Interested Article - Магнитная звукозапись

Магнитная звукозапись основана на использовании свойств некоторых материалов сохранять намагниченность после прекращения воздействия на них внешнего магнитного поля .

Запись производится с помощью специального устройства — записывающей магнитной головки , создающей переменное магнитное поле на участке движущегося носителя (чаще всего магнитной ленты ), обладающего магнитными свойствами. На ферромагнитном слое носителя остается след остаточного намагничивания . След и есть дорожка фонограммы . При воспроизведении магнитная головка преобразует остаточный магнитный поток движущегося носителя записи в электрический сигнал звуковой частоты.

Историческая справка

8 сентября 1888 года американский инженер Оберлин Смит ( англ. Oberlin Smith ) опубликовал в нью-йоркском журнале «Электрический мир» ( англ. Electrical World ) статью «Некоторые возможные формы фонографа» . В ней он впервые предложил конструкцию аппарата, в котором для записи звукового сигнала используется явление магнетизма . Смит опубликовал свои идеи с целью заинтересовать читателей, способных воплотить их в жизнь, так как у самого изобретателя не было таких возможностей. Изучив статью Смита, датский инженер Вальдемар Поульсен ( дат. Valdemar Poulsen ), после серии экспериментов, изготовил первый прибор магнитной записи на стальной проволоке, который он назвал телеграфон . В 1898 году Поульсен получил патент на своё изобретение.

Запись на стальной ленте

Ранние аппараты магнитной записи (АМЗ) создавались через замену носителя: вместо стальной проволоки стали применять тонкую стальную ленту.

Первым АМЗ, в котором стали применять стальную ленту, стал блаттнерфон , принадлежавший британскому кинопродюсеру и шоумену Луи Блаттнеру ( англ. Louis Blattner ). В 1929 году Блаттнер купил права на это устройство у немецкого изобретателя Курта Штилле ( нем. Kurt Stille ), который ещё в 1903 году , с целью экспериментов, привёз в свою мастерскую телеграфон Поульсена. Штилле усовершенствовал телеграфон, добавив в его конструкцию электронный усилитель , чтобы это устройство можно было использовать в качестве диктофона . В 1924 году улучшенный телеграфон вышел в продажу. Носителем по-прежнему была стальная проволока, но позже её заменили на стальную ленту, так как лента меньше рвалась и путалась. После покупки прав на изобретение Штилле Блаттнер назвал аппарат своим именем. Блаттнер использовал аппарат для озвучивания фильмов на своей студии The Ludwig Blattner Picture Corporation.

В 1931 году Кларенс Н. Хикман ( англ. Clarence N. Hickman ) из американской телекоммуникационной корпорации Bell Labs закончил прототип автоответчика — АМЗ на стальной ленте. Но его автоответчик не нашёл широкого применения, потому что политика американской AT&T запрещала применение таких устройств на общественных телефонных линиях .

В 1932 году британская BBC впервые применила в своём вещании АМЗ Маркони-Штилле ( англ. Marconi-Stille ) на тонкой стальной ленте шириной 3 мм и толщиной 0,08 мм. Для воспроизведения высокочастотных звуков стальная лента должна была двигаться со скоростью 1500 мм/сек относительно записывающей и воспроизводящей головок. Это значит, что на получасовую программу уходило 3 км ленты, а катушка с лентой весила 25 кг. Из соображений безопасности этим АМЗ можно было управлять только с помощью пульта управления, который находился в отдельной комнате — из-за высокой скорости движения ленты, её упругости и острых, как бритва, краёв, работать рядом с лентой было небезопасно, в случае её обрыва, она могла отлететь и причинить серьёзную травму. Но помимо этих недостатков был и ещё один: технология записи в то время могла привести к обширной потере данных и плохому качеству аудиозаписи.

К середине 1930-х немецкая компания C. Lorenz разработала АМЗ на стальной ленте, который недолго применяли в своей работе европейские телефонные компании и немецкие радиосети.

В 1938 году немецкий инженер и изобретатель ( нем. Joseph Begun ) покинул Германию и переехал в Америку, где стал сотрудником научно-изобретательской компании Браша ( ). В 1946 году Brush Development Company выпустила первый коммерческий катушечный АМЗ Soundmirror BK 401.

Немецкие разработки в области звукозаписи

Магнитная звукозапись, такая какой мы её знаем сейчас, была разработана в 1930-е годы в Германии при сотрудничестве двух крупных корпораций: химического концерна BASF и электронной компании AEG , при содействии немецкой телерадиовещательной компании RRG .

