В 1898 году датчанин Вальдемар Поульсен продемонстрировал устройство для магнитной записи звука. На тот момент уже существовали фонографы конструкции Томаса Эдисона, на которых умещались десятки секунд записи речи. Для записи звука на фонографе игла наносит звуковую дорожку на сменном барабане. С этой же звуковой дорожки иглой снимают звук.

Телеграфон Поульсена внешне похож: у него тоже есть вертикальный барабан, но из стальной проволоки. На записывающую головку подаётся электрический сигнал, носитель движется с постоянной скоростью около головки и на нём остаётся намагниченность, соответствующая сигналу. Для проигрывания нужна головка воспроизведения, которая проходит и регистрирует изменения магнитного поля проволоки, а затем преобразует их в электрический сигнал. В 1900 году на проволоке остался голос императора Австрии Франца Иосифа I - на сегодня одна из старейших доживших до наших дней магнитных аудиозаписей. В последующем телеграфоны продавались как устройства записи речи для быта, для развлечения и в качестве диктофона.

Конечно, устройство из позапрошлого века обладало своими особенностями. К примеру, у изобретения Поульсена усилителя сигнала не было, поэтому звук нужно было слушать в наушниках. Качество записи было лишь незначительно выше, чем у механических фонографов. Но принципы функционирования телеграфона остались ровно теми же, что и у устройств куда сложнее его. Эти устройства научились записывать звук высокого качества, данные и даже видео. Для этого инженерам пришлось решить не один десяток проблем.

Первые линейные попытки

Союзники получали в своё распоряжение немецкие «магнетофоны» и быстро улучшали технологии аудиозаписи, добавляли возможности стереозвука и повышали общее качество технологии. О преимуществах магнитной записи звука они догадывались давно: немецкие радиопередачи, повторно транслируемые в записи, качеством почти никак не отличались от своих оригинальных исполнений.

AEG Magnetophon Tonschreiber B с немецкой радиостанции, собран после 1942.

Студии звукозаписи, которые до этого всё ещё писали на механические мастер-диски, быстро оценили преимущества новинки. Двадцать лет, 1945 по 1965 года, стандартом в студиях была лента. Наступила магнитная эра. Можно было записывать треки длиннее, чем раньше, комбинировать записи нескольких разных людей. Магнитная лента позволяла собрать запись каждого из инструментов в их самом удачном качестве в единую форму. У звуковиков в работе появилась пластичность, которая была доступна разве что в монтаже кино.

На магнитную ленту пытались записывать и видеосигнал. На тот момент киноплёнка была единственным носителем видео. Даже для телевидения сигнал . Аппараты, по сути, были камерой, телевизором и специальной системой синхронизации скачкового механизма. Запись телесигнала была нужна даже не для далёких потомков, а для ретрансляции телесигнала в других часовых поясах. К 1954 году телеиндустрия потребляла плёнки больше, чем все студии Голливуда.

Логично попробовать приспособить новый перезаписываемый носитель под видео - в чём-то оно довольно похоже на аудиосигнал. Одно различие мешало. Полоса частот у аналогового телесигнала куда шире, чем у звука - 5-6 мегагерц и выше против различаемых человеческим звуком 20 килогерц.

Если пустить ленту на обычной скорости аудиозаписи и попытаться записать телесигнал, то ничего хорошего не получится. Записывающая головка создаёт меняющееся магнитное поле, и частицы пыли намагничиваются соответствующим образом. Лента протягивается на постоянной скорости, затем намагничивается следующая крошечная полоска частиц. Но если магнитное поле меняется слишком быстро, то частицы будут намагничены в случайном направлении.

Пропускная способность магнитной ленты связана со скоростью: чем выше частота сигнала, тем выше должна быть скорость ленты. То есть «в лоб» проблему можно решить, пропуская ленту быстрее. В этом направлении работали первые попытки записать телевизионный сигнал на магнитную ленту.

Одной из таких попыток была машина Vision Electronic Recording Apparatus (VERA), разрабатываемая «Би-Би-Си» с 1952 года. Опасная стальная лента наматывалась на 21-дюймовые (53,5 см) барабаны. Она проходила более 5 метров в секунду (200 дюймов). Для безопасности вся машина была заключена в специальный корпус на случай, если что-то разлетится при работе. Как и многие специализированные установки того времени, машина выглядела как большой стенд с множеством оборудования. При этом VERA могла записывать всего 15 минут 405-строчного телесигнала.

Чем-то похожим занималась американская RCA. К 1953 году была достигнута запись цветного и чёрно-белого телевидения на, соответственно, полудюймовую (12,7 мм) и четвертьдюймовую (≈6 мм) плёнку. Для цветного сигнала на плёнку писали пять параллельных дорожек: красная, голубая, зелёная составляющая, синхронизация и звук. Для чёрно-белой нужно было лишь две дорожки: одноцветная картинка и звук. Скорость ленты составляла более 9 метров (360 дюймов) в секунду.

Поперечно-строчная запись

Таким образом головки оставляют на ленте последовательность поперечных параллельных строчек с сигналом в частотной модуляции. Так можно использовать почти всю ширину, оставляя на боках немного места для вспомогательной информации. В результате магнитную ленту можно пропускать с адекватной скоростью, а головки движутся достаточно быстро для записи информации.

Для воспроизведения с плёнки нужна синхронизация, метки которой пишутся на этой же ленте обычными, невращающимися головками. Обычные головки пишут аудиодорожку. На практике запись осуществлялась на двухдюймовую (50,8 мм) ленту формата Quadruplex (Квадраплекс). Как следует из названия, на вращающемся барабане размещались четыре головки. Барабан вращался со скоростью 14 440 (NTSC) или 15 000 (PAL) оборотов в минуту. На одной бобине умещалось 90 минут видеозаписи.

Подобную технологию записи изобрели в относительно небольшой на тот момент американской компании Ampex, основанной эмигрантом российского происхождения Александром Матвеевичем Понятовым. VRX-1000 стал первым коммерчески успешным видеомагнитофоном. Его разработка началась ещё в октябре 1951, а готовый вариант был представлен лишь в 1956 году.

Одна из первых демонстрацией выглядела как запись всех присутствующих на плёнку в течение примерно двух минут, перемотка и демонстрация на экране телевизора картинки. Во время проигрывания повисла абсолютная тишина, затем начались бурные овации.

