Магнітна звукозапис

Магнітна звукозапис заснована на використанні властивостей деяких матеріалів зберігати намагніченість після припинення впливу на них зовнішнього магнітного поля.

Запис проводиться за допомогою спеціального пристрою - записуючої магнітної головки, що створює змінне магнітне поле на ділянці рухається носія (найчастіше магнітної стрічки), що володіє магнітними властивостями. На феромагнітному шарі носія залишається слід залишкового намагнічування. Слід і є доріжка фонограми. При відтворенні магнітна головка перетворює залишковий магнітний потік рухається носія запису в електричний сигнал звукової частоти.


1. Історія

1.1. Магнітний запис звуку

Низька якість звуку, висока ціна апаратів звукозапису, неміцний і недовговічний носій звуку (фольга, воскові циліндри) - все це говорило про те, що потрібно шукати нові шляхи звукозапису.

По-перше, потрібно було знайти новий носій, який би відповідав таким вимогам, як: низька вартість, міцність, зручність у роботі, можливість повторного багаторазового використання.

По-друге, потрібно було знайти новий механізм для запису і відтворення звуку - більш простий в конструкції і дешевший.

Все це стало передумовою до того, щоб звернути увагу на магнітні властивості деяких матеріалів і на саме явище магнетизму. В 1878 американський інженер Оберлін Сміт вперше ознайомився з винаходом Едісона - фонографом. Побачивши потенціал цього апарату, Сміт придбав екземпляр для своєї лабораторії і почав експериментувати з його конструкцією. Результатом цих експериментів стала стаття "Деякі можливі форми фонографа" (Some Possible Forms Of Phograph), що вийшла в 1888 в нью-йоркському журналі "Електричний світ" (Electrical World). У своїй статті, крім двох варіантів механічного запису звуку (в якості носія пропонувалися сталевий дріт і сталева стрічка, на які за допомогою голки наносився б "малюнок" звукової хвилі), Сміт вперше запропонував конструкцію апарату, в якому для запису звукового сигналу використовувалося явище магнетизму. Це пристрій він назвав повністю електричним варіантом фонографа. В якості носія пропонувалося використовувати бавовняну або шовкову нитку з міцно закріпленими шматочками сталевого дроту, які, під впливом струму йде від мікрофона, будуть намагнічуватися, проходячи через котушку. На думку винахідника, такий апарат збільшив би гучність запису, так як в запису не були присутні б шуми механічної природи (шум голки, скребущим по поверхні носія). До того ж такий прилад можна було застосовувати для запису мовних повідомлень.

Сміт опублікував свої ідеї удосконалення фонографа з тією метою, щоб читачі, яких зацікавлять його ідеї, втілили б їх у життя, так як у винахідника не було часу зайнятися цим самому. Вивчивши статтю Обреліна Сміта, датський інженер Вальдемар Поульсен, після серії експериментів, виготовив перший прилад магнітного запису на сталевому дроті, який він назвав телеграфон. В 1898 Поульсен отримав патент на свій винахід.


1.2. Ранні АМЗ на сталевій стрічці

Ранні апарати магнітного запису (АМЗ) створювалися шляхом заміни носія: замість сталевого дроту стали застосовувати тонку сталеву стрічку.

Першим АМЗ, в якому стали застосовувати сталеву стрічку, став блаттнерфон, що належав британському кінопродюсером і шоумену Луї Блаттнеру. В 1929 Луї Блаттнер купив права на цей винахід у німецького винахідника Курта Штілл (Kurt Stille), який ще в 1903, з метою експериментів, привіз в свою майстерню телеграфон Поульсена. Штілл удосконалив телеграфон, додавши в його конструкцію електронний підсилювач, щоб цей пристрій можна було використовувати як диктофон. В 1924 поліпшений телеграфон вийшов у продаж. Носієм і раніше була сталевий дріт, але пізніше її замінили на сталеву стрічку, так як стрічка менше рвалася і плуталася.

Після покупки прав на винахід Штілл, Блаттнер назвав апарат своїм ім'ям. Блаттнер використовував апарат для озвучення фільмів на своїй студії "The Ludwig Blattner Picture Corporation".

В 1931 Кларенс Н. Хикман (Clarence N. Hickman) з американської телекомунікаційної корпорації Bell Labs закінчив прототип автовідповідача - АМЗ на сталевій стрічці. Але його автовідповідач не знайшов широкого застосування, тому що політика американської AT & T забороняла застосування таких пристроїв на громадських телефонних лініях.

В 1932 британська телерадіомовна корпорація (BBC) вперше застосувала в своєму мовленні АМЗ Марконі-Штілл (Marconi-Stille) на тонкій сталевій стрічці шириною 3 мм і товщиною 0,08 мм. Для відтворення високочастотних звуків сталева стрічка повинна була рухатися зі швидкістю 1500 мм / сек щодо записуючої і відтворюючої головок. Це означає, що на півгодинну програму йшло 3 км стрічки, а котушка зі стрічкою важила 25 кг. З міркувань безпеки цим АМЗ можна було керувати тільки за допомогою пульта управління, який знаходився в окремій кімнаті. Через високу швидкість руху стрічки, її пружності і гострих, як бритва, країв працювати поруч зі стрічкою було небезпечно, у разі її обриву, вона могла відлетіти і заподіяти серйозну травму. Але крім цих недоліків був і ще один: технологія запису в той час могла призвести до обширної втрати даних і поганої якості аудіозаписи.

До середини 1930-х, німецька компанія C. Lorenz розробила АМЗ на сталевій стрічці, який недовго застосовували у своїй роботі європейські телефонні компанії та німецькі радіомережі.