В 1927 году немецкий инженер ( нем. Fritz Pfleumer ), после ряда экспериментов с различными материалами, сделал напыление порошком оксида железа на тонкую бумагу с помощью клея. В 1928 году он получил патент за применение магнитного порошка на полоске бумаги или киноплёнке . В этом же году он демонстрирует публике свой прибор магнитной записи с бумажной лентой. Бумажная лента хорошо намагничивалась и размагничивалась, её можно было обрезать и склеивать. В 1936 году Национальный суд Германии признал права по патенту Пфлеймера недействительными, так как покрытие бумажной ленты железным порошком было изложено ещё в патенте Поульсена от 1898 года.

В 1932 году AEG, взяв на вооружение идею Пфлеймера, начала производство прибора для магнитной записи под названием «Магнетофон-К1». Носителем в нём была гибкая полимерная плёнка, покрытая магнитным порошком . Ленту такого типа изготавливал концерн BASF. «Магнетофон-К1» был представлен публике в 1935 году на радиовыставке в Берлине.

Эдвард Шюллер ( нем. Eduard Schüller ) из AEG спроектировал «Магнетофоны» и изобрёл кольцевую головку для записи и воспроизведения. Этой головкой заменили иглообразную головку, так как последняя часто рвала плёнку.

Фридрих Маттиас ( нем. Friedrich Matthias ) из IG Farben /BASF разработал многослойную плёнку, состоящую из подложки, клея и напыления порошком оксида железа. В 1939 году BASF представил публике эту плёнку. Это изобретение было революционным.

В это же время инженер Вальтер Вебер ( нем. Walter Weber ) работал над улучшением качества воспроизведения магнитофонов , производимых AEG. Он проводил эксперименты с подмагничиванием плёнки. Опытным путём было доказано, что высокочастотное подмагничивание переменным током намного улучшает качество записи. Весной 1940 года Вебер получает патент на технологию высокочастотного подмагничивания переменным током, и уже в 1941 году AEG выпускает новую модель магнитофона — Magnetophon K4-HF. Технические характеристики этой модели превосходили все существовавшие тогда аппараты магнитной записи: благодаря разработанной Вебером технологии отношение сигнал/шум составило 60 дБ, а воспроизводить он уже мог частоты выше 10 кГц .

Во время Второй мировой войны страны — члены антигитлеровской коалиции (Британия, США, СССР, Франция, Китай, Польша) заметили, что в Германии проводятся радиотрансляции одновременно из нескольких городов, находившихся в разных частях страны. Американский инженер Ричард Рэнжер и группа других аналитиков предполагали, что это всё были копии одной фонограммы (в то время такие копии создавали специально для радиотрансляций на пластинках в 78 об/мин), однако качество звучания было таким, что его нельзя было отличить от прямой радиотрансляции и продолжительность этих трансляций была намного больше, чем позволял объём пластинки на 78 оборотов (полное время звучания примерно 11 минут). Перед окончанием войны американским войскам, находившимся в Европе, удалось вывезти несколько немецких «Магнетофонов» с радиостанции « Люксембург ». В них содержались все ключевые технологии современной аналоговой магнитной записи, которые послужили основанием для дальнейшего бурного развития технологий в области магнитной записи.

« Золотым веком » развития магнитозаписи считается конец 70-х — начало 80-х гг. XX века, когда ведущие электронные корпорации (главным образом японские и швейцарские ) (в середине 80-х аналоговая магнитная звукозапись стала вытеснятся цифровой, на оптических носителях ).

Технология

Ленту (проволоку) приводит в движение лентопротяжный механизм (ЛПМ)

Для записи применяется магнитная головка (может быть несколько: записи, воспроизведения и стирания сигналов; функции первых двух может выполнять одна). Для улучшения параметров записи применяется подмагничивание .

При записи, в усилителе записи (а впоследствии и в усилителе воспроизведения) проводится коррекция АЧХ , (см. Магнитофон#Электроника ).

Также, применяется шумоподавление (напр., Dolby NR от Dolby).

Способы магнитной записи

Способы магнитной записи отличаются:

направлением взаимного перемещения головки и ленты
- продольное
- поперечное
- наклонное (или наклонно-строчное )
режимом подмагничивания
- без подмагничивания — даёт неприемлемо низкое качество записи звука, применяется при наклонно-строчной записи видеосигнала и цифровых данных;
- с подмагничиванием
  - постоянным полем — увеличивает чувствительность записи и расширяет динамический диапазон записи;
  - переменным полем (высокочастотное подмагничивание) — значительно уменьшает нелинейные искажения, расширяет динамический диапазон и увеличивает чувствительность записи.

Несколько отличается магнитооптический способ записи, применяемый в системе Минидиск ( MiniDisc ). Помимо магнитного поля, воздействующего на магнитооптический слой диска, в ней также производится разогрев соответствующей точки записи лучом лазера до температуры, соответствующей точке Кюри (185 C°).