Магнитофон (от магнит и греч. φωνή звук) — электромеханическое устройство, предназначенное для записи звуковой информации на магнитные носители и/или её воспроизведения. В качестве носителя используются материалы с магнитными свойствами: магнитная лента, проволока, магнитные манжеты, диски, барабаны и т. д.
Разделяют магнитофоны для записи звука (собственно магнитофоны в строгом значении слова, 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 незвукового характера (регистраторы параметров технических устройств, накопители вычислительных машин).
Классификация
- по типу носителя магнитофоны подразделяются на ленточные (катушечные и кассетные) и проволочные. Кроме того, известны аппараты, использующие магнитный диск[1][2] или манжету;
- по виду регистрируемой информации магнитофоны разделяют на аналоговые и цифровые;
- по области применения магнитофоны разделяют на студийные, бытовые, специальные (репортёрские, диктофоны, для тайной звукозаписи и пр.) и промышленные (последний тип ранее широко использовался не только для записи звуковой информации, но и для записи аналоговых данных: например, 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» от англ. deck — панель);
- по мобильности — на носимые (работающие в движении), переносные и стационарные.
Магнитофоны также можно классифицировать:
- по числу воспроизводимых и записываемых дорожек: 1, 2, 4 или более;
- по скорости движения носителя при записи и воспроизведении. Самые распространённые стандартные значения скорости при использовании магнитной ленты: 76,2 (студийные магнитофоны старого образца), 38,1 см/с (бытовые и студийные магнитофоны); 19,05 см/с (бытовые и студийные магнитофоны); 9,53 см/с (бытовые и студийные магнитофоны); 4,76 см/с; 2,38 см/с (диктофоны, кассетные магнитофоны). Существуют многоскоростные магнитофоны, магнитофоны с другими значениями скорости, а также с изменяющейся скоростью ленты по мере её 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 дополнительной головкой воспроизведения, работающей при реверсивном ходе ленты), реже — больше;
- по формату записи-воспроизведения: монофонические, стереофонические, квадрофонические, многоканальные.
Основные технические параметры
Механические:
- отклонение скорости носителя от номинальной, %;
- коэффициент детонации (неравномерность скорости движения ленты), %.
Электрические:
- частотный диапазон (записываемого сигнала), Гц;
- неравномерность АЧХ в рабочем диапазоне частот, дБ;
- коэффициент нелинейных искажений (КНИ, англ. THD), %;
- динамический диапазон, дБ;
- отношение 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.
Лентопротяжный механизм
Лентопротяжный механизм, или механизм транспортирования магнитной ленты, обеспечивает, как ясно из названия, протяжку магнитной ленты. Характеристики ЛПМ в наибольшей степени влияют на качество звуковоспроизведения аппарата в целом, потому что искажения, которые неидеальный ЛПМ вносит в сигнал, невозможно исправить никакой коррекцией в аналоговом электронном тракте. Главными характеристиками ЛПМ является коэффициент детонации и долговременная стабильность скорости движения ленты (выражается в процентах наибольшего отклонения скорости от номинальной).
ЛПМ должен обеспечивать:
- равномерное движение магнитного носителя при записи и воспроизведении с заданной скоростью (рабочий ход). Только в самых примитивных образцах лента протягивается с непостоянной скоростью, изменяющейся от начала ленты к концу;
- равномерное натяжение носителя с определённым усилием;
- равномерный и надёжный контакт носителя с магнитными головками;
- переключение скоростей ленты (в многоскоростных моделях);
- ускоренную перемотку носителя, как правило, в обе стороны — вперёд и назад (в простейших и специальных устройствах перемотка может отсутствовать);
- дополнительные возможности в зависимости от класса и назначения магнитофона: автостоп, кратковременную остановку при рабочем ходе (пауза), реверс (запись и воспроизведение в обе стороны), автоматический поиск фрагментов фонограммы, счётчик ленты и пр.
Для привода ЛПМ используются, как правило, электрические двигатели постоянного и переменного тока. В некоторых ранних переносных моделях для экономии энергии батарей применялись пружинные (патефонного типа) двигатели, например, в советских МИЗ-8 и «Днепр-8», швейцарских Nagra I и Nagra II[3], английских Boosey & Hawkes Reporter[4] и др. Западногерманская фирма Maihak производила репортерские магнитофоны с патефонным приводом до 1960-х годов.[5] Применяются фрикционные, ременные и зубчатые передачи. ЛПМ может содержать как один двигатель, так и два или три, редко — больше. Однодвигательная схема — самая распространённая. Два или три двигателя ставят обычно в дорогие высококачественные аппараты. Трёхдвигательные ЛПМ считаются самыми совершенными. В них меньше всего механических передач, ведущий узел лучше всего изолирован от влияния приёмного и подающего узла (а значит, проще стабилизировать скорость и натяжение ленты). Но эти достоинства полностью реализуются только при применении специальных и очень недешёвых прецизионных двигателей.
