Почему финальные треки на пластинке физически звучат глуше и с искажениями

Поставьте любимый альбом на виниле и дослушайте сторону до конца. Есть шанс, что последний трек прозвучит чуть жёстче, чем первый — с лёгким шипением на вокале, с не такими хрусткими тарелками, будто звукорежиссёр слегка «затупил» именно к финалу пластинки. Это не паранойя и не плохой экземпляр записи. Это чистая геометрия, с которой ничего не может поделать даже самый дорогой проигрыватель.

Разгадка кроется в одной детали, которую легко упустить: диск крутится с постоянной угловой скоростью, а вот путь, который проходит звукосниматель за один оборот, постоянно меняется.

Одна и та же скорость вращения, разная скорость движения

Пластинка на 33⅓ оборотах в минуту делает одинаковое число оборотов в секунду вне зависимости от того, где сейчас находится звукосниматель — у самого края или почти у центра. Но линейная скорость, с которой стилус физически скользит по канавке, зависит от того, какой путь эта канавка проходит за один оборот. А путь у внешней и внутренней дорожки отличается кардинально: длина окружности внешней канавки 12-дюймовой пластинки — около 945 миллиметров, у самой внутренней играбельной дорожки — только около 380 миллиметров, почти в 2,5 раза короче.

Отсюда и разница в скорости. У внешнего края звукосниматель движется со скоростью около 50 сантиметров в секунду. К моменту, когда стилус достигает последних треков, у самого центра, скорость падает до 20 сантиметров в секунду — больше чем вдвое медленнее. У звукоснимателя буквально втрое меньше времени, чтобы точно отследить один и тот же высокочастотный сигнал у внутреннего края по сравнению с внешним, при том что сама физическая форма стилуса при этом никак не меняется.

Когда волна становится короче кончика стилуса

Дальше в игру вступает простая геометрическая зависимость. Длина волны, которую резец физически вырезает в канавке для конкретной частоты, напрямую связана с линейной скоростью в этой точке диска. Возьмём для примера частоту 10 кГц: на внешней дорожке пластинки такая волна занимает в канавке около 51 микрометра, а на внутренней — уже только около 20 микрометров. Чем ближе к центру, тем сильнее сжимаются волны высоких частот, будто меха гармошки под давлением.

Проблема начинается там, где эта сжатая волна становится сопоставима по размеру с самим кончиком стилуса. Обычная коническая заточка имеет радиус около 15 микрон. Когда длина волны высокочастотного сигнала приближается к этому значению или становится меньше него, стилус физически перестаёт помещаться в мелкие, быстро сменяющие друг друга изгибы канавки — он их сглаживает, срезает острые пики, и в звук закрадывается искажение. Басовые частоты этой болезнью почти не страдают: их волны настолько длинные, что даже у самого центра пластинки они остаются значительно больше кончика стилуса.

Результат на слух знаком любому опытному слушателю винила — на финальных треках стороны звук становится жёстче, вокал приобретает лёгкую шипящую резкость на согласных, тарелки и хай-хэт теряют чёткость атаки, а общее ощущение детальности проседает именно в верхнем регистре. Звукорежиссёры знают об этой особенности не хуже физиков и по возможности борются с ней ещё на этапе подготовки пластинки: тихие, менее насыщенные высокими частотами композиции сознательно ставят ближе к концу стороны, а самые энергичные и звонкие треки — поближе к внешнему краю, где у стилуса ещё есть запас скорости, чтобы честно отработать каждую деталь записи.