Магнитофон

Магнитофон

Магнитофон (от магнит и др.-греч. φωνή — звук) — электромеханическое устройство, предназначенное как для записи (преобразования акустических колебаний в электромагнитные и фиксации их на носитель), так и для воспроизведения ранее записанных на магнитные носители сигналов. В качестве носителя используются материалы с магнитными свойствами: магнитная лента, проволока, манжета, диск, магнитный барабан и т. д..

Разделяют магнитофоны для  записи звука (или «просто магнитофоны», именно о них и пойдёт речь ниже) и для записи видеосигнала (видеомагнитофоны). Магнитофон для технической записи речи называется диктофоном. Магнитофонами  в обиходе нередко называют также  разнообразные устройства для магнитной  записи цифровой и аналоговой информации не звукового характера (регистраторы параметров технических устройств, накопители вычислительных машин).

1 Классификация

2 Технические параметры

3 Устройство

4 История

5 Катушечные магнитофоны

6 Кассетные магнитофоны

7 Портативные магнитофоны 

7.1 Карт-машины (автоинформаторы)

8 Студийные магнитофоны

9 Цифровые магнитофоны

10 Магнитофон и общество

11 Магнитофон в искусстве

Классификация

 Студийный катушечный  магнитофон

по типу носителя магнитофоны  подразделяются на ленточные (катушечные и кассетные) и проволочные;

по способу регистрируемой информации магнитофоны разделяют  на аналоговые и цифровые;

по области применения магнитофоны разделяют на студийные, бытовые и промышленные (последний  тип ранее широко использовался  не только для записи звуковой информации, но и для записи аналоговых данных (напр. сигналов с аналоговых датчиков температуры, давления и пр. в промышленных процессах или лабораторных исследованиях); промышленные магнитофоны для записи данных в некоторых источниках также  называют магнитографами);

по наличию встроенного  усилителя мощности — на полные магнитофоны и магнитофоны-приставки (жаргонное «дека»);

по мобильности — на карманные, переносные и стационарные;

Магнитофоны также можно  классифицировать:

по числу воспроизводимых  и записываемых дорожек: 1, 2, 4 или  более;

по скорости записи/воспроизведения. Самые распространенный стандартные  значения скорости: 76,2, 38,1 см/с (студийные магнитофоны); 19,05 см/с (бытовые и студийные магнитофоны); 9,52 см/с (бытовые магнитофоны); 4,76 см/с; 2,38 см/с (диктофоны, бытовые кассетные магнитофоны). Существуют также магнитофоны с другими значениями скорости, а также с изменяющейся скоростью ленты по мере ее перематывания;

по числу головок: одна (только воспроизводящая, в магнитофонах-проигрывателях), две (наиболее часто реализуемый  вариант: первой, по ходу движения ленты, стоит стирающая головка, далее  — универсальная, которая может как записывать, так и воспроизводить информацию), три (так называемый «сквозной тракт» — для записи и воспроизведения используются раздельные специализированные головки), четыре (с допополнительной головкой воспроизведения, работающей при реверсивном ходе ленты), реже — больше.

Технические параметры

Механические:

отклонение скорости носителя от номинальной, %;

коэффициент детонации (неравномерность  скорости движения ленты)., %;

Электрические:

частотный диапазон (записываемого  сигнала), Гц;

неравномерность АЧХ (в раб. диапазоне частот), дБ;

коэффициент нелинейных искажений (КНИ, англ. TND), %;

динамический диапазон, дБ;

соотношение сигнал/шум, дБ;

выходная мощность, Вт (для аппаратов с УМЗЧ);

Устройство

Основными функциональными  узлами магнитофона являются лентопротяжный механизм (ЛПМ), блок магнитных головок (БМГ, БВГ) для записи, воспроизведения  и стирания сигналов и электронные  устройства, обеспечивающие работу БМГ.

Механика

Лентопротяжный механизм (ЛПМ) магнитофона может содержать  как один двигатель (однодвигательный ЛПМ), так и два или три (в  высококачественных стационарных аппаратах). Он должен обеспечивать равномерное  прямое и обратное (т. н. реверс, в  некоторых моделях («реверсный магнитофон»), для автоматического (автореверс) воспроизведения записи с обеих дорожек ленты) равномерное движение магнитного носителя. Также прямую (FF/FW) и обратную (REW) ускоренную перемотку носителя, режимы Пауза (Pause) и Стоп (Stop), а также (в нек. моделях) — специальный (неплотный, с зазором) подвод головок в ленте во время ускоренной перемотки, для обеспечения функции «автопоиск» (AMS (AutoMusicScan), APSS, APLD и тп.). Также, в некоторых реверсных аппаратах (с механизмом «переворачивания» (англ. flip-flop) или же «сдвига») — обеспечивать изменение позиции магнитной головки. Для обеспечения плотной намотки рулона и защиты ленты от механических перегрузок магнитофоны высоких классов оснащаются системой контроля натяжения ленты.