VRX-1000 Mark IV стоил 50 000 долларов (порядка 450 тысяч $ сегодня), каждая бобина разработанного Ampex формата Quadruplex обходилась в 300 долларов (≈2700 $ в 2016). При этом плёнка стиралась уже через 30 использований. Очевидно, что первыми покупателями были крупные телестудии.

Наклонно-строчная запись

Системы с наклонно-строчной записью были лишены этих проблем. Как и следует из названия, в них вращающийся барабан с головками формирует строчки на ленте под наклоном. Если обернуть вращающийся барабан лентой почти полностью, длинная строчка будет вмещать целый кадр. При остановке движения ленты он будет продолжать считываться, давая эффект стоп-кадра. Если проматывать вперёд или назад, то на экране тоже будет картинка.

Сравнение систем с поперечно-строчной и наклонно-строчной записью.

Тот же эффект можно достичь, если обернуть лентой лишь половину барабана, но использовать две головки - всё так же один оборот барабана будет означать считывание или запись одного кадра. В дальнейшем число головок только увеличивалось для добавления высококачественного звука или для уменьшения размера барабана.

И у этого метода записи были свои проблемы. Магнитная лента иногда незначительно растягивается, скорость вращения отдельных элементов варьируется, меняется угол работы барабана относительно дорожек ленты, а иногда магнитофон и вовсе начинает жевать ленту. Магнитофоны требовали высокой точности исполнения и, в ответственных ситуациях, дублирования.

Бытовая доступность

Кроме этих проблем обывателю вряд ли захочется возиться с магнитной лентой. Поэтому нет ничего удивительного в том, что популярность получили кассетные системы, где в режиме нормального функционирования пользователь никогда не касается ленты. Магнитофоны сами оборачивают ленту около головок.

В семидесятых обычный человек впервые мог выбрать, что хочет смотреть он , а не довольствоваться доступным только в кино и по телевидению. Впервые появились возможности для нелицензионного копирования и записи показываемого по ТВ. Появились первые форматы видеокассет: квадратная коробочка VCR, вставляемая в N1500 фирмы Philips и быстро почивший Cartrivision.

К середине семидесятых на передний план вышли разработанный Sony формат Betamax и VHS от JVC. За этим последовала обширная война форматов, конкурентное противостояние двух проприетарных способов записи видео за звание общепризнанного. Каждая из кассет обладала своими преимуществами и недостатками. Betamax давал незначительно лучший формат картинки, но на обычном телевизоре разница с VHS практически не ощущалась. На VHS можно было записывать куда больше видео: 120, 240 минут или даже больше против часа и более у Betamax.

При всех достоинствах Betamax покупателей чаще всего интересовала доступность. В итоге большую долю рынка получил тот формат, который уже на момент релиза позволял записать почти любой фильм, поддерживался многими производителям по лицензии и был дешевле для своего покупателя. Betamax до конца существования так и оставался нишевым продуктом. До начала двухтысячных в гостиной будут править видеокассеты VHS.

Часть из них попадала за «железный занавес». Порядок Советского Союза накладывал множество интересных ограничений на жизнь обычных граждан. К примеру, доступ к копировальным аппаратам документов был

Магнитная лента

Катушка магнитной ленты

Магни́тная ле́нта - носитель информации в виде гибкой ленты, покрытой тонким магнитным слоем. Информация на магнитной ленте фиксируется посредством магнитной записи. Устройства для записи звука и видео на магнитную ленту называются соответственно магнитофон и видеомагнитофон . Устройства для хранения компьютерных данных на магнитной ленте называется стример .

Магнитная лента произвела революцию в вещании и записи. Вместо прямых эфиров в телевизионном и радиовещании стало возможным производить предварительную запись программ для последующего воспроизведения. Первые многодорожечные магнитофоны позволяли производить запись на несколько раздельных дорожек от различных источников, а затем впоследствии сводить их в конечную запись с наложением необходимых эффектов. Также развитию компьютерной техники послужила возможность сохранения данных на длительный период с возможностью быстрого доступа к ним.

Звукозапись

Магнитная лента 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.

Видеозапись

Видеокассета VHS

Первый в мире видеомагнитофон был представлен фирмой Ampex 14 апреля 1956 года. Небольшая компания, основанная русским эмигрантом Александром Матвеевичем Понятовым в Калифорнии, смогла сделать настоящий прорыв в технологии видеозаписи изобретя поперечно-строчную видеозапись и применив систему с вращающимися головками. Они использовали ленту шириной 2 дюйма (50,8 мм), которая наматывалась на бобины - так называемый формат Q (Quadruplex). 30 ноября 1956 года – Си-Би-Эс впервые использовала "Ампэкс" для отсроченного выпуска в эфир программы новостей. Видеомагнитофоны произвели настоящую технологическую революцию на телецентрах.

В 1982 году Sony выпустила систему Betacam . Частью этой системы была видеокамера , которая впервые в одном устройстве объединяла и телевизионную камеру и записывающее устройство. Между камерой и видеомагнитофоном не было кабелей, таким образом, видеокамера давала значительную свободу оператору. В Betacam используется 1/2" кассеты. Он быстро стал стандартом для производства теленовостей и для студийного видеомонтажа .

В 1986 году Sony представила первый цифровой формат видеозаписи , стандартизованный SMPTE , это положило началу эры цифровой видеозаписи. Наиболее распространенным бытовым форматом цифровой видеозаписи стал формат , представленный в 1995 году .

Хранение данных

Кассета QIC-80

Магнитная лента была впервые использована для записи компьютерных данных в 1951 году в компании Eckert-Mauchly Computer Corporation на ЭВМ UNIVAC I. В качестве носителя использовалась тонкая полоска металла шириной 12,65 мм, состоящая из никелированной бронзы (называемая Vicalloy). Плотность записи была 128 символов на дюйм (198 микрометров / символ) на восемь дорожек.

В 1964 году семейства IBM System/360 , в фирме IBM был принят стандарт 9-дорожечной ленты с линейной записью, который впоследствии распространился также в системах других производителей и широко использовался до 1980-х годов.

В домашних персональных компьютерах 1970-х и начала 1980-х годов (вплоть до середины 1990-х) в качестве основного внешнего запоминающего устройства во многих случаях использовался обычный бытовой магнитофон и компакт-кассета.