По принципу управления режимами работы ЛПМ бывают с механическим и электронным управлением.
- В ЛПМ с механическим управлением перемещение отдельных узлов (прижимного ролика, блока магнитных головок, элементов механической передачи) происходит под действием механического усилия от кнопок, клавиш или рычагов управления. Их достоинство — простота, надёжность, малое энергопотребление. Недостаток — очень сложно реализовать автоматическое управление режимами работы (автопоиск и т. д.).
- В ЛПМ с электронным управленим усилие для перемещения всех узлов создаётся электромагнитами и вспомогательными электродвигателями. Управление ими осуществляется через электронную логическую схему (часто на микроконтроллере или микропроцессоре). Такой ЛПМ легко поддаётся автоматизации (функции автопоиска, дистанционного управления, калибровки уровня записи и подмагничивания под конкретный тип ленты).
Заданные характеристики ЛПМ обеспечиваются тщательным проектированием механизма, прецизионным изготовлением деталей и узлов, применением электронных, механических и электромеханических систем автоматической стабилизации скорости и натяжения ленты.
Стандартный ряд скоростей протяжки ленты появился в середине пятидесятых годов. До этого единого стандарта не существовало, что можно объяснить двумя причинами:
- Многие модели первых магнитофонов разрабатывались для записи синхронной фонограммы в процессе кинопроизводства, и рассчитывались на перфорированную магнитную ленту сплошного полива, совпадающую по размерам с 35-мм и 16-мм киноплёнкой[6]. Поэтому в ЛПМ магнитофонов, как и в ЛПМ аппаратов оптической звукозаписи применялись зубчатые барабаны, и использовались скорости 18 и 46,5 см/сек, стандартные для таких же форматов киноплёнки. Это упрощало синхронизацию изображения со звуком при монтаже и последующем переводе магнитных фонограмм в оптическую.
- В Германии, где до Второй Мировой войны магнитная запись развивалась наиболее интенсивно, были приняты метрические скорости. После войны же большая часть немецкой документации по магнитофонам попала в США, где по мере собственных американских разработок механические параметры переводились из метрической системы в дюймовую. Так скорость 77 см/сек превратилась в 76,2 см/сек (30 дюймов/сек) и т. д. Наиболее интенсивно работу над магнитной записью вела фирма «Ampex», поэтому в конечном итоге по миру распространился дюймовый ряд скоростей. Так называемый «немецкий» ряд скоростей (77 см/с, 38,5 см/с, 19,25 см/с) в бытовых магнитофонах был довольно распространён до конца 1950-х годов, а в студийных аппаратах встречался и позже.
Магнитные головки
Важнейший узел магнитофона — магнитные головки. Их характеристики во многом определяют качество работы аппарата в целом.
Магнитная головка может работать как с одной дорожкой (моно), так и с несколькими — от двух (стерео) до 24 (см. Многодорожечная запись).
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 в бытовых магнитофонах), трёх (ГВ, ГЗ, ГС — так называемый «сквозной канал», который обеспечивает воспроизведение только что записанного сигнала) до четырёх (две ГВ для функции реверса, и по одной ГЗ и ГС) и более (головка для функции «реверс» может применяться и одна, но с механизмом переворачивания на 180° или же сдвига по высоте).
В случае использования нескольких головок в общем конструктиве (барабане, основании) говорят о блоке магнитных головок (БМГ) — так, существуют аудиомагнитофоны со сменным БМГ, что позволяет получить, например, разное количество дорожек (немецкий бытовой магнитофон высокого класса Uher Royal de Luxe, 1969 г.[7]).
Иногда применяются комбинированные головки, конструктивно объединяющие, например, ГУ и ГС. Также иногда применяется отдельная головка подмагничивания, записи и воспроизведения вспомогательных сигналов и др.
Стирание записи обычно ведётся высокочастотным переменным магнитным полем, но в самых дешёвых моделях широко применялись и ГС в виде постоянного магнита специальной формы, которая механически подводится к ленте при стирании, несмотря на то, что уровень шумов при стирании постоянным магнитным полем больше.
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, в дальнейшем им на смену пришли более износостойкие головки из стеклоферрита и из сендаста. Позже были разработаны магнитные головки из аморфного металла (А-головки), отличающиеся прекрасными магнитными свойствами и износостойкостью на уровне стеклоферрита, и высококлассные магниторезистивные головки (Z-головки).
Важное значение для обеспечения совместимости записей, сделанных на разных магнитофонах, имеет правильная юстировка магнитных головок (их пространственное расположение по высоте и наклону относительно ленты) согласно принятым стандартам. Особенно сильно влияет на совместимость записей совпадение азимутов магнитных головок (угла между магнитным зазором головки и кромкой ленты) при записи и воспроизведении. Несовпадение азимутов всего на единицы угловых минут, приводит к резкому ухудшению воспроизведения высоких частот. В дешёвых магнитофонах нередко предусмотрено специальное отверстие в передней или задней панели для юстировки головки «на слух», по максимуму воспроизводимых высоких частот.