Магнитные головки

Важнейший узел магнитофона  — магнитные головки. Их характеристики во многом определяют качество работы аппарата в целом. Они классифицируются по назначению: головки воспроизведения (ГВ), записи (ГЗ), универсальные записи-воспроизведения (ГУ) и стирания (ГС). Количество их, устанавливаемое  на ЛПМ, варьируется от одной (ГВ в  магнитофонах-проигрывателях или ГЗ в магнитофонах, предназначенных  только для записи), двух (ГУ и ГС — наиболее распространённый вариант), трёх (ГВ, ГЗ, ГС — т. н. «сквозной  канал») до четырёх (две ГВ для функции  реверса, и по одной ГЗ и ГС) и  более (головка для фунции «реверс» может применятся и одна, но с т. н. механизмом «переворачивания» или же «сдвига»).

В случае использования нескольких головок на общем основании говорят  о блоке магнитых головок (БМГ). Существуют аппараты со сменным БМГ, что позволяет получить, например, разное количество дорожек (немецкий бытовой магнитофон высокого класса Uher Royal de Luxe, 1969 г.).

Иногда применяются комбинированные  головки, конструктивно объединяющие, например, ГУ и ГС. Также иногда применяется  отдельная головка подмагничивания  и др.

 Уровень шумов при  стирании постоянным магнитным  полем больше, чем при стирании  высокочастотным переменным магнитным  полем, но в самых дешёвых  моделях до сих пор применяется  ГС из постоянного магнита,  которая механически подводится к ленте при стирании.

 Магнитная головка  может работать как с одной  дорожкой (моно), так и с несколькими  — от двух (стерео) до 16 (см. Многодорожечная  запись).

 Качество применённых  магнитных головок в основном  и определяют качество записи/воспроизведения  сигнала в магнитофоне. От качества  головки также зависит и её  долговечность (срок службы). На  первых моделях кассетных магнитофонов  стояли головки с сердечником  из мягкого пермаллоя, служившие  порядка 2000 часов. В середине 1970-х  годов им на смену пришли  износостойкие головки из стеклоферрита (FX-головки, срок службы до 10 лет), а чуть позже — из сендаста (DX-головки, срок службы 6-8 лет). Более технологичные и дешевые сендастовые головки получили широкое распространение как универсальные (запись и воспроизведение сигнала), так и в качестве записывающих в магнитофонах средней ценовой группы. Стеклоферритовые головки использовались преимущественно в качестве универсальных или воспроизводящих у флагманских моделей.

 В середине 1990-х годов  были разработаны магнитные головки  из аморфного металла (А-головки), практически не имеющего кристаллической  структуры и отличающегося прекрасными  магнитными свойствами и износостойкостью  на уровне стеклоферрита. Примерно в это же время по технологии тонкоплёночных микросхем были созданы магниторезистивные головки (Z-головки), которые изменяли своё сопротивление в зависимости от интенсивности магнитного потока магнитофонной ленты. Выходной сигнал с этих головок, включенных в диагональ измерительного моста, мог достигать единиц милливольт. Соответственно — собственные шумы кассетного магнитофона снижались до уровня −62-68 дБ и приближались к уровню шумов качественного катушечного магнитофона. Эти два типа головок составляли БМГ «запись-воспроизведение» в трёхголовочных AZ-аппаратах со «сквозным каналом» фирмы Technics (AZ6, AZ7).

 В процессе работы  магнитные головки засоряются  осыпающимся с ленты магнитным  слоем и потому подлежат периодической  очистке.

Электроника

Электронная часть магнитофона  состоит из одного или нескольких (по количеству каналов) усилителей воспроизведения  УВ и усилителей записи УЗ (или же, в более простых моделях, усилителей записи/воспроизведения (УЗВ)) и генератора стирания-подмагничивания (ГСП).