В 1989 году компаниями Hewlett-Packard и Sony на базе аудиоформата DAT был разработан формат хранения данных DDS (англ. Digital Data Storage ).

В 1990-е годы для систем резервного копирования персональных компьютеров были популярны стандарты QIC-40 и QIC-80, использовавшие небольшие кассеты физической ёмкостью 40 и 80 Мбайт соответственно.

Примечания

Ссылки

• Владимир Островский Истоки и триумф магнитной звукозаписи // «625» : журнал. - 1998. - № 3.
• Валерий Самохин, Наталия Терехова Формату VHS - 30! // "625" : журнал. - 2006. - № 8.

Wikimedia Foundation . 2010 .

Магнитные ленты представляют собой композицию из несущей основы, изготов­ленной из пластичного материала, и рабочего слоя в виде смеси ферромагнитного порошка со связующим веществом. В настоящее время в качестве основы обычно используется полиэтилентерефталат (лавсан), обладающий высокой прочностью, эластичностью, влагостойкостью и технологичностью. Кроме лавсановых, сущест­вуют ленты на ацетатной и иных основах.

В качестве магнитного материала применяют у-окись железа (у-Fе 2 О 3), окись хрома (СгО 2), чистое железо, соединения кобальта (Сo) и некоторые другие ве­щества. Самое широкое распространение получили ленты на основе соединения у-Fе 2 О 3 , на втором месте по популярности стоят ленты на основе СгО 2 . Бывают также разновидности лент с оксидом железа, модифицированным кобальтом, с дву­мя рабочими слоями (внутренний - феррооксидный, внешний - хромдиоксидный) и т.п.

После намагничивания материала магнит­ной ленты и снятия внешнего магнитного поля он продолжает сохранять остаточную индукцию. На рис. 4.25 для различных мате­риалов показаны кривые намагничивания, то есть зависимости магнитной индукции В, измеряемой в теслах (Тл), от напряженности внешнего магнитного поля Н, измеряемой в единицах «ампер на метр» (А/м). Кривые обладают гистерезисным характером. При возрастании напряженности магнитного поля в положительном направлении магнитная индукция возрастает сначала довольно резко, затем кривая намагничивания становится по­логой и, наконец, достигает значения маг­нитного насыщения В н. При последующем уменьшении напряженности Н магнитного поля индукция В также уменьшается. Когда значение Н падает до нуля, материал оста­ется намагниченным (В ост > 0).

Рис. 4.25. Зависимость магнитной индукции В от напряженности внешнего магнитного поля Н в различных материалах

Остаточная индукция В ост является самой важной характеристикой магнитного материала лен­ты. Чем она выше, тем больше максимальный остаточный магнитный поток и, сле­довательно, лучше характеристики записи воспроизведения обеспечит эта лента. Величина Н с, равная напряженности магнитного поля, необходимой для изме­нения индукции от В ост до нуля, называется коэрцитивной силой по индукции. Кроме этого, ферромагнитные материалы характеризуются магнитной прони­цаемостью ц, показывающей, во сколько раз магнитная индукция в ферромагне­тике больше, чем в воздухе.

Для снижения нелинейных искажений и повышения остаточной намагничен­ности ленты в магнитофонах применяется запись сигналов с высокочастотным подмагничиванием. Тогда записываемое низкочастотное (звуковое) колебание S зп. (рис 4.26) суммируется с колебанием подмагничивания S П (рис 4,26). частота Р п которого гораздо выше верхней звуковой частоты и составляет десятки килогерц. В результате возникает сигнал S ЗП (рис.4.26), с помощью которого осуществляет­ся смещение диапазона изменения записываемого аудиосигнала на линейный участок кривой намагниченности. При этом само высокочастотное колебание на магнитную ленту не записывается. Оптимальное значение тока высокочастотно­го подмагничивания зависит от магнитных свойств используемой ленты.

Магнитная лента может использоваться для записи и воспроизведения много­кратно. Если перед записью нового фрагмента фонограммы ее не размагнитить, произойдет наложение записей друг на друга. Для удаления предыдущей инфор­мации производят ее стирание путем воздействия сильного внешнего магнитного поля на активный слой ленты, в результате чего рабочий слой сначала намагни­чивается до насыщения, а затем размагничивается. Это поле может быть как пе­ременным, так и постоянным. В первом случае используются колебания генера­тора тока стирания и подмагничивания (ГСП), формирующего гармонический сигнал, в соответствии с которым меняется магнитное поле специальной стира­ющей головки. Во втором случае стирающая головка представляет собой посто­янный магнит.

Весьма высокий уровень стандартизации достигнут в производстве магнитных лент. Согласно классификации международной электротехнической комиссии (МЭК-IЕС) магнитные ленты для аудиокассет подразделяются на 4 группы в за­висимости от требуемых значений оптимального тока высокочастотного подмаг­ничивания и параметров коррекции амплитудно-частотной характеристики маг­нитофонных трактов:

• МЭК 1 (IЕС 1) - лента с феррооксидным рабочим слоем (Fe 2 ,О 3), «обычная» или «нормальная»;
• МЭК II (IЕС II) - лента с рабочим слоем из хромдиоксида (СгО 2) или заме­нителей;
• МЭК III (IЕС III) - лента с двумя рабочими слоями (внутренним - ферро­оксидным, внешним - хромдиоксидным);
• МЭК IV (IЕС IV) - лента с рабочим слоем из металлического порошка желе­за (Мetal).

Рис. 4.26. Формирование сигнала записи с высокочастотным подмагничиванием

Сравнивая два первых, наиболее распространенных, -типа магнитных лент, можно обозначить ряд преимуществ магнитных лент на основе хромдиоксида. При их применении для записи аудиосигналов достигаемое соотношение сигнал/ шум на 12-16 дБ лучше, чем при использовании лент на феррооксидной основе. Нелинейные искажения и саморазмагничивание на высоких частотах также бу­дут меньшими.