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). В более простых моделях функции УЗ и УВ объединяют в универсальном усилителе записи/воспроизведения (УУ);
- одного или нескольких (по количеству каналов) усилителей мощности низкой частоты, к выходам которых подключаются внутренние или внешние акустические системы, и/или наушники.
- генератора стирания-подмагничивания (ГСП). Может отсутствовать в простейших устройствах;
- устройств управления частотой вращения двигателей (необязательно);
- устройств шумопонижения (необязательно);
- системы электронного управления режимами работы ЛПМ (необязательно);
- различных вспомогательных узлов: индикаторов уровня сигнала и режимов работы, коммутационных устройств, дистанционного управления и пр.
Отличительной особенностью УВ и УЗ магнитофонов является то, что они обязательно содержат цепи частотной коррекции, настроенные таким образом, чтобы скомпенсировать частотные искажения, вносимые головками и лентой, и обеспечить максимально возможную линейность АЧХ канала записи-воспроизведения[8]. Параметры цепей коррекции УВ (их «постоянные времени») стандартизованы для различных скоростей и типов лент, а АЧХ усилителя записи выбирается такой, чтобы в итоге при воспроизведении через стандартный УВ получить равномерную АЧХ всего тракта в заданном диапазоне частот. Таким образом можно обеспечить совместимость записей, сделанных на разных магнитофонах. Если магнитофон предназначен для работы на разных скоростях движения ленты или с разными типами лент, его УВ и УЗ содержат ручные или автоматические переключатели цепей коррекции. Кроме того, УВ должен быть максимально малошумящим, так как сигнал с головки воспроизведения обычно очень мал и составляет от долей до единиц милливольт при максимальном уровне сигнала.
Напряжение сигнала на выходе УВ составляет обычно от десятков милливольт до единиц вольт. Далее оно подаётся через регулятор громкости и тембра на вход усилителя мощности низкой частоты или на вход внешних устройств усиления и обработки сигнала.
ГСП вырабатывает синусоидальное напряжение ультразвуковой частоты, необходимое для подмагничивания при записи и для стирания записи. Необходимая величина тока подмагничивания и стирания зависит от конструктивных особенностей магнитных головок, а также типа магнитной ленты и скорости её движения. Величина тока подмагничивания влияет на многие параметры магнитной записи и устанавливается при заводской настройке магнитофона; дорогие модели могут иметь системы автоматической калибровки тока подмагничивания под данный экземпляр магнитной ленты. Частота ГСП выбирается в 4-5 раз выше верхнего предела частотной характеристики магнитофона, то есть от 40-50 кГц для простейших аппаратов и до 80-210 кГц в моделях класса Hi-Fi. В миниатюрных магнитофонах часто применяют стирание с помощью постоянного магнита. Это позволяет применить для подмагничивания генератор значительно меньшей мощности. В самых примитивных магнитофонах ГСП нет вовсе, а подмагничивание производят, подавая в головку записи постоянный ток.
Более продвинутые модели содержат устройства индикации режимов работы и уровня записи-воспроизведения (аналоговые, либо цифровые), датчики срабатывания автостопа, систему автопоиска (AMS, APSS и т. п.), устройство автоматической регулировки уровня записи (АРУЗ), устройство шумоподавления (как компандерные системы — Dolby B, Dolby C, Dolby S,DBX,Hign Com так и динамические фильтры — DNL, «Маяк»), устройства «динамического подмагничивания» (Dolby HX, Dolby HX Pro, СДП, СДП-2 и пр.), коммутатор входов/выходов (режим «Монитор») и некоторые другие. Иногда предусматривается возможность перезаписи с дорожки на дорожку, наложение новой записи на имеющуюся, записи специального сигнала для синхронизации с киноаппаратурой и пр.
Элементная база
Электронная часть первых магнитофонов выполнялась, естественно, на электронных лампах. Лампы в магнитофоне создают три специфические проблемы.
- Во-первых, лампы выделяют много тепла, которое может повредить магнитную ленту. В стационарных магнитофонах либо выполняли электронную схему в виде отдельного блока, либо предусматривали в просторном корпусе специальные меры для вентиляции и теплоизоляции. В малогабаритных моделях старались уменьшить число ламп и увеличить площадь вентиляционных отверстий. В инструкциях нередко указывалось предельное время непрерывной работы магнитофона, обычно несколько часов, и рекомендовалось не оставлять ленту на остывающем аппарате.
- Во-вторых, лампы склонны к микрофонному эффекту, а лентопротяжный механизм создаёт довольно значительный акустический шум. В магнитофонах высокого класса приходилось применять особые меры для борьбы с микрофонным эффектом, например, устанавливать на амортизаторы входные лампы усилителей записи и воспроизведения.