У 1938 році німецький інженер і винахідник Джозеф Бігун ( ньому. Joseph Begun ) Залишає Німеччину і переїздить до Америки, де стає співробітником науково-винахідницької компанії Брашов (Brush Development Company). У 1946 році Brush Development Company випускає перший комерційний котушковий АМЗ "Soundmirror BK 401".

Спочатку плівки для котушкових АМЗ виготовляли з паперу, покритого порошком оксиду заліза. Пізніше, в 1948 році американська інноваційно-виробнича компанія Minnesota Mining & Manufacturing Company ( 3M) почала випускати магнітну стрічку на полімерній основі.


1.3. Німецькі розробки в області звукозапису

Магнітна звукозапис, така якою ми її знаємо зараз, була розроблена в 1930-і роки в Німеччині при співпраці двох великих корпорацій: хімічного концерну BASF і електронної компанії AEG за сприяння німецької телерадіомовної компанії RRG.

В 1927 німецький інженер Фріц Пфлеймер (Fritz Pfleumer), після ряду експериментів з різними матеріалами, зробив напилення порошком оксиду заліза на тонкий папір за допомогою клею. В 1928 він отримав патент за застосування магнітного порошку на смужці паперу або кіноплівці. У цьому ж році він демонструє публіці свій прилад магнітного запису з паперовою стрічкою. Паперова стрічка добре намагнічується і розмагнічується, її можна було обрізати і склеювати. В 1936 Національний суд Німеччини визнав права за патентом Пфлеймера недійсними, оскільки покриття паперової стрічки залізним порошком було викладено ще в патенті Поульсена від 1898-го року.

В 1932 компанія AEG, взявши на озброєння ідею Пфлеймера, почала виробництво приладу для магнітного запису під назвою "Магнетофон-К1". Носієм в "Магнетофоне-К1" була плівка, яку виготовляв німецький хімічний концерн BASF. "Магнетофон-К1" був представлений публіці в 1935 на радіовиставке в Берліні.

Едвард Шюллер (Eduard Schller) з AEG спроектував "Магнетофони" і винайшов кільцеву голівку для запису і відтворення. Цією головкою замінили голкоподібним головку, тому остання часто рвала плівку.

Фрідріх Маттіас (Friedrich Matthias) з IG Farben / BASF розробив багатошарову плівку, що складається з підкладки, клею і напилення порошком оксиду заліза. В 1939 BASF представив публіці цю плівку. Цей винахід було революційним.

В цей же час інженер Уолтер Вебер (Walter Weber) працював над поліпшенням якості відтворення магнітофонів, вироблених AEG. Він проводив експерименти з підмагнічуванням плівки. Досвідченим шляхом було доведено, що високочастотне підмагнічування змінним струмом набагато покращує якість відтворення. Навесні 1940-го року Вебер отримує патент на технологію високочастотного підмагнічування змінним струмом, і вже в 1941-му році AEG випускає нову модель магнітофон: Magnetophon K4-HF. Технічні характеристики цієї моделі перевершували всі існуючі тоді апарати магнітного запису: завдяки відкритої Вебером технології, відношення сигнал / шум склало 60 Дб, а відтворювати він вже міг частоти вище 10 кГц.

Під час Другої Світової Війни країни - члени антигітлерівської коаліції (Британія, США, СРСР, Франція, Китай, Польща) помітили, що в Німеччині проводяться радіотрансляції одночасно з декількох міст, що знаходилися в різних частинах країни. Американський інженер Річард Ренжер і група інших аналітиків припускали, що це все були копії однієї фонограми (в той час такі копії створювали спеціально для радіотрансляцій на платівках в 78 об / хв), однак якість звучання було таким, що його можна було відрізнити від прямої радіотрансляції ; та тривалість цих трансляцій була набагато більше, ніж дозволяв обсяг платівки на 78 обертів (повне час звучання приблизно 11 хвилин). Перед закінченням війни, американським військам, що знаходилися в Європі, вдалося вивезти кілька німецьких "Магнетофонов" з радіостанції "Люксембург" (Radio Luxembourg). У них містилися всі ключові технології сучасної аналогової магнітного запису, які послужили підставою для подальшого бурхливого розвитку технологій в області магнітного запису.


2. Способи магнітного запису

Способи магнітного запису відрізняються:

  • напрямком намагнічування
    • поздовжнє
    • поперечне
    • похиле (або похило-рядкове)
  • режимом підмагнічування
    • без підмагнічування - на раніше розмагніченість носій;
    • з підмагнічуванням
      • постійним полем - збільшує чутливість запису і розширює динамічний діапазон запису;
      • змінним полем (високочастотним підмагнічуванням) - значно зменшує нелінійні спотворення, розширює динамічний діапазон і збільшує чутливість запису.

Дещо відрізняється Магнітооптичний спосіб запису, який застосовується в системі Мінідиск. Крім магнітного поля, що впливає на Магнітооптичний шар диска, також проводиться розігрів відповідної точки запису лучем лазера до температури, відповідній точці Кюрі (185 C ).


Література

  1. Радіомовлення і електроакустика: Учеб. посібник для вузів / Під ред. Ю.А. Ковалгіна.-М.: Радіо і зв'язок, 2002.-792с.
  2. Меерзон Б.Я. Акустичні основи звукорежіссури.-Аспект Пресс, 2004 р. - 206 с.
  3. Кохно М.Т. Звукове та телевізійне мовлення: Учеб. - Мн.: ІП. "Електроперспектіва", 2000.-304 с.
  4. Володимир Островський Витоки і тріумф магнітної звукозапису / / "625": журнал. - 1998. - № 3.