关于唱针针尖（Stylus）的一些知识

唱头的基本功能是从黑胶刻纹中准确地拾取信号。所以作为唱头的关键组件——针尖（Stylus），其结构的不断进化也是紧紧围绕这一功能目的进行的。从最初的圆锥针（Conical）到椭圆针（Elliptical），再到各种线接触针（line contact）、微脊针（Micro-ridge）、鹰嘴针（Gyger FGS）等等。虽然名目繁多，但大致可分为三类：圆锥针（Conical或Spherical）、椭圆针（Elliptical)以及线接触针(Line Contact)。像Line contact，Micro-ridge，Micro-Line，FGS，V.D.Hul 等等针型都可以归类到线接触针型。

在分析针尖结构的演变之前，先最好了解一下黑胶刻纹的一些物理参数，不然很难理解为何某些针的声音会比其他针的声音更好。

在RIAA1978年颁布的标准文本RIAA Bulletins E1 & E4_1978 LP dimensional standards中对黑胶刻纹有如下轮廓尺寸定义：

从上面描述资料可以看出，音轨刻纹左右壁的夹角并不是固定90°，而是允许有+/- 5°的误差。事实上，黑胶生产厂家所使用的刻刀也印证了这一点：

上图是黑胶母盘刻刀的结构示意图。综合我所收集的几款刻刀资料看，夹角都选择了负公差，没有大于90°的。

以下是立体声黑胶空白刻纹的尺寸参数：

顶部宽度=25μm，深度=10μm，底部圆角半径=6μm。

另外，我们还需要了解一下黑胶内外圈刻纹的密度。

黑胶刻纹有效区域：

最外圈半径=146.5mm，最内圈半径=57.5mm

最外圈周长=920mm，最内圈周长=361mm

33 1/3RPM转速下：

最外圈线速度= 920*（33.3333/60)=511mm/s

最内圈线速度= 361*（33.3333/60)=201mm/s

高频在最外圈的刻纹密度：

20KHz：一个周波的刻纹间距=0.02555mm=25.55μm

16KHz：一个周波的刻纹间距=0.03194mm=31.94μm

高频在最内圈的刻纹密度：

20KHz：一个周波的刻纹间距=0.01005mm=10.05μm

16KHz：一个周波的刻纹间距=0.01236mm=12.36μm

下图反映了唱针针尖（圆锥针）与黑胶刻纹的接触状况：

 针尖的一些尺寸参数：

上图列出了两款常见针尖的尺寸参数，分别是：0.6mil圆锥针和0.2x0.7mil椭圆针。

描述针尖尺寸也分英制和公制，其一是英制单位mil（蜜尔），1mil等于千分之一英寸（0.001英寸）。其二是公制单位微米（μm），1μm等于千分之一毫米（0.001mm)。1mil=25.4μm。圆锥针底部是个球面体，所以通常描述圆锥针的尺寸只有一个半径R值，以上图中圆锥针的R=0.6mil=15.24μm。

描述椭圆针尖需要用两个半径值，分别是代表垂直截面的大R和代表水平截面的小r。上图中椭圆针R=0.7mil=17.78μm，r=0.2mil=5.08μm，通过下图可以更直观理解这些参数的涵义。

 针型的不同结构明显有两个意义： 

1. R值越小，针尖落入刻槽越深，针尖的循迹能力也会越好，也就是说不会太容易从刻槽里跳出来。

2. r值越小，针尖能更好地贴合刻槽两侧壁上的刻纹。尤其对于高频信号，r值的大小会直接体现出针尖拾取高频信号的性能。

我们在文章前面有给出20KHz和16KHz高频信号在黑胶最内圈和最外圈的刻纹密度，再根据上面典型的圆锥针和椭圆针尖尺寸参数，可以模拟画出针尖在最内圈和最外圈时与黑胶刻纹两侧壁上的凹槽的接触状况，如下图所示：