Приведенные на рис. 4.27 кривые намагничивания лент типов I, II и IV свиде­тельствуют о том, что лента типа IV (Меtal) способна обеспечить существенный выигрыш в уровне записанного сигнала по сравнению с хромдиоксидной и фер­рооксидной лентами. Кроме того, металлопорошковые ленты характеризуются минимальными искажениями и широким частотным диапазоном. Еще одно пре­имущество заключается в их абсолютно гладкой поверхности, что существенно снижает абразивный износ магнитных головок. Однако стоимость таких лент существенно выше, они требуют значительно большего тока подмагничивания: не все бытовые магнитофоны в состоянии производить на них запись из-за от­сутствия необходимых корректирующих цепей. В режиме воспроизведения дан­ный недостаток удается игнорировать: кассеты с лентой типа IV (Меtal) можно без потери качества прослушивать при положении переключателя лент «СгО 2 » (тип II).

Рис.4.27.Зависимость коэффициента третьей гармоники и ЭДС оттока подмагничивания воспроизводящей головки

Магнитные ленты типа III широкого распространения не получили. Как уже отмечалось, характеристики магнитной ленты в значительной степени определяют качество записи и воспроизведения фонограмм. При этом наиболее важны следующие параметры:

• относительная чувствительность;
• величина нелинейных искажений;
• отношение сигнал/шум.

Чувствительность ленты характеризуется степенью ее намагниченности, кото­рая определяется как отношение величины остаточного магнитного потока к низ­кочастотному полю головки, создаваемому током записи. Проще говоря, чем выше чувствительность ленты, тем меньшим коэффициентом усиления может обладать усилитель записи.

Относительная чувствительность ленты определяется как отношение уровня сигнала на данной магнитной ленте к аналогичному уровню сигнала на образцо­вых или эталонных лентах такого же типа, выпускаемых фирмами-производите­лями. Этот параметр измеряется на частотах 315 Гц и 10 кГц и характеризует тот уровень, с которым сигнал реально записывается на ленту при нулевом показании индикатора записи (оно означает уровень сигнала в децибелах).

Имея результаты измерения чувствительности на частотах 315 Гц и 10 кГц, можно оценить амплитудно-частотную характеристику (АЧХ) магнитной ленты. Точная АЧХ получается при измерениях на нескольких частотах. Полученная кривая должна быть прямолинейна и параллельна оси абсцисс в звуковом диапа­зоне частот, а значение на частоте 315 Гц - как можно ближе к 0 дБ. Обычно АЧХ магнитной ленты указывается на вкладыше магнитофонной кассеты.

Изменения чувствительности в основном определяются неравномерностью толщины рабочего слоя ленты и концентрации в нем ферромагнитного порошка. Увеличение неравномерности может быть вызвано пылью, а также продуктами износа ленты и магнитных головок на поверхности рабочего слоя.

На равномерность АЧХ магнитных лент существенно влияет величина тока высокочастотного подмагничивания. При оптимальном токе подмагничиваиия обеспечивается наибольший уровень записи. Его превышение сверх оптимально­го вызывает резкое ослабление уровня записи высоких звуковых частот и некото­рое его увеличение при записи низких звуковых частот. При уменьшении тока подмагничивания картина меняется на обратную. Оптимальный ток высокочас­тотного подмагничивания устанавливают по максимуму отдачи (чувствительнос­ти) магнитной ленты на частотах 400 Гц или 1000 Гц.

Неравномерность АЧХ определяет линейные искажения сигналов. Кроме это­го, от магнитных свойств рабочего слоя и тока высокочастотного подмагничива­ния зависит величина нелинейных искажений, являющихся основной частью суммарных нелинейных искажений канала магнитной записи. Чем больше оста­точная намагниченность материала, тем они меньше. Для их оценки используют параметр, называемый коэффициентомгармоник, и, чаще всего, коэффициент тре­тьей гармоники К 3 . Современные ленты имеют величину К 3 в пределах 0,4-2,2%. Примерный вид зависимости К 3 и ЭДС воспроизводящей головки Е на разных частотах от отношения величины тока подмагничивания I п к его оптимальному значению I п опт показан на рис.4.27. При оптимальном выборе данного параметра обеспечивается некоторый компромисс между равномерностью амплитудно-час­тотной характеристики и величиной нелинейных искажений.

Также на величину нелинейных искажений влияет правильный выбор уровня записываемого сигнала, ибо увеличение уровня записи выше допустимого приво­дит к перемодуляции ленты и появлению повышенных нелинейных искажений, а его уменьшение снижает отношение сигнал/шум. Поэтому следует поддержи­вать такую величину уровня записи, при которой достигался бы компромисс между максимально возможным записываемым уровнем намагниченности ленты.

Максимальный уровень записи, выбранный в соответствии с этими критери­ями, позволяет судить о перегрузочной способности ленты и определяет верхнюю границу динамического диапазона канала записи. Чем шире данный диапазон, тем выше качество записи и воспроизведения фонограмм. Его нижняя граница опре­деляется величиной шума магнитной ленты, зависящего от магнитного состояния ленты. Различают несколько видов шумовых сигналов, получающихся при вос­произведении:

• шум паузы;
• шум размагниченной ленты;
• шум намагниченной ленты;
• модуляционный шум.

Кроме того, по источникам происхождения шумы подразделяются на контакт­ные и структурные. Первые возникают из-за непостоянства плотности прилега­ния магнитной ленты к головкам, а вторые - вследствие магнитной неоднородно­сти рабочего слоя.

Шум паузы - это шум ленты, которая была размагничена стирающей головкой и затем подверглась воздействию высокочастотного поля подмагничивания запи­сывающей головки. Относительный уровень шума паузы при воспроизведении определяют как отношение напряжения шума ленты к напряжению, соответству­ющему номинальному уровню записи.

Относительный уровень шума намагниченной ленты служит для оценки по­мехи, проявляющейся в виде так называемого модуляционного шума, который накладывается на записанный сигнал и растет с увеличением его амплитуды. Мо­дуляционный шум определяется неравномерностью структуры рабочего слоя лен­ты и колебаниями скорости ее движения. При воспроизведении он прослушива­ется как шорохи. Несмотря на сравнительно малый уровень, такие шумы хорошо заметны на слух, поскольку практически не подвержены действию существующих систем шумопонижения.

От магнитных свойств ленты, толщины рабочего слоя, ее общей толщины за­висит проявление так называемого копирэффекта. Он заключается в следующем: при хранении магнитной ленты в рулоне (кассета, катушка) сильно намагничен­ные участки могут намагничивать другие области ленты, прилегающие к ним и расположенные на соседних витках ленты. Во время прослушивания это свой­ство проявляется в виде эха. Сильнее всего влияние копирэффекта проявляется при наложении копии на участок с паузой. Заметим, что существует определен­ная зависимость его проявления от температуры (при повышенных температурах он сильнее). Это следует учитывать при хранении магнитных лент и эксплуата­ции магнитофона в специфических условиях, например летом в автомобиле.