- В-третьих, для ламп нужен высоковольтный источник питания анодных цепей и низковольтный (но довольно мощный) — для подогрева катодов. В магнитофоне же требуется ещё и источник питания для электродвигателя. Таким образом, комплект батарей для портативного лампового магнитофона мог получиться довольно объёмным, тяжёлым и дорогим.
С появлением транзисторов их стали применять и в магнитофонах. Автоматически решились проблемы тепловыделения и микрофонного эффекта. Транзисторный магнитофон можно было питать от недорогих низковольтных батарей, и служили они намного дольше. Магнитофоны стали по-настоящему портативными. Первый транзисторный магнитофон выпустила в 1955 году западногерманская фирма Maihak (модель Reportofon MMK 3 tr), причем привод лентопротяжного механизма в нём был пружинный, а не электрический.[5][9] К концу 1960-х годов ламповые магнитофоны почти полностью были вытеснены с рынка транзисторными.
С 1970-х годов в магнитофонах всё шире применяются аналоговые интегральные микросхемы, как общего применения (операционные усилители), так и специализированные (малошумящие УВ, УМЗЧ, компандерные шумоподавители и т. д.). В схемах управления применяют цифровые микросхемы разной степени интеграции, вплоть до микроконтроллеров и микропроцессоров.
Историческая справка
Принцип магнитной записи на стальную проволоку в 1888 году впервые разработал Оберлин Смит[англ.], под влиянием его посещения в 1878-м лаборатории Эдисона[10]. Первое работающее устройство было изготовлено датским инженером Вальдемаром Поульсеном в 1895 году. Сам аппарат изобретатель назвал «телеграфоном».[11][12]
В 1925 году Курт Штилле[нем.] 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.[13][14][15][16]
Впервые принцип фиксации изображения и звука на магнитном носителе описал советский инженер и изобретатель Борис Александрович Рчеулов[17]. В 1922 году Рчеулов сделал два ключевых изобретения, положивших основу всей дальнейшей видеотехнике. Первое — вакуумные трубки с вибрирующими элементами, второе — система магнитной записи на движущуюся металлическую ленту с катушкой для её намотки[18]. С их помощью предлагалось осуществлять запись и воспроизведение визуальных и звуковых сигналов и одновременный прием на множество приемников[19]. Патенты на эти изобретения получены в 1924 году. Однако попытки Б. А. Рчеулова добиться реализации своих изобретений на родине не увенчались успехом[20]. В 1927 году 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.
В 1920-х годах Шуллер предложил классическую конструкцию 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, которое и 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. В 1935 фирма AEG выпустила первый коммерческий плёночный магнитофон под названием Magnetophon K1.[21] Само слово Magnetophon долгое время было торговой маркой AEG-Telefunken[22], хотя при этом вскоре стало нарицательным в ряде языков, в том числе в русском. После окончания Второй мировой войны магнитофоны AEG-Telefunken были вывезены из Германии в СССР и США, где спустя несколько лет (в Америке — в 1947) были построены аналогичные аппараты.[23]
Принцип высокочастотного подмагничивания — подмешивания в записываемый сигнал высокочастотной составляющей — был предложен в начале 1930-х годов Браунмюлем и Вебером, усовершенствован в конце 1930-х годов Нагаи, Карпентером и др.
Эксперименты по магнитной записи видеосигнала начались в самом начале 50-х, и первый работоспособный прототип был продемонстрирован уже ноября 1951 года. Запись велась линейно, поэтому скорость протяжки ленты была очень высокой. Первый коммерческий видеомагнитофон появился в Англии на студии BBC в 1952 году, аппарат назывался VERA (Vision Electronic Recording Apparatus) и также использовал линейную запись, при этом лента протягивалась со скоростью 360 дюймов/сек, а полоса частот видеотракта была всего 1 МГц, но даже в таком примитивном варианте видеомагнитофон VERA превосходил по качеству изображения кинорегистраторы. Хотя чуть позже удалось в несколько раз снизить скорость протяжки ленты за счёт разделения полной полосы частот видеосигнала на более узкие полосы и их записи на несколько дорожек, и были изготовлены даже цветные видеомагнитофоны, было ясно, что линейная видеозапись не имеет будущего, и фирма Ampex, отлично это осознавая, вела разработки поперечно-строчной записи при помощи головок, закреплённых на вращающемся барабане. Первые работоспособные прототипы появились в 1953—1954 годах, первый коммерческий видеомагнитофон с поперечно-строчной записью в 1956 году. Главной проблемой было создание головок, способных хорошо работать на частотах выше 1-1,5 МГц. Бытовые катушечные видеомагнитофоны на ленте шириной дюйм и полдюйма появились в начале-середине 60-х годов; в середине 70-х 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, а сами магнитофоны называли «бобинниками», «катушечниками») 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). Лента на катушку наматывается рабочим слоем внутрь рулона, но в очень старых магнитофонах нередко встречалась намотка рабочим слоем наружу. При этом иногда лента сматывалась на приёмную катушку наизнанку — рабочим слоем внутрь, чтобы нельзя было по ошибке запустить запись задом наперёд (например, первые модели магнитофонов «Днепр»). На сердечниках намотка ленты рабочим слоем наружу встречалась до 1960-х годов.
