Войти
Визуализация магнитного поля на стереокассете, содержащей звуковой тон 1 кГц. Видны отдельные высокочастотные магнитные домены. Смещение ленты - термин для двух методов, смещения переменного тока и смещения постоянного тока, которые улучшают точность аналогового магнитофоны. 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 его 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 магнитной функции передачи.
Магнитная запись была предложено еще в 1878 г. Оберлином Смитом, который 4 октября 1878 г. подал в патентное ведомство США оговорку относительно магнитной записи звука и опубликовал свои идеи по этому поводу в номере от 8 сентября 1888 г. электрического мира как "Некоторые возможные формы фонографа". К 1898 г. Вальдемар Поульсен продемонстрировал магнитный записывающий и предложил магнитную ленту. Фриц Пфлеймер получил немецкий патент на немагнитный «носитель звукозаписи» с магнитным покрытием на 1 января 1928 г., но позже он был отменен в пользу более раннего патента США, выданного Джозефом А. О'Нилом.
В самых ранних системах магнитной записи просто применялись оригинальные (baseband ) входного сигнала в записывающую головку, что приводит к записи с плохой низкочастотной характеристикой и сильными искажениями. Было обнаружено, что в кратчайшие сроки 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 помещался рядом с записывающей головкой. Его пришлось повернуть в сторону для повторного воспроизведения. Смещение постоянного тока было заменено смещением переменного тока, но позже было повторно использовано некоторыми очень дешевыми кассетными записывающими устройствами.
Хотя улучшения смещения постоянного тока были значительными, возможна даже лучшая запись, если вместо этого используется смещение переменного тока (переменный ток ). 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. 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, кажется, было сделано Дином Вулдриджем из Bell Telephone Laboratories примерно в 1937 году, 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 AC смещении в 1938 году и получили патент Японии в 1940 году. Марвин Камрас (США) также независимо друг от друга открыл высокочастотное (AC) смещение в 1941 году и получил патент в 1944 году.
Уменьшение искажений и шума, обеспечиваемое смещением переменного тока, было повторно открыто в 1940 году Уолтером Вебером во время работы в Reichs-Rundfunk-Gesellschaft (RRG). 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 производила записывающее устройство со стальной проволокой по государственному контракту, оснащенное системой переменного тока. предвзятость. Примеры все еще появляются время от времени, многие из них были выброшены как государственные излишки. После войны Бузи и Хоукс в начале 1950-х годов также произвели магнитофон «Репортер» с использованием магнитной ленты, а не провода, который был основан на немецких технологиях военного времени.
Визуализация электрического тока Поскольку лента выходит за задний край зазора в головке ленты, колеблющееся магнитное поле из-за приложенного смещения переменного тока становится 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 нужный 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.
Характеристики записывающей системы меняются весьма заметно при изменении уровня тока смещения. Существует уровень, на котором система дает минимальное искажение (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), объединяющий управление смещением с системой Dolby для улучшения высокочастотной характеристики кассетных магнитофонов. Тандберг изобрел систему записи с перекрестным полем для магнитофонов, в которой использовалась отдельная головка со смещением. 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 перекрестного 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 магнитной ленты, поэтому большинство записывающих устройств имеют переключатель настройки смещения на панели управления или, в случае компактной аудиокассеты, могут переключаться автоматически в соответствии с вырезами на корпус 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 частицами требуют еще 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 намагниченным, в то время как на более высоких частотах активным был только верхний слой Cr. На практике это не сработало, и некоторые утверждали, что этот тонкий слой хрома быстро отполировался при интенсивном использовании.
| journal =()