Магнитофоны.

Магнитофон - это электромеханическое устройство, предназначенное для записи (преобразования акустических колебаний в электромагнитные и фиксации их на носитель) и акустического воспроизведения ранее записанных на магнитные носители сигналов.

В качестве носителя в магнитофонах используются материалы с магнитными свойствами: магнитная проволока, магнитная лента, магнитные барабаны, диски и т. д.

История магнитофона.

Принцип магнитной записи звуковых сигналов и сохранении их на носителе в 1888 году был предложен Оберлайном Смитом. Смит предлагал использовать в качестве магнитного звуконосителя шелковую нить со стальными жилками, но дальше идеи дело у него не пошло.

Первое работающее устройство, использовавшее принцип магнитной записи на носитель, было изготовлено датским инженером Вальдемаром Поульсеном в 1895 году. В качестве носителя он использовал стальную проволоку. Сам аппарат изобретатель назвал «телеграфоном».

Телеграфон Поульсена,1895.

В 1925 году Курт Штилле представил электромагнитное устройство, записывающее речь на магнитную проволоку. Впоследствии аппараты его конструкции, использовавшие тонкую стальную ленту в качестве носителя, производились под маркой «Маркони-Штилле», и применялись на Би-би-си с 1935 до 1950 года.

Магнитофон «Маркони-Штилле», 1932.

В 1925 году в СССР была запатентована «гибкая лента из целлулоида, покрытая стальными опилками (например, посредством столярного клея)», однако развития изобретение не получило.

В 1927 году Фриц Пфлеймер запатентовал магнитную ленту (сначала на бумажной основе, затем - на полимерной).

В 1920-х годах Шуллером была предложена классическая конструкция кольцевой магнитной головки, представлявшей собой кольцевой магнитный сердечник с обмоткой на одной стороне и зазором на другой. При записи в обмотку подаётся ток записи, вызывающий выход магнитного поля в зазоре, который намагничивает магнитную ленту в соответствие с изменением сигнала. При считывании, наоборот, лента, замыкая магнитный поток через зазор на сердечник, наводит ЭДС в обмотке.

В 1934-1935 годах фирма BASF начала серийный выпуск магнитной ленты на основе карбонильного железа либо магнетита на диацетатной основе.

В 1935 фирма AEG выпустила первый коммерческий пленочный магнитофон под названием Magnetophon K1.

AEG-Telefunken «Magnetophon K1», 1935.

Само слово Magnetophon долгое время было торговой маркой компании AEG-Telefunken, хотя при этом вскоре стало нарицательным в ряде языков, в том числе и в русском.

После окончания Второй мировой войны магнитофоны фирмы AEG-Telefunken были вывезены из Германии в СССР и США, где спустя несколько лет (в США - в 1947) были построены аналогичные аппараты.

Стремление к миниатюризации бытовых магнитофонов и повышению удобства пользования ими привело к появлению на рынке, начиная с 1950-х годов магнитофонов, с использованием кассетных систем.

Ко второй половине 1960-х годов фактически единым стандартом для кассетных магнитофонов стала компакт-кассета, разработанная компанией Philips.

В 1980-1990-х годах магнитофоны с компакт-кассетой практически вытеснили катушечные системы с потребительского рынка.

Эксперименты по магнитной записи видеосигнала начались в начале 1950-х годов, первый коммерческий видеомагнитофон появился в 1956 году.

Виды магнитофонов.

Катушечные магнитофоны.

В катушечных магнитофонах в качестве носителя используется магнитная лента, намотанная на пластмассовые или металлические катушки (в быту употреблялось также название «бобина») или на сердечники без щёчек (для предотвращения спадания ленты магнитофоны, рассчитанные на сердечники, имеют на подающем и приёмном узлах диски-«тарелки», также существуют разборные катушки со съёмными щёчками).

За счёт широкой ленты и высокой скорости её протяжки катушечные магнитофоны могут обеспечивать очень высокое качество записи и воспроизведения, выше, чем качество механической грамзаписи, CD и компакт-кассет.

Стандартные скорости ленты в бытовых катушечных магнитофонах - 4,76, 9,53 и 19,05 см/с (в некоторых высококлассных магнитофонах использовалась скорость и 38,1 см/с); в студийных магнитофонах соответственно - 9,53 19,05, 38,1 и 76,2 см/с. Медленные скорости 2,38 и 4,76 см/с считались «диктофонными» (скорость 2,38 см/с встречалась редко, в основном в тифлотехнических аппаратах и регистраторах).

В кинематографии для синхронной записи звука могла применяться скорость 45,6 см/с (скорость протяжки 35-мм киноплёнки), в спецаппаратуре встречалась также скорость 28,0 см/с. Все возможности качественной записи реализуются на высоких скоростях, 19,05 см/с и выше. Скорость 9,53 см/с считалась минимально приемлемой для записи музыки и была основной (а часто и единственной) в недорогих аппаратах.

Стандартные скорости для магнитофонов были приняты в середине 1950-х годов, до этого они были разными у разных фирм, и записи были несовместимы.