Как сказано выше, чтобы осуществить повторную запись на магнитную ленту, предыдущая должна быть стерта. Стираемрсть ленты зависит от ее магнитных свойств, но кроме этого влияние оказывают и параметры генератора тока стира­ния и подмагничивания, стирающей головки, предшествовавшего режима записи, а также условия хранения. Считается, что при повторном использовании магнит­ной ленты старая запись должна выть ослаблена не менее чем на 70 дБ.

Кроме магнитных свойств магнитофонных лент, на качество записи и воспро­изведения аудиосигналов существенно влияют и их физико-механические свой­ства. К ним относятся:

• удлинение (под нагрузкой и остаточное);
• сабельность;
• коробление;
• шероховатость;
• адгезионная прочность;
• тепло- и влагостойкость;
• упругость;
• износостойкость;
• абразивность.

При работе лентопротяжного механизма (ЛПМ) и при контакте с другими час­тями магнитофона, например магнитными головками, лента подвергается меха­ническим воздействиям и сама влияет на детали тракта. Особенно чувствитель­ны к повышенным нагрузкам тонкие ленты толщиной 9 мкм (С-120), поэтому использование их на дешевых магнитофонах с низким качеством работы ЛПМ не рекомендуется. Частицы ферромагнитного материала, составляющие рабочий слой лент, обладают высокой механической твердостью, следовательно, при со­прикосновении поверхности ленты с магнитными головками происходит истира­ние как самой ленты, так и головок, расширение их рабочего зазора и ухудшение качества записи/воспроизведения высоких частот.

В кассетных магнитофонах применяют магнитную ленту с шириной 3,81 мм, толщиной 18, 12 и 9 мкм. При этом, естественно, в стандартную кассету может помещаться различное количество ленты, что, в свою очередь, определяет полное время звучания. В маркировке кассет указывается его величина: С-60, С-90, С-120 или МК-60, МК-90. Выпускаются кассеты и с нестандартным временем звучания: С-30, С-45 и пр. До недавнего времени в быту использовались и катушечные маг­нитофоны, где ширина ленты составляла 6,25 мм, а общая толщина, в зависимос­ти от материала основы, - 55 мкм или 37 мкм при толщине рабочего слоя 15 мкм и 11 мкм соответственно.

На кассетном магнитофоне в процессе записи магнитная лента разделяется на две половины (рис. 4.28), на каждой из которых запись производится в одном на­правлении, причем при стереозаписи информация записывается поканально на две дорожки (правый и левый каналы), а при монофонической в каждом направ­лении используется одна объединенная дорожка равная по ширине сумме двух дорожек, используемых в режиме стерео, и промежутка между ними. Это обеспе­чивает совместимость магнитных лент, записанных в режимах «Стерео» и «Моно». Корпус магнитофонной кассеты должен соответствовать определенным требованиям, чтобы обеспечить стабильность движения магнитной ленты при вне­шних механических и тепловых воздействиях. Для этого корпусы и механические элементы кассет выполняются из термостойких твердых сортов пластмасс или керамики. В них присутствуют:

• высокоточные жесткие направляющие;
• специальные ребра жесткости;
• дополнительные элементы лентоукладки;
• особые пружинящие прокладки;
• прижимающие щетки из специальных антифрикционных и антистатических материалов.

Магнитные ленты аудиокассет рассчитаны на эксплуатацию при температуре от -10 o С до +45 °С.

Рис 4.28 Размещение дорожек записи на ленте кассетного магнитофона: а – монофонического,

б - стереофонического

Верно ли, что магнитная лента с рабочим слоем из двуокиси хрома быстрее изнашивает магнитные головки с сердечником из пермаллоя?

Действительно, хромдиоксидный рабочий слой обладает более высо-кой твердостью, чем гамма-окисла железа и оказывает повышенное абразивное на головку. С одной стороны, более твердость его позволяет добиваться идеального полирования с более высокой гладкостью, чем у гамма-окисла железа. Кроме этого, надо принимать так называемый период приработки, в течение которого абразивность ленты проявляется наи-большим образом, после чего абразивность резко снижается (рабочая поверх-ность ленты как бы полируется) и дальнейший износ сердечника головки про-исходит очень медленно.

Проведенные испытания различных лент показали, что если для лент с ра-бочим слоем из гамма-окисла железа приработки продолжается 5 - 7 проходов ленты длиной 525 м, то у хромдиоксидной ленты он обычно прекра-щается уже после второго прохода. Поэтому магнитная лента с рабочим сло-ем из двуокиси хрома, имеющая большую степень начальной полировки, при скорости движения 4,76 см/с изнашивает сердечник головки ничуть не -же, чем лента с рабочим слоем из гамма-окисла железа.

Чтобы уменьшить абразивность ленты, можно искусственно провести ее приработку. Для этого надо взять полоску из стали марки 20 - 40 шириной 3,5 мм, хорошо отжечь ее, согнуть корпусу универсальной головки, накле-ить внутри кусочек байки и, надев полоску на головку, провести несколько проходов ленты в обоих направлениях. После этого абразивность ленты замет-но снижается.

Можно ли ленту с рабочим слоем из двуокиси хрома использовать в магнитофонах, рассчитанных на работу с лентой, рабочий слой которой из гамма-окисла железа?

Хромдиоксидная лента требует больших токов подмагничивания и сти-рания, а также увеличенного тока записи и измененной коррекции АЧХ в вы-сокочастотной части рабочего диапазона по сравнению с лентой с рабочие слоем из гамма-окисла железа. Чтобы магнитофон мог работать с лентами, рабочие слои которых выполнены из разных магнитных порошков, в схему вво» дят переключатель, изменяющий при переходе с одной ленты на другую токи записи, подмагничивания и стирания, а также изменяющий коррекцию АЧХ. В некоторых простых магнитофонах такой переключатель изменяет только токв подмагничивания и стирания, что не позволяет использовать все положитель-ные свойства хромдиоксидной ленты. В магнитофонах, не имеющих такого пе-реключателя, пользоваться хромдиоксидной лентой нецелесообразно.

