Из Википедии, бесплатной энциклопедии
  (Перенаправлен из смещения переменного тока )
Перейти к навигации Перейти к поиску

Визуализация магнитного поля на стереокассете, содержащей звуковой тон 1 кГц. Видны отдельные высокочастотные магнитные домены.

Смещение ленты - это термин, обозначающий два метода, смещение переменного тока и смещение постоянного тока , которые улучшают точность воспроизведения аналоговых магнитофонов . Смещение постоянного тока - это добавление постоянного тока к записываемому аудиосигналу. Смещение переменного тока - это добавление неслышимого высокочастотного сигнала (обычно от 40 до 150  кГц ) к звуковому сигналу. Большинство современных магнитофонов используют смещение переменного тока.

При записи магнитная лента имеет нелинейный отклик, определяемый ее коэрцитивной силой . Без предвзятости такой ответ приводит к плохой работе, особенно при низких уровнях сигнала. Сигнал записи, который создает напряженность магнитного поля, меньшую, чем коэрцитивная сила ленты, не может намагнитить ленту и дает слабый сигнал воспроизведения. Смещение значительно увеличивает качество сигнала большинства аудиозаписей, направляя сигнал в более линейные зоны функции магнитного переноса ленты .

История [ править ]

Магнитная запись была предложена еще в 1878 году Оберлином Смитом , который 4 октября 1878 года подал в патентное ведомство США оговорку относительно магнитной записи звука и опубликовал свои идеи по этому поводу в выпуске журнала The Electrical за 8 сентября 1888 года . Мир как "Некоторые возможные формы фонографа" . [1] [2] К 1898 году Вальдемар Поульсен продемонстрировал магнитофон и предложил магнитную ленту. [3] Фриц Пфлеймер получил немецкий патент на немагнитный «носитель звукозаписи» с магнитным покрытием 1 января 1928 года [4], но позже он был отменен [цитата необходима ]в пользу более раннего патента США Джозефа А. О'Нила. [5]

Смещение постоянного тока [ править ]

Самые ранние системы магнитной записи просто подавали чистый ( основной полосой ) входной сигнал на записывающую головку, что приводило к записи с плохой низкочастотной характеристикой и высоким искажением. В течение короткого времени было обнаружено , что добавление подходящего постоянного тока к сигналу, смещения постоянного тока , снижает искажения, работая с лентой, по существу, в пределах ее области линейного отклика. Принципиальным недостатком смещения постоянного тока было то, что на ленте оставалась чистая намагниченность, что создавало значительный шум при воспроизведении из-за зернистости частиц ленты. В некоторых ранних системах смещения постоянного тока использовался постоянный магнит, который располагался рядом с записывающей головкой. Его пришлось повернуть в сторону для повторного воспроизведения. Смещение постоянного тока было заменено смещением переменного тока, но позже было повторно принято некоторыми очень дешевымикассетные магнитофоны. [6] [7] [8] [9] [10]

AC bias [ править ]

Хотя улучшения со смещением постоянного тока были значительными, запись возможна даже лучше, если вместо этого используется смещение переменного тока ( переменного тока ). В то время как несколько человек по всему миру заново открыли для себя смещение переменного тока, именно немецкие разработки широко использовались на практике и послужили моделью для будущих работ.

Первоначальный патент на смещение переменного тока был подан Венделлом Л. Карлсоном и Гленном Л. Карпентером в 1921 году, что в конечном итоге привело к патенту в 1927 году. [11] Значение смещения переменного тока было несколько замаскировано примитивным состоянием других аспектов магнитной записи. Однако достижения Карлсона и Карпентера в значительной степени игнорировались. Первое повторное открытие, похоже, было сделано Дином Вулдриджем из Bell Telephone Laboratories примерно в 1937 году [12], но юристы BTL нашли оригинальный патент и просто промолчали о своем повторном открытии предвзятости переменного тока.

Тейджи Игараси, Макото Исикава и Кензо Нагай из Японии опубликовали статью о смещении переменного тока в 1938 году и получили японский патент в 1940 году. [13] Марвин Камрас (США) также независимо повторно открыл высокочастотное смещение (AC) в 1941 году и получил патент в 1944 г. [14]

Уменьшение искажений и шума, обеспечиваемое смещением переменного тока, было заново открыто в 1940 году Вальтером Вебером во время работы в Reichs-Rundfunk-Gesellschaft (RRG). [15] Немецкая пара получила несколько связанных патентов, в том числе DE 743411  на «высокочастотную обработку носителя звука».

