Magnetický záznam zvuku


Magnetický záznam zvuku je nejkvalitnější analogový (spojitý) záznam zvuku (a nejen zvuku). Má velkou výhodu v tom, že je ho možné okamžitě reprodukovat, vymazat a nahradit novým, při správném zacházení má velmi dlouhou životnost.

Historie: První magnetický záznam zvuku byl proveden již roku 1900 na ocelový drát, ale uplatnění nastalo až s vynálezem zesilovací elektronky a po nahrazení drátu papírovým nosičem pokrytým vrstvou železitého prášku.


Princip magnetického záznamu zvuku:

Princip magnetického záznamu je založen na střídavém magnetování záznamového materiálu (magnetofonového pásku (viz dále)) elektromagnetickým polem magnetofonové hlavy (viz dále).


Záznam na magnetofonový pásek:

Při záznamu se magnetofonový pásek posouvá přes štěrbinu magnetofonové hlavy. Vinutím cívky prochází elektrický proud s časovým průběhem odpovídajícím průběhu zaznamenávané akustické zprávy. Magnetické siločáry, vybuzené elektrickým polem, se v místě štěrbiny uzavírají přes magnetofonový pásky, čímž ho magnetizují. Po opuštění štěrbiny zůstává na magnetofonovém pásku zbytkový (remanentní) magnetismus, jehož rozložení a velikost odpovídá časovému průběhu zvukového signálu.


Snímání záznamu z magnetofonového pásku:

Při snímání z magnetofonového pásku vytváří zbytkový (remanentní) magnetismus v magnetofonové hlavě velice malé nízkofrekvenční proudy, které se zesilují, a které odpovídají svou velikostí zaznamenanému zvukovému signálu.


Mazání záznamu na magnetofonovém pásku:

Před provedením nového záznamu musí být záznamový materiál odmagnetován, a proto při každém záznamu probíhá i automaticky odmagnetování (vymazání) předešlého.

Vysokofrekvenční signál (odebíraný z předmagnetizačního generátoru) (40 až 80 kHz) je přiváděn do vymazávací hlavy umístěné před záznamovou hlavou, která se vždy při každém záznamu aktivuje. Pohyb pásku nad štěrbinou (u mazací hlavy nejširší) trvá určitou dobu, a tak proběhne ve sledované části pásku několik uzavřených magnetizačních cyklů (viz obr.).



Účinek vysokofrekvenčního střídavého magnetizačního pole vymazávací hlavy na daný úsek pásku při opouštění prostoru štěrbiny postupně klesá (viz obr.). Probíhající magnetizační cykly se tím symetricky zmenšují až na nulovou hodnotu zbytkové (remanentní) indukce. Záznam je vymazaný.

Samozřejmě nedochází k dokonalému vymazání. Proto se udává tzv. mazací útlum, tj. poměr amplitudy signálu 1 kHz před a po vymazání a jeho hodnota se pohybuje v minimálním rozmezí 65 - 70dB, kdy je záznam považovaný za vymazaný.


Magnetofonový pásek:

Magnetofonový pásek se skládá ze dvou základních částí: z mechanicky namáhané podložky a magneticky aktivní vrstvy nanesené na podložce.

Podložka musí odolávat nárazovému namáhání, musí být dostatečně ohebná a stabilní teplotně, chemicky apod. Původní materiály (papír, PVC, aj.) vytlačil polyester (PE), který vykazuje nejlepší vlastnosti - teplotní a vlhkostní stabilita a mechanická odolnost.

Na kvalitě magneticky aktivní vrstvy značně záleží kvalita záznamu. Magnetická vrstva musí být homogenní, otěruvzdorná, teplovzdorná a časově stabilní. Magnetické vlastnosti aktivní vrstvy určuje použitý materiál. Dlouho se používaný oxid železitý Fe2O3 (značný vlastní šum, omezená vybuditelnost na vf) je nahrazen oxidem chromičitým CrO2 (menší vlastní šum, lepší vybuditelnost vf, ale menší na nf, sf, vysoké výrobní náklady), který je nakonec vytlačen tzv. ferochromovými páskami FeCr, které obsahují oba předešlé materiály včetně jejich vlastností. V 80.letech se objevují pásky s vrstvou čistého železa. Chceme-li optimálně využít vlastností jednotlivých záznamových materiálů, je nutné příslušně nastavit velikost předmagnetizace.