Существуют ли еще какие-либо магнитные ленты повышенного каче-ства?

Тенденция улучшения качественных показателей кассетных магнито-фонов потребовала создания лент, способных при низкой скорости движения обеспечивать высокие параметры аппаратов. Одной из первых таких лент бы-ла лента с рабочим слоем из порошка гамма-окисла железа более мелкозер-нистой структуры, имеющая улучшенную полировжу рабочей поверхности. 3а счет лучшего прилегания ленты к головке и более мелкой структуры порошка рабочего слоя динамический диапазон фонограммы на такой ленте на 2 - 4 дБ лучше, чем на обычной. Лучше на ней записываются и воспроизводятся верх-ние звуковые частоты, что еще более повышает качество фонограммы. (Зару-бежные кассеты с такой лентой снабжались надписью «Low noise» - малый ). Добавим еще, что ее использование целесообразно только в кассетных магнитофонах при низкой скорости движения, а твердость поверхности рабо-чего слоя позволяет добиться почти идеального его полирования и, следователь-но, лучшего прилегания к головке и большей отдачи на высоких частотах.

Сравнительно недавно получила распространение лента с рабочим слоем из гамма-окисла железа с присадкой кобальта, которую называют кобаль–тированной. Основное преимущество такой ленты - более уровень за-писи. При ее использовании становится возможным увеличить намагниченность ленты от 250 до 320 нВб/м в катушечных магнитофонах и от 160 до 250 нВб/м - в кассетных. К таким лентам относятся и отечественные ленты типов А4309-6Б, А4409-6Б и А4205-ЗБ.

Одной из разновидностей лент с рабочим слоем из гамма-окисла железа является лента, способная обеспечить повышенный динамический диапазон фо-нограммы и несколько больший уровень записи высоких частот. Улучшение -раметров ленты достигнуто за счет уменьшения размеров феррочастиц рабоче-го слоя (0,4 мкм вместо 1 мкм в обычной ленте), высокой плотности и равномерного распределения их в рабочем слое. За рубежом такая лента получила название «Super Dynamic» (SD).

Последняя новинка - так называемая «металлическая» лента, рабочий слой одного из вариантов которой выполнен на основе порошкообразного чис-того железа. «Металлическая» лента имеет более высокую коэрцитивную силу, чем хромдиоксидная, и требует еще больших токов подмагничивания и стира-ния. Так, например, для такой ленты подмагничивания должен быть при-мерно на 6 дБ больше, чем для хромдиоксидной, и на 9 дБ больше, чем для ленты с рабочим слоем из гамма-окисла железа. Для «металлической» ленты при скорости движения 4,76 см/с уровень намагниченности на частоте 12 кГц практически на 12 дБ выше, чем для обычной ленты. Отечественная промыш-ленность пока что такой ленты не выпускает.

Влияет скорость движения магнитной ленты на качество записи (воспроизведения)?

Влияет. Чтобы объяснить это, надо вспомнить, что записи К прямо пропорциональна поступательной скорости V носителя записи ленты и обратно пропорциональна частоте записи f (см. с. 4). Следует также напомнить, что э. д. с. головки воспроизведения зависит от длины за-писанных колебаний и уменьшается по мере приближения длины волны запи-си к эффективной ширине рабочего зазора головки, а когда длина волны записи станет равна ширине рабочего зазора - э. д. с. головки воспроизведения будет равна нулю. Это носит название «щелевых потерь» и описывается так называемой «щелевой функцией».

Практически установлено, что минимальная длина волны эффективно вос-производимых колебаний должна быть в два раза больше эффективной шири-ны рабочего зазора ГВ. Поясним это примером. Допустим, мы имеем магнито- со скоростью движения ленты 9,53 см/с, в котором установлена ГВ с ге-ометрической шириной рабочего зазора 3 мкм. Так как эффективная ширина рабочего зазора l обычно на 20 - 25% больше геометрической ширины, то l=3-1,25=3,75 мкм. Заменяя длину волны записи удвоенной эффективной ши-риной рабочего зазора, определим верхнюю частоту рабочего диапазона f= =V/2l=95 300/7,5=12 707 Гц. Такой примерно верхний рабочего диа-пазона частот (12500 Гц) установлен нормативными документами. При тех же условиях на скорости 19,05 см/с возможна запись и воспроизведение частот до 25400 Гц, а на скорости 4,76 см/с - до 6347 Гц. Надо учитывать и то об-стоятельство, что по мере улучшения качественных показателей лент и магнит-ных головок рабочий записываемых и воспроизводимых частот не-прерывно расширяется.

Известно, что рабочий зазор магнитной головки характеризуется его шириной, глубиной и длиной. А каково влияние глубины и длины рабочего зазора на запись и воспроизведение звука?

Влияние глубины и длины рабочего зазора (о влиянии ширины рас-сказано в предыдущем ответе) магнитной головки (рис. 3) не столь явно и за-частую не учитывается, так как радиолюбители пользуются готовыми голов-ками с известными параметрами.

Длина рабочего зазора, что то же самое, ширина сердечника головки, определяется шириной дорожки записи. Использование в современных магнитофонах четырехдорожечной записи привело к уменьшению ширины сердечни-ка до 1 и 0,66 мм при ширине магнитной ленты соответственно 6,25 и 3,81 мм, а это, в свою очередь, отразилось на остаточном магнитном потоке фонограм-мы, понизив его по сравнению с двухдорожечной записью. В этих условиях: уменьшение ширины рабочего зазора приводит к ухудшению отношения сигнал-шум и снижению динамического диапазона фоно-граммы. Один из путей борьбы с этим - повыше-ние эффективности ГЗ и отдачи ГВ за счет умень-шения глубины рабочего зазора.

Рис. 3. Рабочий зазор маг-нитной головки и его параметры

Эффективность ГЗ определяется сечением сер-дечника в зоне рабочего зазора головни. Чем мень-ше сечение сердечника, тем выше эффективность ГЗ, которая определяет ток записи, необходимый для создания около рабочего зазора ГЗ требуемого магнитного поля записи. С повышением эффектив-ности ГЗ ток записи может быть снижен, что важно для магнитофонов с пи-танием от автономных источников тока и особенно кассетных магнитофонов..