大圆圈代表R=r=0.6mil的圆锥针，小圆圈代表r=0.2mil椭圆针。图中标注的尺寸单位是μm。红线代表黑胶音槽两壁上的凹纹。

首先我们来看最内圈刻纹，由于刻纹密度非常大，对于0.6mil的圆锥针而言，不论是20KHz还是16KHz，针尖几乎感应不到振动幅度；而0.2mil椭圆针也只会有微弱的振幅感应。最外圈的情况显然要好很多，椭圆针可以充分拾取到16KHz的振幅，对20KHz也会有不错的感应。而0.6mil圆锥针也可以感应到20KHz和16KHz的振幅，只是幅度相对0.2mil椭圆针要小很多。有使用过这两种唱针的用户，实际听感也会印证到这种物理现象，用圆锥针听黑胶时会明显感觉到高频暗哑不通透，听感上声音有些闷。

正是上述原因，对声音听感有较高要求的黑胶唱片都不会按标准规范将整张黑胶唱片刻满，而是宁愿将内圈留空，或者选择更高转速45RPM的规格来规避内圈刻纹密度过大的问题。

圆锥针和椭圆针结构简单，加工难度不大，是最常见的针型，被大量应用在售价便宜的MM唱头和入门级MC唱头上。在售价更高的高端MC唱头上，唱头厂家陆续开发出结构更复杂，r值更小的针型，r值越小，唱针能更准确地还原出刻纹的振动。

上图中柴田针(Shibata) r=5um，微脊针Micro-Line(Micro-ridge) r=2.5um. 所以微脊针即使是在黑胶最内圈也能很好地感应到高频刻纹的振动。

图表下方有一段文字描述，翻译如下：

“D2代表针尖与黑胶刻纹水平截面的接触尺寸，D1代表垂直截面的接触尺寸。这两个尺寸描述了针尖与黑胶刻纹两壁的接触面积。D2必须越小才能更有效感应到细小高频刻纹的变化。总的接触面积应该尽量大，以减小唱针对黑胶刻纹的磨损和最大化对刻纹信号的精确还原。接触面积越大，唱针作用到黑胶某个点上的平均压力就越小；反之，接触面积越小，作用到某个点上的压力就越大，从而导致对黑胶刻纹的更快磨损。

我们从上表中可以看出，Line Contact（线接触）和MicroLine(微脊）针型提供了更小的水平接触面，所以能获得更准确和更优秀的高频还原能力。与圆锥针和椭圆针相比，他们同时还拥有更大的垂直接触面积，从而能更有效减轻对黑胶刻纹的磨损。”

对上面这段唱头厂家提供的说明文字我有两个疑惑。

1. 图表中0.2mil x 0.7mil的椭圆针，r=5.08um, 而Special Line Contact针型的r=7um，这说明不是所有线接触针型的D2都比椭圆针的D2小，所以这段解说文字中得出line Contact能提供更准确的高频还原能力就值得商榷，明显r=5.08um椭圆针的高频还原能力要比r=7um的线接触针更强。因此我们选购唱头时不能光看针类型来判断，一定要依据具体参数比对来判断性能强弱。

2. D1这个垂直接触面参数，个人认为不具备通用性。针尖在垂直面要想获得与刻纹最大的接触面积，必须在垂直截面的构型上更接近刻刀的结构。但从黑胶生产厂家实际使用的刻刀数据来看，刻刀垂直截面的夹角是一个允许在85°~ 90°之间的变量，RIAA标准规范里面更是允许这个角度在85°~ 95°这个区间变化。那么，针尖制造厂家具体是按那个角度计算出的D1值呢？如果是按90°磨制的针尖，显然当碰上87°刻刀刻出来的黑胶时，D1值明显会比厂家宣称的小很多。所以，厂家宣称的线接触针会减轻对黑胶的磨损也只能是一种理想情况，不能太当真。

总而言之，选择唱针时，小r值是最值得关注的数据！

下面是收集的各种针型的结构图片，供大家参考。

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