Стандартный ряд скоростей протяжки ленты в бытовых катушечных магнитофонах получился последовательным делением скорости 15 дюймов в секунду (38,1 см/с) на 2 — 19,05; 9,53 и 4,76 см/с (в некоторых высококлассных применялась и 38,1 см/с); в студийных — 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[24][25] 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 были приняты в середине 1950-х годов, до того 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 (см. Электрон-52Д). Главное их достоинство по сравнению с широко распространившимися с 1960-х годов кассетными аппаратами — возможность получения максимального качества записи и воспроизведения даже без особых технических ухищрений. Относительно большая ширина дорожек записи 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 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 60-х — 90-х годах активно использовались как студийные. В бытовом секторе катушечники были практически вытеснены кассетными моделями к середине 80-х годов — для среднего потребителя компактность и простота использования оказались важнее качества звучания.
В СССР стандартные катушки для 6,25-мм ленты различали по номерам. «Номером» служил внешний диаметр катушки в сантиметрах. В батарейных магнитофонах, как правило, использовались катушки № 10 и № 13, в сетевых — № 15 и № 18, реже — № 13, № 22 и № 27. Самые маленькие катушки — № 7,5 — применялись в некоторых диктофонах[26]; кроме того, на них продавалась ракордная лента.
Самая распространённая лента для катушечных магнитофонов — шириной 6,25 мм, толщиной 55, 37 и 27 мкм[27], значительно реже встречалась лента толщиной 18 мкм. Толстые ленты имеют лучшие механические свойства и стабильность характеристик, а большая толщина рабочего слоя обеспечивает высокую перегрузочную способность. Тонкие, в свою очередь, в силу лучшей гибкости не требуют сильного натяжения для хорошего прилегания к головкам и имеют бо́льшую длину при том же диаметре рулона, так на катушку № 18 помещается 350 м ленты толщиной 55 мкм или 525 м ленты 37 мкм. Диаметр километрового рулона ленты толщиной 55 мкм, намотанной на сердечник (стандартно для студийных магнитофонов) составляет около 30 см.
В СССР магнитофоны 0 и 1 классов делались исключительно со сквозным каналом (раздельные записывающие и воспроизводящие головки, раздельные усилители записи и воспроизведения), магнитофоны 2, 3 и 4 классов для удешевления, как правило, имели универсальные головки и усилители. Известны, однако, и исключения: магнитофоны 2 класса «Яуза-212» и «Снежеть-204» имели сквозной канал, как и портативный магнитофон «Электроника-100С». Магнитофон же 1 класса «Астра-110-стерео» был выполнен по схеме с универсальным усилителем. Зарубежные производители не придерживались жёсткой привязки схемотехники к классу, а потому выпускалось немало как Hi-Fi-моделей с универсальным усилителем, так и довольно дешёвых со сквозным каналом.
Кассетные магнитофоны
По крайней мере с начала 1950-х годов конструкторы предпринимали усилия, чтобы упростить обращение 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. По первому пути пошла, например, немецкая фирма Loewe (настольный магнитофон «Optaphon» 1950 года); по второму — нью-йоркская компания Mohawk Business Machines Company. В 1950 году она выпустила свой Midget Recorder, представив его как «первый в мире карманный ленточный магнитофон». Кольцевая лента для него размещалась в металлической кассете.[28] На потребительском рынке появлялись кассеты Dictet (США, 1957, для портативного диктофона), Saba (Германия, 1958, для магнитофона Sabamobil[29]), RCA Sound Tape Cartridge[англ.] (США, 1958), Fidelipac[англ.] (с кольцевой лентой, США, 1959) и другие. Из этих ранних систем широкого распространения не получила ни одна.[30][31]
По-настоящему массовые кассетные магнитофоны появились в начале 1960-х.
В 1963 году компания Philips представила компакт-кассету, которая 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 годов, во многих американских автомобилях устанавливались магнитолы этого формата.
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 (микрокассета — в миниатюрных диктофонах и телефонных автоответчиках, Steno-Cassette — в диктофонах Grundig).
Первоначально в кассетах использовались 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.
С 2006 года в массовом производстве сохранились только ленты Type I, малопригодные для высококачественной записи музыки.
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. В дорогих высококачественных аппаратах с начала 1970-х годов применяются компандерные системы шумоподавления («Dolby NR» различных модификаций и им подобные), которые при записи сжимают динамический диапазон сигнала, «приподнимая» тихие фрагменты записи над шумами ленты, а при воспроизведении — расширяют динамический диапазон до исходного. Кассеты, записанные с подавлением шумов, следует воспроизводить с той же системой шумоподавления, которая была выбрана при записи. Для корректного восстановления сигнала, записанного с применением компандерного шумоподавления, необходима точная подстройка параметров записи под конкретную используемую ленту; в магнитофонах, не предусматривающих такую подстройку, восстановленный сигнал часто теряет высокочастотные составляющие («завал верхов»).