Отдача ГВ - это э. . с., индуцируемая в обмотке при воспроизведении фо-нограммы. Электродвижущая ГВ пропорциональна скорости изменения магнитного потока в сердечнике ГВ и зависит от остаточного магнитного -ка фонограммы и параметров магнитной цепи ГВ. Для эффективного замыка-ния магнитного потока фонограммы через сердечник ГВ, а не через рабочий-зазор необходимо, чтобы магнитное сопротивление рабочего зазора ГВ было значительно больше сопротивления сердечника. При заданной ширине рабоче-го зазора это достигается уменьшением его глубины. В современных ГВ и ГУ катушечных магнитофонов глубина достигает 0,15 - 0,25 мм, а в кассетных« - около 0,1 мм.

Уменьшение глубины зазора влечет за собой уменьшение долговечности головки из-за стирания рабочей поверхности головки рабочим слоем магнитной ленты. Однако современные ленты с основой из полиэтилентерефталата и вы-сокой степенью полировки рабочей поверхности позволяют строить лентопро-тяжные механизмы с силой прижима ленты к головке около 4 - 6 Н (400 - 600 г) в катушечных магнитофонах и около 2 Н (200 г) - в кассетных и по-лучать головки до 1000 ч и более.

Чем вызвано увеличение номинального значения магнитного потока короткого замыкания до 320 нВб/м в катушечных магнитофонах и до 250 нВб/м в кассетных?

Поток короткого замыкания фонограммы характеризует количествен» но полезный эффект записи и представляет собой через сер-дечник ГВ с нулевым магнитным сопротивлением. Нормированное значение уровня записи называется номинальным. Нетрудно показать, что уровень за-писи в этих условиях в большой степени зависит от качества магнитной лен-ты. С появлением магнитных лент с улучшенными свойствами и особенно вы« сококоэрцитивных лент записи может быть увеличен. Внедрение но-вых магнитных лент типов А4409-6Б и А4205-ЗБ позволило увеличить номи-нальное значение потока короткого замыкания до 320 нВб/м для скорости 19,05 см/с в катушечных магнитофонах и до 250 нВб/м - для скорости 4,76 см/с в кассетных. Это позволяет разработчикам магнитофонов расширить -мический диапазон записи, уменьшить коэффициент нелинейных искажений и улучшить ряд других параметров магнитофона.

Какие еще требования предъявляются к магнитным лентам?

В современных магнитофонах, когда ширина дорожки записи стала меньше 1 мм, а геометрическая ширина рабочего зазора головки приближает-ся к 1 мкм, для достижения высококачественных показателей должна исполь-зоваться магнитная , позволяющая обеспечить наилучший между рабочим слоем ленты и головкой.

Для обеспечения этого необходима высокая эластичность материала ос-новы ленты. Все вновь разрабатываемые ленты, особенно для кассетных магни-тофонов, изготавливают поэтому с основой из полиэтилентерефталата (торго-вое название « »). Такую основу имеют новые ленты типов А4309-6Б, А4409-6Б, А4205-ЗБ и др.

Другая особенность лент заключается в высокой степени полирования ра-бочего слоя. При хорошо отполированной поверхности рабочего слоя замет-но улучшается контакт между лентой и головкой, уменьшается износ головок, улучшаются запись и воспроизведение верхних частот из-за уменьшения кон-тактных потерь, а также повышается отношение сигнал-шум.

Еще одно специфическое качество - отсутствие дефектов рабочего слоя. Известно, что собственный шум ленты определяется составом, равномерностью и однородностью магнитного материала рабочего слоя. Попадание в рабочий слой посторонних вкраплений или появление в нем микропузырьков приводит к выпадению сигнала и, как , - к потере информации. Это особенно заметно на музыкальных записях.

Что должен показывать индикатор уровня сигнала?

В бытовой аппаратуре магнитной записи звука с помощью встроен-иого индикатора осуществляется постоянный контроль за уровнем сигнала, по-даваемого на запись. Так как большинство магнитофонов имеют универсаль-ный усилитель, индикатор уровня сигнала включают на его выходе. При раз-Дельных усилителях записи и воспроизведения и раздельных головках встроен-ные индикаторы позволяют контролировать как сигнал, подаваемый на запись, так и уже записанный сигнал, осуществляя тем самым контроль сквозного -нала. При этих условиях индикатор должен показывать значения кон-тролируемых сигналов, причем максимально допустимый сигнал должен соот-ветствовать номинальному уровню записи.

Для магнитной звукозаписи и видеозаписи в качестве носителя применяют ферромагнитную ленту, состоящую из основы, на которую нанесен слой ферромагнитного вещества (рабочий слой). В качестве основы ленты применяют диацетилцеллюлозу , триацетилцеллюлозу , лавсан. Наилучшим материалом для основы является лавсан (полиэтилентерефталат). Для изготовления рабочего слоя магнитных лепт применяют гамма-окисел железа, феррит кобальта, двуокись хрома и др. Наибольшее распространение в современных лентах получил гамма-окисел железа. В настоящее время применяется порошок гамма-окисла железа с частицами игольчатой формы и размерами 0,1-0,5 мкм. Объемная концентрация магнитного порошка в рабочем слое у разных лент составляет 30-45%.

Для звукозаписи выпускают большое количество типов магнитных лент. Общепринятого обозначения лент пока нет, и изготовители обозначают их по-разному. В СССР тип ленты ранее обозначался порядковым номером разработки (например, тип 2, тип 6, тип 10). Согласно ГОСТ 17204-71 «Ленты магнитные. Система обозначения типов» с 1972 г, введена новая система обозначения. По этой системе типы лент обозначают комбинацией из пяти элементов.

Первый элемент - буквенный, обозначающий назначение ленты: А - звукозапись; Т - видеозапись; В - вычислительная техника;. И - точнаязапись.

Второй элемент - цифровой (от 0 до 9), обозначающий материал основы: 2 - диацетилцеллюлоза (ДАЦ); 3 - триацетилцеллюлоза ; 4 - полиэтилентерефталат.

Третий элемент - цифровой (от 1 до 9), обозначающий толщину ленты: 2--18 мкм, 3-27 мкм; 4-37 мкм; 6-55 мкм; 9 - свыше100 мкм.

Четвертый элемент - цифровой (от 01 до 99), обозначающий номертехнологической разработки.

Пятый элемент - численное значение номинальной ширины ленты в миллиметрах.

