Магнитофон

История звукозаписи.

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.

Магнитофон, катушечная или кассетная дека являются самыми известными и распространенными записывающими и воспроизводящими звук компонентами. Звук записывался на катушку или кассету, на которую намотан звуковой носитель. Запись сигнала осуществляется при прохождении ленты через магнитную головку.

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 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.

История.

Старейший вариант: немагнитный способ записи звука на воске

Самые ранние известные аудио записи были немагнитными, эта аналоговая версия была изобретена Александром Грэмом Беллом в лаборатории фонда Вольта и запатентована в 1886 году (патент США 341214).

Для записи была использована бумажная полоса шириной 4,8 мм покрытая воском или парафином методом погружения, затем с одной стороны слой соскабливался.

Записывающая машина изготавливалась из прочного дерева и металлических конструкций, с ручным управлением и с помощью ручки крепилась к маховику.

Бумажная лента, покрытая воском, наматывалась на катушки диаметром 200 мм, и двигались вокруг внешнего шкива (с направляющими фланцами), установленного на основном вертикальном валу. Затем ленту перематывали на другую катушку, и острая игла производила запись, соскабливая с полосы воск. В режиме воспроизведения свободно установленная игла, прикрепленная к резиновой диафрагме, воспроизводила записи через трубу.

Обе функции записи и воспроизведения использовались поочередно. При вертикальной регулировке на ленту можно было записать несколько дорожек. Это был интересный прототип современного магнитофона, который он несколько напоминал в дизайне.

Магнитная запись

Оберлин Смит.

Принцип магнитной записи на стальную проволоку в 1888 году впервые разработал Оберлин Смит. Однако первое работающее устройство было изготовлено датским инженером Вальдемаром Поульсеном лишь в 1895 г. Сам аппарат изобретатель назвал «телеграфоном».

В 1898 году Поульсен продемонстрировал это на практике. Привод аналоговой магнитной записи и его преемник использует метод намагничивания ленты, которая движется с постоянной скоростью мимо печатающей головки. Записываемый электрический сигнал подается на записывающую головку, записывая звуковые сигналы. Воспроизводящая головка преобразует сигнал с магнитной ленты в электрический сигнал.

Стальная проволока как вариант носителя

Вальдемар Поульсен.

В конце 1890-х годов первый проволочный прибор для записи звука был продемонстрирован Вальдемаром Поульсеном в «Telegraphone» и почти сразу в течение 1920-х и 1930-х годов различными компаниями (в основном это были американские компании Telegraphone) были выпущены рекордеры, где в качестве записывающего материала использовалась проволока.

В 1920-х годах на основе теоретических разратоток Оберлина Смита и практических опытов Вальдемара Поульсена появились первые магнитные звуковые устройства со звуковыми носителями из стальной проволоки, предназначенные в основном для целей диктовки. Впервые принцип фиксации изображения и звука на магнитной ленте описал советский инженер и изобретатель Борис Александрович Рчеулов.

Борис Александрович Рчеулов.

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. С их помощью предлагалось осуществлять запись и воспроизведение визуальных и звуковых сигналов и одновременный прием на множество приемников. Патенты на эти изобретения получены в 1924 году. Однако попытки Б. А. Рчеулова добиться реализации своих изобретений на Родине не увенчались успехом.

В 1925 году немецкий изобретатель Курт Штилле (Curt Stille) 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.

Курт Штилле.

Широкое использование записывающие проволочные устройства получили в течение 1940-1960 годов после появления первых, относительно недорогих модификаций, изготавливаемых по лицензии международной компании «Brush Development Company» и Технологического института из Иллинойса, которые в дальнейшем продали лицензию на производство своей продукции десяткам производителей в США, Японии и Европе.

С 1950 годов проволока, как носитель информации, широко использовалась в авиации в т.н. «Черных ящиках» для записи полетных данных. Потребительские проволочные рекордеры предлагались для домашних развлечений или как недорогая замена коммерческих офисных рекордеров, но появление в 1946 году на потребительском рынке магнитофонов, быстро вытеснило проволочные рекордеры с рынка.

Магнитная лента

Фриц Пфлеймер.

После того, как в 1928 году Фриц Пфлеймер (Dr. Fritz Pfleumer) запатентовал покрытую намагничивающимся стальным порошком магнитную ленту (сначала на бумажной основе, затем — на полимерной) в качестве устройства для хранения звука, в 1935 году фирма AEG представила магнитофон, который был оснащен лентой из ацетата целлюлозы шириной 6,5 мм от I.G. Farbenindustrie Aktiengesellschaft.  С 1939 года ленту стали покрывать ферромагнитным оксидом железа (γ) -Fe2O3.

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. Само слово Magnetophon долгое время было торговой маркой AEG-Telefunken, 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.

Применение намагничивающегося ленты произвело революцию как в области теле и радиовещания, так и смежных отраслей, таких как звукозапись. Магнитная лента с минимальными потерями в качестве обеспечивала большую гибкость во время записи и перезаписи звука, а также во время редактирования.

Альтернативные технологии записи не могли обеспечить этот уровень качества и функциональности в какой-либо сравнительной степени. Магнитная лента стала доступным материалом, обладающим самым высоким качеством аналогового носителя звука.

Видеомагнитофоны

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 гг.; 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.

Кассетные магнитофоны.

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.