. Дно канавки имеет закругление, равное радиусу закругления острия резца. Этот радиус при всех способах записи должен быть меньше радиуса закругления воспроизводящей иглы. При правильном положении, иглы в канавке, показанном на рис. 2-6, игла ведется боковыми стенками и не касается ее дна .и краев; в этом случае шум при воспроизведении из-за неровной поверхности носителя записи получается минимальным.

Уменьшение ширины канавок позволяет расположить их более плотно и тем самым увеличить длительность проигрывания пластинки.

Плотность записи /г, т. е. число канавок, приходящихся на единицу длины вдоль радиуса диска, и шаг записи х связаны простым соотношением

1/т.

(2-1)

Из рис. 2-6 следует, что шаг записи, т. е. расстояние между осевыми линиями немых канавок.

а+ 6,

(2-2)

где а - ширина канавки; b - ширина поля.

Минимальная ширина канавки выбирается из условий правильного ведения иглы канавкой. При записи с постоянным шагом ширину немой канавки устанавливают примерно в Л,5 раза больше ширины поля; при этом обеспечивается возможность достаточно большой модуляции канавки с сохранением гарантийного промежутка в местах наибольшего сближения соседних канавок. Встречаются пластинки, у которых соседние модулированные канавки соприкасаются друг с другом, или, как принято говорить, «слипаются». Выгоду при этом видят в некоторой экономии носителя записи, что позволяет увеличить длительность записи, или в возможности большей модуляции канавки и тем самым в повышении «громкости» пластинки. Несмотря на это все же избегают слипания канавок.

так как при нем пластинки менее износостойки и, кроме того, мрлсет возникнуть опережающее эхо из-за механического сдвига резцом стенки соседней канавки. В гибких пластинках для предотвращения эха, получающегося при их штамповке, ширину поля приходится выбирать равной или большей, чем ширина канавки.

Глубина канавки, как следует из рис. 2-6, равна:

(2-3)

Выражение (2-3) показывает, когда канавка имеет постоянную h также сохраняется постоянной; при глубинной и стереофонической записи канавка изменяется по ширине и глубине одновременно.

что при поперечной записи, ширину а, глубина канавки

Рис. 2-6. Воспроизводящая игла в ка-V навке.

В табл. 2-1 приведены некоторые величины, характеризую щие канавку при различных способах записи.

Таблица 2-1

2-2. Влияние скорости носителя записи, частоты

и амплитуды записанного сигнала на форму канавки

В механической записи на диск принята постоянная угловая скорость носителя записи

Ф = 2я

(2-4)

где ф -угловая скорость, рад/с; и - частота вращения, об/мин.

Рис. 2-7. Изменение крутизны канавки с диаметром записи.

Рис 2-8. Схематическое изображение канавки с записью синусоидального сигнала.

Линейная скорость носителя записи для канавки, расположенной на окружности диаметром D (диаметр записи), при этом равна

к=ф-- =-. (2-5)

2 60 •

На рис. 2-7 в упрощенном для наглядности виде показан участок фонограммы с записью одного и того же сигнала при разных диаметрах канавки; отрезок спирали, соответствующий периоду сигнала Г, представляет собой длину волны записи X. Очевидно, что

Я = УГ, (2-6)

или, выражая через частоту сигнала f=l/r.

Подстановка в (2-7) значения V из (2-5) дает:

(2-7)

"к

(2-8)

Как видно, длина волны \ при неизменной частоте сигнала уменьшается от края к центру диска, т. е. запись непрерывно сжимается. Одновременно возрастает крутизна канавки, харак-

imx

теризуемая наибольшим углом ее наклона к воображаемой немой канавке, пересекающей модулированную в данной точке. На рис. 2-8 в иде линии показана модулированная канавка, соответствующая синусоидальному сигналу,

г/= Л sinco/. (2-9)

Здесь у - отклонение резца от нулевого положения, соответствующее моменту времени или смещение канавки от осевой линии од;; co=2jt/ - угловая частота сигнала. Угол р является наибольшим углом наклона канавки и характеризует ее крутизну.

Смещению у соответствует колебательная скорость резца

со Л cos со = t;o cos со/,

(2-10)

где 1о = соЛ = 2я/Л - амплитуда колебательной скорости, соответствующая амплитуде смещения канавки Л.

Сопоставление выражений (2-9) и (2-J0) показывает, что смещение у и колебательная скорость v сдвинуты по фазе на 90°. Таким образом, при воспроизведении колебательная скорость, сообщаемая игле канавкой, изменяясь по величине и направлению, проходит через нулевое значение, когда игла находится на гребне канавки (точка /п), и достигает наибольшего значения в момент перехода иглы через положение, соответствующее нулевому смещению канавки (точка пересечения синусоиды с осью ох на рис. 2-8).