После пятого элемента применяется дополнительный буквенный индекс: П -д ля перфорированных лент; Р -для лент, используемых в радиовещании; Б - для лент к бытовым магнитофонам.

Согласно рекомендации Международной электротехнической комиссии (МЭК) от 1959 г. по ГОСТ 8303-76 «Ленты магнитные. Основные размеры» ширина лент принята равной 6,25 ± 0,05 мм. В последнее время выпускают ленты шириной 3,81 мм, которые применяют в кассетных магнитофонах. Толщина ленты по ГОСТ 8303-76 55 +0 -5 , 37 +0 -5 , 27 +0 -2 и18 +0 -2 мкм.

Магнитные ленты оценивают по следующим показателям: физико-механическим, определяющим свойства лент при механических и климатиче­ских воздействиях; магнитным, определяющим свойства в магнитном поле, рабочим, характеризующим чувствительность магнитной ленты к воздействиям при записи и искажения сигнала при записи и воспроизведении.

К физико-механическим показателям лент относят следующие :

нагрузка, соответствующая пределу текучести, она, характеризует прочность ленты при статическом нагружении ;

относительное удлинение под нагрузкой, т, е. изменение длины ленты при заданной статической нагрузке;

работа ударного разрыва, т. е. прочность ленты при динамическом нагружении ;

остаточное удлинение после ударной нагрузки характеризует необратимые изменения длины ленты после динамического нагружения ;

абразивность , т. е. степень износа лентой магнитных головок и других неподвижных деталей лентопротяжного механизма, с которыми соприкасается лента в процессе движения;

сабельность - деформация ленты по длине (вызывается в основном вытягиванием края ленты при резке); это приводит к ухудшению контакта ленты с магнитными головками и перекосам ленты относительно магнитных головок.

В табл. 16 приведены физико-механические показатели различных лент .

Магнитные свойства лент зависят от магнитных свойств исходного порошка, объемной концентрации порошка в рабочем слое и степени ориентации порошка в нем и характеризуются коэрцитивной силой (Н с), остаточным магнитным потоком насыщения, остаточной намагниченностью насыщения (I r ) или максимальной остаточной индукцией (В r )

и относительной начальной магнитной проницаемостью (μ ). Основные показатели магнитных свойств различных лент приведены в табл. 17.

К рабочим показателям относят электроакустические, т. е. чувствительность, частотную характеристику, нелинейные искажения, шум ленты, уровень копирэффекта, уровень оптимального подмагничивания. На практике рабочие показатели ленты определяют сравнением специально отобранного типового носителя записи с испытуемым.

Чувствительность ленты характеризует отношение величины остаточного магнитного потока к низкочастотному полю головки записи. Относительная чувствительность - отношение (дБ) остаточного магнитного поля при записи сигнала с частотой 400 Гц к остаточному потоку на типовой ленте в том же режиме записи. Чем выше чувствительность ленты, тем меньше должно быть усиление усилителя записи.

Частотная характеристика - разность (дБ) между отдачей типовой и испытуемой лент на частоте 10 кГц при заданной скорости записи. Частотная характеристика ленты зависит от ее магнитных свойств, толщины рабочего слоя, однородности частиц, качества поверхности рабочего слоя и от режима подмагничивания.

Нелинейные искажения оцениваются по третьей гармонике. Коэффициент третьей гармоники равен отношению напряжения третьей гармоники к напряжению первой гармоники сигнала с частотой 400 Гц на выходе усилителя воспроизведения. Это абсолютная характеристика, определяющая нелинейные искажения сквозного тракта, включающего усилитель записи, магнитную ленту и усилитель воспроизведения.

Относительный уровень модуляционного шума (шум ленты) равен отношению (дБ) напряжения шума ленты, намагниченной постоянным током, к максимальному значению напряжения сигнала, измеренных на выходе усилителя воспроизведения.

Уровень копирэффекта определяется при частоте сигнала записи 400 Гц и времени хранения записи 24 ч. Он равен отношению (дБ) наибольшего сигнала копии к максимальному сигналу записи.

Оптимальным подмагничиванием называют подмагничивание, при котором чувствительность магнитной ленты максимальна. Для экспериментального определения уровня оптимального подмагничивания снимают характеристику подмагничивания - зависимость отдачи ленты от тока высокочастотного подмагничивания при постоянном токе записи. Координата вершины полученной кривой определяет уровень оптимального подмагничивания. На практике измеряют относительное значение уровня оптимального подмагничивания, равное выраженному в децибелах отношению уровня оптимального подмагничивания испытываемой ленты к оптимальному подмагничиванию типовой ленты.

Электроакустические показатели зависят от толщины рабочего слоя и объемной концентрации порошка. С увеличением толщины рабочего слоя ленты при прочих равных условиях увеличивается чувствительность, снижаются нелинейные искажения и шум намагниченной ленты, ухудшается частотная характеристика и увеличивается уровень копирэффекта.

С увеличением объемной концентрации порошка в рабочем слое при прочих равных условиях улучшается чувствительность, частотная характеристика, снижаются нелинейные искажения и шум намагниченной ленты, повышается уровень копирэффекта. Уровень оптимального подмагничивания с увеличением концентрации порошка уменьшается, а с увеличением толщины рабочего слоя увеличивается. Стремятся к возможно большему увеличению объемной концентрации порошка и уменьшению рабочего слоя ленты.

Электроакустические показатели магнитных лент приведены в табл. 18. Значения тока высокочастотного подмагничивания (ВЧП), относительной чувствительности, частотной характеристики лент, изготовляемых в СССР , приведены относительно типовой ленты типа 2. В последнее время выпущена новая типовая лента А4403-6 толщиной 37 мкм.

Лучшими магнитными лентами для магнитофонов являются следующие :

для студийных магнитофонов при скорости 38,1 см/с и стандартном уровне записи PER 525 (стерео), SPR 50 LH , LGR 30 P ;

для студийных магнитофонов при увеличенном уровне записи PER 555 и LR 56 P ;

для студийных магнитофонов при скорости 19,05 см/с LPR 35 LH ;

для катушечных бытовых магнитофонов PES 35 LH , SD ;

для кассетных бытовых магнитофонов UD 35, HE 35.

Главная » Трудовое » Магнитные ленты. Купить виниловые пластинки в интернет-магазине