Возможно, независимо от Вебера и Браунмюля, британская компания Boosey & Hawkes во время Второй мировой войны по государственному контракту произвела записывающее устройство со стальной проволокой , оснащенное смещением переменного тока. Примеры все еще появляются время от времени, многие из них были выброшены как государственные излишки. После войны Бузи и Хоукс также выпустили магнитофон Reporter в начале 1950-х годов, используя магнитную ленту, а не проволоку, которая была основана на немецких технологиях военного времени.

Теория [ править ]

Визуализация электрического тока

Когда лента выходит за задний край зазора в головке ленты , осциллирующее магнитное поле из-за приложенного смещения переменного тока быстро уменьшается до среднего магнитного поля гораздо более медленно меняющегося звукового сигнала, и поэтому частицы ленты остаются в это магнитное состояние. Нелинейность магнитных частиц в ленточном покрытии преодолевается за счет того, что поле смещения переменного тока больше, по крайней мере, на порядок (в 10 раз больше максимального звукового поля), которое насыщает эти частицы в обоих магнитных направлениях, когда они проходят через зазор. в записывающей головке. Уровень смещения переменного тока весьма критичен и, после того как он был отрегулирован для конкретного состава ленты с помощью конкретного записывающего устройства, обычно остается неизменным.

Этот механизм аналогичен размагничивающему сигналу, который используется для стирания ленты, за исключением того, что желаемый аудиосигнал сохраняется на ленте во время процесса записи. Большое смещение переменного тока действует как размагничивающий сигнал, который экспоненциально затухает по мере того, как лента выходит за пределы головки, в то время как звуковой сигнал представляет собой остаточное поле, которое остается отпечатанным на магнитной среде.

Количественное объяснение смещения переменного тока было дано Бертрамом. [16]

Практика [ править ]

Характеристики регистрирующей системы довольно сильно меняются при изменении уровня тока смещения. Есть уровень, на котором система дает минимальные искажения (что является самым высоким смещением). Также существует уровень, на котором высокочастотная характеристика максимальна (наименьшее смещение). К сожалению, эти условия не возникают на том же уровне смещения. Профессиональные катушечные и кассетные магнитофоны всегда настроены на минимальные искажения. В бытовом оборудовании, особенно в компакт-кассетных магнитофонах, смещение установлено на компромиссном уровне (обычно немного выше), чтобы обеспечить хорошую частотную характеристику и приемлемо низкие искажения.

Bang & Olufsen изобрел и запатентовал так называемый принцип Dolby HX PRO (Headroom eXtension) для объединения контроля смещения с системой Dolby для улучшения высокочастотного отклика в кассетных магнитофонах. Тандберг изобрел систему записи кросс-поля для магнитофоновгде использовалась отдельная головка с уклоном. Добавление смещения к записанному сигналу в одной головке имело тенденцию ограничивать высокочастотный отклик системы из-за взаимодействия между смещением и сигналом. Система кросс-поля создавала меньше помех от сигнала смещения. Это позволило расширить высокочастотные характеристики по сравнению со смешиванием двух сигналов в записывающей головке, но механические допуски для поперечного поля жесткие. Система требовала частой корректировки, и от нее отказались. Японский производитель Akai, однако, сохранялся с уклоном в поперечном поле и успешно продается портативные и энергонезависимые эксплуатируемые машины с изображением системы кросса-поля.

Различные амплитуды поля смещения оптимальны для разных типов лент, поэтому большинство записывающих устройств имеют переключатель настройки смещения на панели управления или, в случае компактной аудиокассеты, могут переключаться автоматически в соответствии с вырезами на корпусе кассеты. Ленты на основе железа требуют самого низкого поля смещения, в то время как ленты на основе хрома (включая псевдохромы) требуют более высокого уровня, а ленты с металлическими частицамитребует даже большего. Лента с напылением металла допускает самый высокий уровень смещения, но в основном она используется для цифровой записи (при которой смещение не используется, поскольку нелинейность не является большой проблемой). То же самое справедливо и для комбинированной кассетной ленты, вариант FeCr, на котором более толстый слой железа был покрыт более тонким слоем хрома. Идея заключалась в том, что при более низких частотах и ​​более высоких токах напора слой железа был бы более намагниченным, в то время как на более высоких частотах активным был только верхний слой Cr. На практике это не сработало, и некоторые утверждали [ кто? ], что этот тонкий слой хрома быстро отполировался при интенсивном использовании.