Катушечные магнитофоны выпускались самых разных классов - от громоздких стационарных студийных аппаратов, предназначенных для получения бескомпромиссного качества звука, до карманных «записных книжек» самой примитивной конструкции.

Главное достоинство катушечных магнитофонов по сравнению с широко распространившимися с 1960-х годов кассетными аппаратами - это возможность получения максимального качества записи и воспроизведения.

Относительно большая ширина дорожек записи у катушечных магнитофонов позволяет снимать с ленты более сильный сигнал, а это улучшает отношение сигнал/шум при воспроизведении.

Большая скорость движения ленты позволяет расширить частотный диапазон. При большой скорости проще обеспечить её постоянство.

При проектировании лентопротяжного механизма у катушечного магнитофона конструктор может свободно выбирать компоновку, строить тракт движения ленты в соответствии с задачами, вводить в него дополнительные устройства стабилизации и контроля, ставить сколько угодно головок и т. п.

Технологические новшества, которые вынужденно появились по мере развития кассетных магнитофонов (новые типы лент и головок, шумоподавители и пр.), нашли применение и в катушечных системах, ещё больше повысив их характеристики.

Недостатком катушечных магнитофонов было относительное неудобство обращения с лентой: поменять на магнитофоне катушку можно только двумя руками, предварительно ленту нужно смотать до конца и т. д. Именно поэтому с появлением кассетных систем почти исчезли портативные катушечные магнитофоны.

Многодорожечные (с 8 и более дорожками) многоканальные катушечные магнитофоны в 1960-19 90-х годах активно использовались как студийные.

В бытовом секторе катушечные магнитофоны были практически вытеснены кассетными моделями к середине 1980-х годов - для среднего потребителя компактность и простота использования оказались важнее качества звучания.

Кассетные магнитофоны.

С начала 1950-х годов конструкторы магнитофонов искали возможности для миниатюризации и упрощения работы с магнитной лентой. Предлагавшиеся решения в целом сводились к двум вариантам: либо две катушки с лентой объединялись в одном корпусе-кассете, либо в кассету помещался один сердечник с рулоном ленты, склеенной в кольцо.

В 1950 году нью-йоркская компания Mohawk Business Machines Company выпустила свой Midget Recorder, представив его как «первый в мире карманный ленточный магнитофон». Кольцевая лента этого магнитофона размещалась в металлической кассете.

На потребительском рынке появлялись магнитофонные кассеты Dictet (США, 1957, для портативного диктофона), Saba (Германия, 1958, для магнитофона Sabamobil), RCA Sound Tape Cartridge (США, 1958), Fidelipac (с кольцевой лентой, США, 1959). Из этих ранних систем широкого распространения не получила ни одна.

По-настоящему массовые кассетные магнитофоны появились в начале 1960-х годов.

В 1963 году компания Philips выпустила компакт-кассету. Она на несколько десятилетий стала основным форматом магнитофонных кассет во всем мире.

В 1964 году консорциум американских фирм представил кассету Stereo 8 с закольцованным рулоном ленты и 8-дорожечной записью. Они были популярны в США до начала 1980-х годоф.

Другие конкурирующие системы, например, DC International фирмы Grundig (1965 г.), Elcaset фирмы Sony, микрокассета фирмы Olympus, либо не выдержали конкуренции с компакт-кассетой, либо заняли достаточно узкие ниши специальных применений (например, микрокассета - в миниатюрных диктофонах и телефонных автоответчиках).

Первоначально в кассетах использовались магнитные ленты с рабочим слоем из гамма-окиси железа (Fe2O3, Type I), как и в катушечных магнитофонах. При относительно малой скорости (4,76 см/с) и малой толщине рабочего слоя эти ленты давали высокий уровень собственных шумов, небольшой динамический диапазон (до 48 дБ) и достаточно узкий диапазон частот (до 12 кГц).

Более дорогие ленты на основе диоксида хрома (CrO2, Type II) превосходят их по динамическому и частотному диапазону записываемого сигнала, но требуют других параметров частотной коррекции и подмагничивания.

Наилучшее качество обеспечивают ленты типа Metal (Type IV) с рабочим слоем из порошка металлов, а не их окислов. Но эти ленты имели свои существенные недостатки и были сняты с производства в начале 2000-х годов.

Многослойные плёнки («феррохром», Type III), предложенные в 1970-е годы, довольно быстро вышли из употребления.

В зависимости от вида ленты, при записи устанавливаются параметры тока подмагничивания, а при воспроизведении - частотной компенсации верхних частот.

Отличительной особенностью кассетных магнитофонов является повышенный шум при воспроизведении записанной фонограммы. Это связано с двумя факторами.

Во-первых, низкая (по сравнению с катушечными магнитофонами) скорость протяжки ленты и малая ширина дорожки приводят к малому уровню сигнала (около 0,15…0,25 мВ), генерируемого магнитным полем в воспроизводящей головке магнитофона. Сигналы такого уровня оказываются сопоставимы с собственными шумами транзистора во входной цепи (решение этой проблемы пошло двумя путями: создание специализированных воспроизводящих головок с высокой индуктивностью и, как следствие, с повышенным уровнем выходного сигнала (до 0,45 мВ) и разработка сверхмалошумящих усилителей с параллельным включением транзисторов на входе. В результате лучшие модели кассетных магнитофонов имеют собственные шумы на уровне -62…-65 дБ).