Носитель записи за время t при линейной редвйгается на расстояние x==Vt; подставляя

1/ = л sin со "т;-. Беря производную, получаем:

скорости V пе-в (2-9), имеем

dy CD Л

cos 0/

(2-11)

отсюда крутизна канавки

макс

(2-12)

Крутизна канавки возрастает с уменьшением линейной скорости У по мере приближения к центру диска. Как будет показано далее, это затрудняет следование иглы по канавке поэтому если начальный диаметр записи Dh выбирают из соображения удобного формата пластинки, то конечный диаметр записи Dk выбирают, учитывая, каковы будут при нем условия воспроизведения.

Из выражения (2-12) следует, что крутизна канавки пропорциональна амплитуде колебательной скорости Уо, а так как Vo=2nfAy то крутизна возрастает пропорционально частоте записываемого сигнала f и амплитуде смещения канавки Л.

приведенные рассуждения относились к поперечной записи, но они в равной мере справедливы для глубинной, глубинно-поперечной, а следовательно, и стереофонической записи.

2-3. Длительность записи

Длительность записи t одной стороны пластинки определяется соотношением

(2-13)

где N - число канавок; w-частота вращения, об/мин. В зоне

записи пластинки число канавок

(2-14)

где п - плотность записи, т. е. число канавок на 1 см; Dh, D - соответственно начальный и конечный диаметры записи, см;

отсюда

(2-15)

Выражая Dk получаем:

через линейную скорость У [уравнение (2-5)],

(2-16)

Формула (2-16) позволяет рационально согласовать размер пЛастинки (Dh) с числом ее оборотов в минуту (и) при заданных плотности записи {п) и наименьшей допустимой линейной скорости Ук-

ria рис. 2-9 представлены рассчитанные по формлуе (2-16) характеристики t=f{u) для пластинок стандартных диаметров 30 и 11,5 см, обычно обозначаемых форматами ФЗО и Ф17 соответственно. Параметрами выбраны начальный диаметр записи Пц и линейная скорость канавки Vk для конечного диаметра записи Dk. Расчет, произведенный для конкретных значений Vk, и, п, используемых при записи, отражает в то же время общую закономерность; обоснование выбранных значений Ук и д приведено в гл. 3.

Для пластинок ФЗО на 33 7з об/мин стандартизован конечный диаметр записи Dk=120 мм, что соответствует минимальной линейной скорости канавки 1/к=21 см/с; для пластинок Ф17 с той же частотой вращения 33 7з об/мин допущен Dk= = 106 мм, что дает Ук=18,5 см/с. Это сделано из тех соображений, что на малоформатных пластинках записывается, как правило, музыка легкого жанра и поэтому к ним предъявляются

"Л

менее строгие требования в отшше- мин нии допустимых искажений при воспроизведении.

Для пластинок Ф17 на 45 об/мин минимальная линейная скорость канавки больше, чем для пластинок того же формата на 337з рб/мин, а именно Fk -25 см/с. Это обусловлено унификацией конечных диаметров записи Dk= 106 мм, принятой по технологи-

ческим соображениям.

Пунктирные линии на рис. 2-9, проведенные через стандартные частоты вращения, показывают, что соответствующие им длительности звучания t мало отличаются от возможной максимальной длительности, т. е. условия записи пластинок ФЗО и Ф17 близки к оптимальным. Заметим, что с увеличением допустимой минималь- нойскорости Ук в каждом случае (рис. 2-9а,б,) длительность записи окажется уменьшенной; обратный эффект будет иметь место "при уменьшенных/ Ук, однако качество воспроизведения будет ухудшено из-зй большей сжатости записи.

Пластинки на Ш/з об/мин записывать до минимальной линейной скорости 21 см/с, принятой для 337з об/мин, нецелесообразно, так как в этом случае конечный диаметр записи будет не 120 мм, а 240 мм, т. е. зона записи займет узкую полоску с длительностью звучания не более 15 мин.

Поскольку частота вращения I6V3 применяется только для речевых записей, можно минимальную линейную скорость допустить вдвое меньше, например 10,5 см/с. Тогда длительность записи стороны пластинки ФЗО составит 51 мин.

об/мин

об/мин

по 106

об/мин

во \,мм

Рис. 2-9. Длительность записи пластинок стандартных форматов в зависимости от частоты вращения при заданной минимальной линейной скорости и плотности записи 105 канавок/см

а - формат ФЗО, V~2\ см/с; б - формат Ф17, Kj = 18,5 см/с; в - формат Ф17, Vj =25 см/с.

2-4. Использование площади носителя записи при различных способах механической записи на диск

Эффективность использования носителя записи определяется отношением длительности записи к площади носителя. Чем больше это отношение, тем выгоднее используется носитель записи. Улучшение этого экономически