Magnetofonové pásky se dále dělí např. podle tloušťky (cca 30 - 10 m), čím tenčí tím déle hrající.




Magnetofonová hlava:

Principiálně lze zabezpečit všechny základní funkce magnetofonu (mazaní, záznam, snímání) jednou magnetofonovou hlavou. Při tomto řešení však není optimální kvalita záznamu. Proto se používá pro každou funkci samostatná hlava, tj. mazací hlava, záznamová hlava a snímací hlava (u špičkových mgf.) nebo alespoň 2 hlavy - mazací a univerzální (snímací + záznamová).

Každá magnetofonová hlava se skládá ze 3 základních částí (viz obr.): jádro, štěrbina, vinutí magnetizační cívky.



Jádro magnetofonové hlavy musí mít velkou životnost (musí odolávat obrušování magnetofonovým páskem) a dobrou magnetickou vodivost (permeabilitu) (např. permalloye - NiFe).

Štěrbina je vyplněna diamagnetickým materiálem (např. beryliovým bronzem nebo tvrdším materiálem - sklem). Záznamové hlavy se konstruují se 2 štěrbinami - přední (desítky m) a zadní, aby nedocházelo k magnetickému nasycení jádra předmagnetizací. Snímací hlava má nejužší štěrbinu (jednotky m) kvůli maximální citlivosti, a proto také nemá zadní štěrbinu, a bývá magneticky odstíněna. Mazací hlava má nejširší štěrbinu (0,1 - 3 mm), aby byl pásek v delším kontaktu s mazacím magnetickým polem hlavy a dosáhlo se dokonalého odmagnetizování záznamového materiálu. Univerzální hlava (snímací + záznamová) nemá zadní štěrbinu.

Monofonní magnetofonová hlava je konstrukčně shodná s výše popsanou, stereofonní hlava je v podstatě složena ze dvou monofonních, ale perfektně magneticky oddělených.


Předmagnetizace:

Při záznamu je velikost intenzity magnetického pole přímo úměrná amplitudě signálového proudu, který prochází vinutím magnetofonové hlavy. Podmínkou nezkresleného záznamu je, aby i odpovídající průběh remanentní indukce v pásku byl lineární. Avšak z magnetizační charakteristiky vyplývá, že tomu tak není, což způsobuje nelineární zkreslení záznamu (obr. A). Toto nelineární zkreslení se odstraňuje předmagnetizací.



Stejnosměrná předmagnetizace:

Toto zkreslení lze odstranit posunem pracovního bodu ze středu souřadnicové soustavy magnetizační (remanentní) charakteristiky do její lineární části - tzv. stejnosměrná předmagnetizace. Do vinutí magnetofonové hlavy se přiváděl stejnosměrný proud, na který se superpozicí (sčítáním) nanesl signálový proud, čímž se dosáhlo nezkresleného magnetického záznamu. Velkou nevýhodou je však vysoká hladina šumu. Dnes se nepoužívá !


Vysokofrekvenční předmagnetizace:

Při vysokofrekvenční předmagnetizaci se místo stejnosměrného proudu používá střídavý proud s frekvencí nejméně 5-krát větší (např. 210 kHz), než je horní mezní frekvence zaznamenávaného signálu. I zde se vysokofrekvenční předmagnetizační proud přivádí do záznamové hlavy, kde superponuje se zaznamenávaným nízkofrekvenčním signálem. Výsledkem je, že sice dojde ke zkreslení vysokofrekvenčního signálu, ale nízkofrekvenční "obálka" zůstane nezkreslena (obr. B) (pozn.: připomíná amplitudovou modulaci).


Korekce:

Kdybychom zaznamenávali všechny frekvence bez jakékoliv korekce docházelo k by určitým zkreslením, především pak na vysokých kmitočtech, kde by mohlo dojít k přebuzení částic aktivní vrstvy. Tyto nedostatky se řeší vhodnou kmitočtovou charakteristikou záznamového a reprodukčního zesilovače.


dlabos.wz.cz