Во-вторых, неоднородная структура магнитного слоя и шероховатости его поверхности приводит к повышенному уровню шумов самой ленты (-52…-54 дБ у обычных лент типа I). Опять же, из-за относительно низкой скорости движения ленты спектр этих шумов попадает в рабочий диапазон частот магнитофона и становится очень заметным.

Для подавления шумов в кассетных магнитофонах стали применять различные системы шумоподавления. Самые ранние и простые из них - динамические (DNL и подобные) - используют тот факт, что в тихих участках музыкальной фонограммы доля высокочастотных составляющих невелика. Динамический шумоподавитель при воспроизведении слабых сигналов автоматически снижает усиление в области верхних частот (выше 5…6 кГц), где как раз и располагаются основные шумы ленты. На восприятии музыкальной записи такая коррекция сказывается незначительно, а при сильном сигнале шумы ленты не так заметны.

Для расширения динамического диапазона вверх (прежде всего, в области высоких звуковых частот) применяется система динамического подмагничивания Dolby HX Pro, впервые применённая компанией Bang and Olufsen в 1982. Эта система в процессе записи автоматически поддерживает оптимальный уровень подмагничивания соответственно изменению сигнала записи. Ленты, записанные с Dolby HX, могут воспроизводиться на магнитофонах, не имеющих этого устройства, но повышенный уровень записи высоких частот может перегружать их канал воспроизведения.

Многокассетные магнитофоны.

Кроме малых размеров и удобства обращения, магнитофонная кассета позволила создать аппараты с автоматической сменой кассет. Такие магнитофоны в 1970-1980-х годах производил Philips другие компании и Mitsubishi, но они не были особо популярны. Зато широко распространились магнитофоны с двумя лентопротяжными механизмами с возможностью перезаписи и непрерывного воспроизведения, и специальные установки с несколькими ЛПМ для тиражирования кассет.

Магнитолы.

Популярнейшим видом кассетных магнитофонов стали магнитолы - комбинация магнитофона и радиоприемника с возможностью питания от батарей. Они производились во всевозможных форматах: от карманных на микрокассете до крупногабаритных и мощных стереосистем («бумбоксов» и «геттобластеров»), иногда в комбинации с телевизором, а позже и с проигрывателем компакт-дисков.

Первую кассетную магнитолу выпустила фирма Philips в 1966 году. Катушечные магнитолы появились еще раньше,  в 1950-е годы.

Студийные магнитофоны.

Студийные магнитофоны подразделяются на четыре типа в зависимости от подачи плёнки: на картриджах, на видеокассетах (для записи только звука, ADAT), на компакт-кассетах и на открытых катушках.

Цифровые магнитофоны.

Естественным развитием технологии звукозаписи на магнитную ленту явилось применение цифрового метода записи.

Магнитофоны, работающие с цифровыми записями сокращенно обозначаются DAT (Digital Audio Tape) или DASH (Digital Audio Stationary Head).

DAT-магнитофонами ведётся запись на ленту оцифрованного аудиосигнала (стандартом предусмотрена запись двух каналов звука) с различной частотой дискретизации (стандартом в настоящее время считается наличие частот 32, 44,1 и 48 кГц). На частоте дискретизации 44,1 кГц с разрядностью 16 бит делаются студийные мастер-записи для подготовки Audio CD. Формат записи обычно машинно-специфичен и зависит от функционального потенциала устройства (некоторые модели имеют возможность автоматической разметки записей, быстрого поиска и несложного линейного монтажа на одной ленте).

Изначально формат DAT был адресован бытовым потребителям, как замена кассетным магнитофонам. Однако, высокие показатели качества аудиосигнала быстро проложили им путь в сферу профессиональной звукозаписи. Этому способствовала и относительная дешевизна нового формата по сравнению с аналоговыми мастер-магнитофонами.

В настоящее время DAT-магнитофоны постепенно выходят из употребления в сфере звукозаписи ввиду недостаточной механической надежности и сохранности записей.

Цифровые магнитофоны DASH - изначально разрабатывались исключительно для профессионального рынка. Это разработка фирмы Sony.

Стандарт DASH предусматривает запись на обычную магнитную ленту в бобинах. Этот формат многодорожечной записи позволяет записывать от 1 до 48 аудиодорожек одновременно.

Несмотря на развитие компьютерных технологий записи звука, DASH-магнитофоны по сей день используются в крупных студиях звукозаписи ("Phoenix", "Abbey Road" и др.), поскольку их электроакустические и эксплуатационные характеристики соответствуют самым высоким требованиям.

В 21-ом веке, из массового использования магнитофоны были вытеснены новыми цифровыми компьютерными  технологиями!

Теперь магнитофоны уже скорее редкость!

Магнитофон. История создания магнитофонов.

Женский сайт: Я-самая-красивая.рф (www.i-kiss.ru)