Для расширения динамического диапазона вверх (прежде всего, в области высоких звуковых частот) применяется система динамического подмагничивания Dolby HX Pro, впервые применённая компанией Bang & 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.
Кроме малых размеров и удобства обращения, магнитофонная кассета позволила создать аппараты с автоматической сменой кассет. С 1969 года такие магнитофоны производил Philips (модели N2502, N2401, N2408)[32] и другие компании (например, Mitsubishi — музыкальные центры DA-L70, LT-70, SS-L70 в 1980-х годах)[33], 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.
Одно из характерных отличий стандартных магнитофонов под компакт-кассету — невозможность раздельной монофонической записи на каждую дорожку в четырёхдорожечных аппаратах, так как их стирающая головка размагничивает сразу две соседние дорожки. В катушечных четырёхдорожечных магнитофонах все дорожки можно записывать раздельно и тем самым экономить ленту при монофонической записи. В некоторых моделях кассетных диктофонов, регистраторов и магнитофонов для людей с потерей зрения имеется возможность раздельной записи и воспроизведения каждой из четырёх дорожек[34].
В середине 1970-х годов фирма Sony, пытаясь преодолеть недостатки компакт-кассеты, предложила формат Elcaset. Это были в меру крупные кассеты (152×106×18мм) с лентой шириной 6,25 мм. Стандартная скорость протяжки — 9,53 см/с. Конструкция кассеты предусматривала возможность подведения ленты к трём головкам и двум тонвалам, то есть организацию сквозного канала и закрытого тракта. По характеристикам аппаратура Elcaset была близка к катушечным магнитофонам, значительно превосходя компакт-кассету, но формат оказался коммерчески неуспешным и к 1980 году производство магнитофонов и кассет, едва начавшись, было свёрнуто. Уже изготовленные магнитофоны и кассеты были целиком проданы в Финляндию, и в настоящее время Финляндия имеет самый большой в мире парк аппаратуры Elcaset.
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 г.[35] (катушечные магнитолы появились ещё в 1950-е).
В СССР было принято в разговорной речи обозначать кассетный магнитофон словом «кассетник». В свою очередь катушечный магнитофон назывался словом «катушечник», «катушник» или «бобинник» (от слова «бобина» — катушка).
В конце 1960-х — начале 1970-х годов выпускались комбинированные катушечно-кассетные магнитофоны: венгерский BRG M11 Qualiton[36], японские Sony TC-330[37], Akai X-1800SD (под кассету Stereo 8)[38].
Портативные магнитофоны
 | Эта статья или раздел нуждается в переработке. |
Среди портативных кассетных магнитофонов как для журналистики, так и для записи концертов и прочего можно отметить модели Sony и Marantz. Широко использовалась также портативная Sony TC-D6C (WM-D6C Pro) обладающая малыми габаритами. Модель Marantz PMD-430 была дешевле, имеет сквозной тракт (три головки).
Портативные катушечные магнитофоны были весьма популярны во всём мире как для выездной записи музыки, так и для звукового сопровождения фильмов (в этом случае обычно требуется специальная дорожка синхронизации). Наиболее известные производители: Nagra-Kudelski, Stellavox, UHER.
Карт-машины (автоинформаторы)
Большое распространение получили в общественном транспорте (метро, трамвай, троллейбус) для объявления названий остановок и другой информации. Машинисту (водителю) достаточно нажать на кнопку пуска информатора, и он после проговорки фразы сам выключался.
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. Широкой известностью среди профессионалов пользовались рулонные многодорожечные магнитофоны (и магнитографы) фирм Studer (Швейцария), Telefunken (США-Германия), Tascam (Япония), Ampex (США) и др.
Цифровые магнитофоны
Естественным развитием технологии звукозаписи на магнитную ленту явилось применение цифрового метода записи. Магнитофоны, работающие с цифровыми записями, обозначаются аббревиатурой DAT (Digital Audio Tape) или DASH (Digital Audio Stationary Head). На стадии лабораторных прототипов существовало две разновидности DAT-магнитофонов — S-DAT с параллельной многодорожечной записью неподвижной головкой, и R-DAT, имеющий систему записи, аналогичную используемой в видеотехнике — запись блоком головок, размещённых на вращающемся барабане (БВГ). Ввиду явных преимуществ по скорости доступа, ёмкости и пропускной способности, основной стала технология R-DAT.