См. Также [ править ]

  • Эффект Баркгаузена
  • Дизеринг
  • Гистерезис

Ссылки [ править ]

  1. ^ Энгель, Фридрих Карл, изд. (2006) «Оберлин Смит и изобретение магнитной звукозаписи: благодарность к 150-летию со дня рождения изобретателя». Предостережение Смита от 4 октября 1878 г. относительно записи звука на магнитный носитель появляется на стр. 14–16. Доступно на: RichardHess.com
  2. ↑ Смит, Оберлин (8 сентября 1888 г.) «Некоторые возможные формы фонографа», « Электрический мир» , 12 (10): 116–117.
  3. ^ Поульсен, Вальдемар, "Метод и устройство для осуществления запоминания речи или сигналов посредством магнитного воздействия намагничивающихся тел" , BP 8961, 1898, стр. 3, ряд 34.
  4. ^ DE 500900 
  5. ↑ О'Нил, Джозеф А., «Запись для воспроизведения звуковых тонов и действий», Патент США № 1 653 467 (подано: 22 марта 1926 г .; выдано: 20 декабря 1927 г.).
  6. ^ Стив Бичинг. «Сервис и технологии видео и видеокамер» . 2001г. Раздел «Ленточный уклон (аудио)». п. 5.
  7. ^ Майкл Талбот-Смит. «Справочник звукоинженера» . 2013. раздел «Улучшение линейности со смещением». п. 3-7.
  8. ^ Чарльз Г. Уэсткотт. «Магнитофоны, как они работают» . 1956. с. 83.
  9. ^ Питер Хаммар и Дон Ососке. "Рождение немецкого магнитофонного магнитофона 1928-1945" . п. 34-35.
  10. ^ Юджин Трандл. "Новое руководство по телевидению и видеотехнике" . Глава 15: Запись на магнитную ленту. 2001 г.
  11. ↑ Карлсон, Венделл Л. и Карпентер, Гленн В., «Радиотелеграфная система» США 1640881  (подано: 26 марта 1921 г .; опубликовано: 30 апреля 1927 г.).
  12. ^ Макнайт, Джей. "AC Bias в Bell Telephone Laboratories, 1936 ... 1939" (PDF) .
  13. ^ Джей Макнайт; Джеффри Макнайт (2012), Некоторые популярные заблуждения об истории и теории магнитных записей (PDF) , Audio Engineering Society , дата обращения 18 декабря 2018 г.
  14. ^ Camras, Марвин, "Метод и средства магнитной записи" US 2351004  (подана: 22 декабря 1941, выданном 13 июня 1944 г.).
  15. ^ Энгель, Фридрих Карл (август 2006 г.). "Технические инновации Вальтера Вебера в Reichs-Rundfunk-Gesellschaft" (PDF) . Проверено 18 июня 2010 года .
  16. ^ Бертрам, Нил. "Расчет магнитного гистерезиса методом Монте-Карло" (PDF) . Проверено 14 декабря 2015 года . Цитировать журнал требует |journal=( помощь )[ постоянная мертвая ссылка ]

Дальнейшее чтение [ править ]

  • Клингельнберг, Арндт (1 марта 1990 г.). «Некоторые малоизвестные аспекты аналоговой ленты» . Электронная библиотека AES . Аудио инженерное общество.
  • О'Келли, Теренс. «Уклон» (PDF) . Записная книжка изобретателя . BASF (3) . Проверено 8 апреля 2015 года .
  • Джей Макнайт; Джеффри Макнайт (2012). «Некоторые популярные заблуждения об истории и теории магнитных записей» (PDF) . Аудио инженерное общество . Дата обращения 9 августа 2017 . Цитировать журнал требует |journal=( помощь )

Внешние ссылки [ править ]

  • Смещение при записи на ленту