Смещение ленты - Википедия - Tape bias

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

Наклон ленты термин для двух техник, Смещение переменного тока и Смещение постоянного тока, которые улучшают точность аналогового магнитофоны. Смещение постоянного тока - это добавление постоянного тока к записываемому аудиосигналу. Смещение переменного тока - это добавление неслышный высокочастотный сигнал (обычно от 40 до 150кГц ) к звуковому сигналу. Большинство современных магнитофонов используют смещение переменного тока.

При записи магнитная лента имеет нелинейный ответ, определенный принуждение. 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 повышает качество сигнала большинства аудиозаписей за счет увеличения линейный зоны магнитной функция передачи.

История

Магнитная запись была предложена еще в 1878 г. Оберлин Смит, который 4 октября 1878 г. подал в патентное ведомство США оговорку относительно магнитной записи звука и опубликовал свои идеи по этому поводу в выпуске журнала от 8 сентября 1888 г. Электрический мир в качестве «Некоторые возможные формы фонографа».[1][2] К 1898 г. Вальдемар Поульсен продемонстрировал магнитный регистратор и предложил магнитную ленту.[3] Фриц Пфлеумер получил немецкий патент на немагнитный «Носитель звукозаписи» с магнитным покрытием, 1 января 1928 г.,[4] но позже он был отменен[нужна цитата ] в пользу более раннего патента США Джозефа А. О'Нила.[5]

Смещение постоянного тока

Самые ранние системы магнитной записи просто применяли чистую (основная полоса ) входного сигнала на записывающую головку, что приводит к записи с плохой низкочастотной характеристикой и большим искажением. В кратчайшие сроки добавление подходящего постоянного тока к сигналу, Смещение постоянного тока, было обнаружено, что снижает искажения, работая с лентой в основном в пределах ее линейного отклика. Принципиальным недостатком смещения постоянного тока было то, что на ленте оставалась чистая намагниченность, которая создавала 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 дешевыми кассета рекордеры.[6][7][8][9][10]

Смещение переменного тока

Хотя улучшения смещения постоянного тока были значительными, запись возможна даже лучше, если переменный (переменный ток ) вместо этого используется bias. 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 получению патента в 1927 году.[11] Однако значение смещения переменного тока было несколько замаскировано примитивным состоянием других аспектов магнитной записи, и достижения Карлсона и Карпентера в значительной степени игнорировались. Первое открытие, кажется, 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 AC.

Тейджи Игараси, Макото Исикава и Кензо Нагай из Японии опубликовали статью о AC смещение в 1938 г. и получил патент Японии в 1940 г.[13] Марвин Камрас (США) также независимо друг от друга открыли высокочастотное (AC) смещение в 1941 году и получили патент в 1944 году.[14]

Уменьшение искажений и шума, обеспечиваемое смещением переменного тока, было открыто в 1940 г. Вальтер Вебер во время работы в Reichs-Rundfunk-Gesellschaft (RRG).[15] Немецкая пара получила несколько связанных патентов, в том числе DE 743411  для «высокочастотной обработки носителя звука».

Возможно, независимо от британской компании Weber and Braunmühl. Boosey & Hawkes изготовил самописец со стальной проволокой по госконтракту в Вторая мировая война который был оснащен 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 «Репортера». магнитофон в начале 1950-х использовалась магнитная лента, а не проволока, что было основано на немецкой технологии военного времени.

Теория

Визуализация электрического тока

Поскольку лента выходит за задний край зазора в головка ленты, осциллирующее магнитное поле из-за приложенного переменного смещения быстро уменьшается до среднего магнитного поля гораздо более медленно меняющегося звукового сигнала, и поэтому частицы ленты остаются в этом магнитном состоянии. 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]

Упражняться

Характеристики регистрирующей системы довольно сильно меняются при изменении уровня тока смещения. Есть уровень, на котором система дает минимальную искажение (что является самым большим 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. Бытовая техника, в частности Компактная кассета рекордеры, установите компромиссный уровень смещения (обычно немного выше), чтобы получить хорошую частотную характеристику и приемлемо низкие искажения.

Bang & Olufsen изобрел и запатентовал так называемый Dolby HX PRO Принцип (Headroom eXtension) для объединения управления смещением с системой Dolby для улучшения высокочастотной характеристики кассетных магнитофонов. Тандберг изобрел кросс-полевая запись система для магнитофоны где 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, и ленты из металлических частиц требует даже большего. Лента с напылением металла допускает самый высокий уровень смещения, но в основном используется для цифровой записи (в 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 глубоко намагничен, в то время как на более высоких частотах активным был только верхний слой Cr. На практике это не сработало, и некоторые утверждали, что[ВОЗ? ] что этот тонкий слой хрома быстро отполировался при интенсивном использовании.

Смотрите также

Рекомендации

  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. Доступны на: RichardHess.com
  2. ^ Смит, Оберлин (1888, 8 сентября) «Некоторые возможные формы фонографа», Электрический мир, 12 (10) : 116–117.
  3. ^ Поульсен, Вальдемар, «Способ и устройство для запоминания речи или сигналов посредством магнитного воздействия на намагниченные тела», BP 8961, 1898 г., стр. 3, ряд 34.
  4. ^ DE 500900 
  5. ^ О'Нил, Джозеф А., «Запись для воспроизведения звуковых тонов и действия», Патент США № 1 653 467 (подано: 22 марта 1926 г .; выдано: 20 декабря 1927 г.).
  6. ^ Стив Бичинг.«Обслуживание видео и видеокамер и технологии».2001. раздел «Наклон ленты (аудио)». 5.
  7. ^ Майкл Талбот-Смит.«Справочник звукоинженера».2013. раздел «Улучшение линейности со смещением» .стр. 3-7.
  8. ^ Чарльз Г. Весткотт.«Магнитофоны, как они работают».1956.p. 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: Магнитная запись, 2001.
  11. ^ Карлсон, Венделл Л. и Карпентер, Гленн В., "Радиотелеграфная система" США 1640881  (подано 26 марта 1921 года; выдано 30 апреля 1927 года).
  12. ^ Макнайт, Джей. "Смещение переменного тока в Bell Telephone Laboratories, 1936 ... 1939" (PDF).
  13. ^ Джей Макнайт; Джеффри Макнайт (2012), Некоторые популярные заблуждения об истории и теории магнитных записей (PDF), Аудио инженерное общество, получено 18 декабря 2018
  14. ^ Камрас, Марвин, "Метод и средства магнитной записи" США 2351004  (подано: 22 декабря 1941 г .; выдано: 13 июня 1944 г.).
  15. ^ Энгель, Фридрих Карл (август 2006 г.). "Технические инновации Вальтера Вебера в Reichs-Rundfunk-Gesellschaft" (PDF). Получено 18 июн 2010.
  16. ^ Бертрам, Нил. «Расчет магнитного гистерезиса методом Монте-Карло» (PDF). Получено 14 декабря 2015. Цитировать журнал требует | журнал = (помощь)[постоянная мертвая ссылка ]

дальнейшее чтение

внешняя ссылка