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 R-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. Ввиду малой совместимости технологий записи DAT-магнитофоны применяются в основном при профессиональной студийной звукозаписи. Корпуса устройств часто имеют посадочные места для установки в стандартные студийные аппаратурные рэковые стойки размером 19 дюймов. При этом топовые модели часто оснащаются дополнительными функциями (например, наложение при записи нестандартной временно́й разметки от внешнего генератора в модели TASCAM DA-60 Mark II). Кроме того, бытовая акустика обычно бывает не в состоянии обеспечить характеристики, необходимые для качественного воспроизведения сигнала с DAT-лент. При профессиональной записи (бутлеге) концертных программ используются также портативные модели DAT-магнитофонов (TASCAM DA-P1). Однако с появлением формата цифровой передачи данных S/PDIF, аппаратных интерфейсов Coaxial S/PDIF и TOS-link DAT-магнитофоны смогли занять свою (хотя и очень ограниченную) нишу на рынке бытовой звукозаписывающей аппаратуры. В настоящее время DAT-магнитофоны постепенно выходят из употребления в сфере звукозаписи ввиду недостаточной механической надёжности и сохранности записей.
DASH-магнитофоны изначально разрабатывались исключительно для профессионального рынка. Это разработка фирмы Sony. Активное участие в проекте принимала фирма Studer. DASH-магнитофоны были призваны заменить собой аналоговые магнитофоны в радиовещании и звукозаписи. Однако традиции в этих сферах сильны, и фирмам пришлось изрядно поработать, чтобы эксплуатационные параметры цифрового магнитофона могли конкурировать с привычными аналоговыми моделями (возможность воспроизведения с любой скоростью в любом направлении, механическое разрезание и склейка ленты («кровный» монтаж), работа в обычных климатических условиях без применения специальных мер по обеспыливанию и кондиционированию студий).
Стандарт DASH предусматривает запись на обычную магнитную ленту в бобинах. Этот формат многодорожечной записи позволяет записывать от 1 до 48 аудиодорожек одновременно[39].
Несмотря на развитие компьютерных технологий записи звука, DASH-магнитофоны по сей день используются в крупных студиях звукозаписи (например, «Phoenix», «Abbey Road»)[40], поскольку их электроакустические и эксплуатационные характеристики соответствуют самым высоким требованиям.
Магнитофон в СССР
История
.jpg)
Опыты с магнитной записью велись с начала 1930-х годов в Научно-исследовательском институте Всесоюзного радиокомитета и в других организациях. Единичные экземпляры магнитофонов изготавливались ещё до войны для спецприменения (например, проволочный магнитофон ПМ-39[41]). Первый серийный магнитофон — СМ-45 конструкции Н. Рабиновича — появился в 1942 г., он работал с лентой шириной 6,5 мм. В 1944 в радиовещательные центры страны стали поступать магнитофоны МАГ-1 и МАГ-2[42], разработанные под руководством И. Е. Горона, А. А. Вроблевского и В. И. Пархоменко (их выпустили около 70 штук), а вскоре и усовершенствованные МАГ-3 и МАГ-4.
После окончания Второй Мировой войны в СССР были привезены в порядке репарации трофейные немецкие аппараты AEG Magnetofon. Предполагалось, что их конструкция, устройство и принципы работы должны быть тщательно изучены советскими специалистами, для чего в 1945 году при Радиокомитете был создан ВНИИЗ — Всесоюзный научно-исследовательский институт звукозаписи (сейчас ВНИИ телевидения и радиовещания), сформирована промышленная база для выпуска магнитофонов серии МЭЗ (для радиовещания) и РМС-16 (для студий звукозаписи). МЭЗы производил Московский экспериментальный завод Министерства культуры СССР.
В 1947—1948 году во ВНИИЗ разработали магнитофон «упрощённого типа», рассчитанный на массового потребителя. Модель МАГ-4 работала на ленте шириной 6,5 мм, запись однодорожечная на скорости 45,6 см/с, то есть обеспечивалась совместимость с тогдашними профессиональными аппаратами. По имеющимся сведениям, МАГ-4 если и выпускался, то очень маленькой серией.[43][44]
Выпуск первого в СССР серийного бытового магнитофона «Днепр» начался в 1949 году в Киеве. К середине 1950-х годов аппараты магнитной записи для потребительского рынка выпускали уже ряд заводов в Москве («Яуза», «Астра»), Киеве («Днепр»), Вильнюсе («Эльфа»), Горьком (МАГ-8М) и др. В 1954 году начался выпуск магнитной ленты на химическом заводе в Шостке Сумской области.[45]
В 1957 году вступил в силу государственный стандарт ГОСТ 8088-56 «Магнитофоны. Основные параметры» — первый, регламентирующий параметры магнитофонов на ленте шириной 6,25 мм.[46]
В 1960 году был выпущен первый в СССР стереофонический бытовой магнитофон «Яуза-10», в 1969 — первый кассетный, «Десна».
Магнитофон и общество
В СССР бытовые магнитофоны стали широко доступными примерно со второй половины 1950-х — начала 1960-х годов. В это время возникло особое социальное явление — магнитофонная культура или «магнитиздат». Лёгкость копирования магнитных записей позволила почти неограниченно распространять произведения, не одобрявшиеся официальной идеологией, но популярные в народе: песни бардов и первых полуподпольных рок-групп, западную популярную музыку, неофициальные выступления писателей-сатириков, лекции по уфологии, передачи «вражеских голосов» и т. п.[47][48]. Магнитофоны быстро вытеснили с рынка кустарную грамзапись — грампластинки, записанные на использованной рентгеноплёнке («музыка на рёбрах»).