 Более продвинутые модели содержат устройства индикации (аналоговые, либо цифровые), датчики срабатывания автостопа, систему автопоиска (AMS, APSS и тп.), устройство автоматической регулировки уровня записи (АРУЗ), устройство шумоподавления (как компандерные системы (Dolby B, dbx, Dolby C, Dolby S), так и динамические фильтры (DNL, «Маяк») и пр.), блок «динамического подмагничивания» (Dolby HX, Dolby HX Pro, СДП, СДП-2 и пр.), коммутатор входов/выходов (режим «Монитор») и некоторые другие. Также обычно содержит усилители, как для наушников, так для и/или акустических систем.

История

 Вальдемар Поульсен (1869—1942)

Принцип магнитной записи на стальную проволоку в 1888 году впервые  разработал Оберлайн Смит (Oberlin Smith), под влиянием его посещения в 1878-м лаборатории Эдисона. Однако первое работающее устройство было изготовлено датским инженером Вальдемаром Поульсеном лишь в 1896 г. Сам аппарат изобретатель назвал «телеграфоном».

В 1925 году Курт Штилле (Curt Stille) представил электромагнитное устройство, записывающее речь. В 1925 г. в СССР запатентована «гибкая лента из целлулоида, покрытая стальными опилками (например, посредством столярного клея», однако развития изобретение не получило. В 1927 г. Фриц Пфлеймер (Dr. Fritz Pfleumer) запатентовал магнитную ленту (сначала на бумажной основе, затем — на полимерной). Сам этот принцип начали разрабатывать параллельно со Смитом, в лаборатории BASF.

 Peirce 55-B — магнитофон для записи на магнитную проволоку,1945.

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 такт изменению сигнала. При считывании, наоборот, лента, замыкая магнитный поток через зазор на сердечник, наводит ЭДС в обмотке. В 1934—1935 фирма BASF начала серийный выпуск магнитной ленты на основе карбонильного железа либо магнетита на диацетатной основе.

Принцип высокочастотного подмагничивания  — подмешивания в записываемый сигнал высокочастотной составляющей —  был предложен в начале 30-х  гг. Браунмюлем и Вебером, усовершенствован в конце 30-х гг. Нагаи, Карпентером и др.

 Магнитофон (Magnetophon), часть немецкой радиостанции периода Второй Мировой войны. .

Эксперименты по магнитной  записи видеосигнала начались в 50-х (Ampex); бытовые бобинные видеомагнитофоны на ленте шириной дюйм и полдюйма появились в середине 70-х гг.; в конце семидесятых появились кассетные системы, и после непродолжительной борьбы систем Betamax и VHS, различавшихся механикой лентопротяжного механизма и качеством изображения, победила VHS. При этом Betamax давала лучшее качество изображения, но обладала более сложным и менее надёжным лентопротяжным механизмом, что в конечном итоге и решило его судьбу. Современный студийный стандарт Betacam является развитием Betamax.

Стремление к миниатюризации бытовых магнитофонов и повышению  удобства пользования ими привела  к появлению на рынке, начиная  с 1950-х гг., различных кассетных  систем. Ко второй половине 1960-х фактически единым стандартом стала компакт-кассета, разработанная компанией Philips. В 1980-1990-х годах магнитофоны с компакт-кассетой практически вытеснили катушечные системы с потребительского рынка.

Катушечные магнитофоны

В качестве носителя используется магнитная лента, намотанная на пластмассовые  или металлические катушки (в  быту употреблялось также название «бобина»; до появления кассетных  магнитофонов катушки называли кассетами) или на сердечники без щёчек (для  предотвращения спадания ленты магнитфоны, рассчитанные на сердечники, имеют на подающем и приёмном узлах диски-«тарелки», также существуют разборные катушки со съёмными щёчками). Намотка ленты рабочем слоем внутрь рулона, но в очень старых магнитофонах нередко встречалась намотка рабочим слоем наружу. 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 применялась и 38,1 см/с); в студийных — 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 только в тифлотехнических аппаратах и регистраторах). В кинематографии для синхронной записи звука могла применяться скорость 48,5 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.

Катушечники отличаются большими габаритами, массой (хотя существовали и переносные, и носимые, и карманные  модели) и энергопотреблением.

Многодорожечные (с 8 и более  дорожками) многоканальные катушечные магнитофоны в 60-х — 90-х годах  активно использовались как студийные. В бытовом секторе были практически  вытеснены кассетными моделями к  середине 80-х годов — для среднего потребителя компактность и простота использования оказались важнее качества звучания.