Любители технического творчества в СССР активно конструировали и строили магнитофоны самостоятельно. Стимулом к этому были сначала новизна технологии и дефицит бытовых магнитофонов вообще, а позже — желание создать аппарат, в чём-то превосходящий фабричные. В 1947 году на 6-й всесоюзной заочной выставке творчества радиолюбителей получил вторую премию диктофон Б. В. Охотникова (притом с дистанционным управлением),[49][50] а в 1949 году на 8-й всесоюзной заочной выставке был представлен относительно несложный магнитофон, доступный для изготовления любителем средней квалификации[51]. На последующих радиовыставках постоянно демонстрировались такие самоделки, притом изготовленные на достаточно высоком уровне.[52] Случалось, любители сами изготавливали для своих конструкций такие сложные узлы, как электродвигатели, магнитные головки и даже кассеты[53][54]. Широко публиковались описания самодельных магнитофонов самой разной степени сложности и пособия по самостоятельному их конструированию.[55][56][57][58][59][60]
Магнитофон в искусстве
 | Содержание этой статьи представляет собой произвольный набор слабо связанных фактов, инструкцию, каталог или малозначимую информацию новостного характера. |
- В оперетте И. О. Дунаевского «Белая акация» (1955) важный поворот сюжета связан с двумя разговорами, случайно записанными на магнитофон. В киноверсии оперетты (1957) используется магнитофон «Днепр» модели 1949 года.
- В фильме «Бриллиантовая рука» (1968), в эпизоде в гостинице, знаменитое танго «Помоги мне» звучит с лампового магнитофона «Яуза-5».
- Первый советский массовый портативный магнитофон «Весна» фигурирует в знаменитой кинокомедии «Кавказская пленница» и несколько менее популярном фильме «Старый знакомый», где играет заметную роль в развитии сюжета.
- В фильме «Иван Васильевич меняет профессию» (1973) Милославский крадёт у Шпака магнитофон National RQ-1585 S — один из первых портативных катушечных магнитофонов с реверсом (не нужно переворачивать ленту) и кассетный Philips EL3302[61] — один из ранних кассетных магнитофонов. По ходу действия они превращаются в «три магнитофона импортных… всё, что нажил непосильным трудом!».
- В фильме «Служебный роман» (1977) Новосельцев с восхищением разглядывает в машине Самохвалова кассетный стереопроигрыватель Philips N2607[62], как один из символов успеха и благосостояния.
- В фильме «Ключ без права передачи» основной конфликт разворачивается вокруг магнитозаписи, сделанной на посиделках одноклассников.
- В телефильме «Семнадцать мгновений весны» (действие происходит в 1945 году) службы гестапо, СД и УСС широко пользуются стационарными и портативными магнитофонами, на этом построены некоторые важные моменты сюжета. При этом в качестве стационарных показаны аутентичные аппараты Telefunken времён войны, а миниатюрные явно не соответствуют эпохе: немцы пользуются советским транзисторным диктофоном, американцы — итальянским магнитофоном начала 1960-х[63].
- В фильме «Развод по-итальянски» (1961) главный герой добывает доказательства супружеской измены с помощью «высоких технологий» того времени — миниатюрного катушечного магнитофона и скрытого микрофона.
- В американском телесериале «МЭШ» действие двух эпизодов целиком разворачивается вокруг магнитофона — персонажи пишут родственникам звуковые письма с Корейской войны.[64][65]
- В польской кинокомедии «Гангстеры и филантропы» (1962) главарь шайки грабителей с помощью магнитофона обеспечивает себе алиби.
- В фильме «Blow out» герой-звукооператор кино (в исполнении Джона Траволты) случайно записывает на портативный профессиональный магнитофон Nagra звуки преступления.
- В фильме «31 июня» главный герой Сэм Пенти знакомит средневековую принцессу Мелисенту с достижениями XX века: «Да, это мой домашний музыкант. Его зовут Маг Нитофон».
- Сюжет романа Дж. Эшера «Тринадцать причин почему» завязывается вокруг откровений погибшей школьницы, которые она записала на магнитофонные кассеты.
- В фильме «Вариант Омега» о советском разведчике Сергее Скорине, действующем в тылу у немцев в Таллине, немецкая контрразведка использует магнитофон в радиоигре.
Примечания
Литература
Ссылки
Wikiwand in your browser!
Seamless Wikipedia browsing. On steroids.
Every time you click a link to Wikipedia, Wiktionary or Wikiquote in your browser's search results, it will show the modern Wikiwand interface.
Wikiwand extension is a five stars, simple, with minimum permission required to keep your browsing private, safe and transparent.
