Все статьи на QRZ.RU Экспорт статей с сервера QRZ.RU Все статьи
категории "Наша история"
100 лет магнитофону.
ПЕСТРИКОВ В.М., Санкт-Петербург
"Пошью костюм с отливом,
куплю шляпу,
возьму магнитофон и в Ялту".
(Реплика Савелия Краморова
из к-фа “Джентельмены удачи”).
Граммпластинка – хороший хранитель звуковой информации. Если бы в свое время были сделаны записи певцов Энрико Карузо или Федора Шаляпина на современных пластинках, то сейчас мы могли иметь возможность услышать неповторимые голоса певцов во всем их блеске. Механический способ записи и воспроизведения звука хорош только в стационарных условиях. Этот способ получения звука позволяет даже воспроизвести беседы, которые вели великие художники при рисовании картин. Дело в том, что когда художник наносит на холст краску и одновременно произносит какие-либо слова, то на краске остаются следы от звуковых волн. При увеличении на мазках можно увидеть поперечные волнообразные неровности. Это и есть застывшие звуковые волны. В опытах по воспроизведению реальных звуков прошлого, ученые использовали звуковоспроизводящую аппаратуру с пьезоэлектрическим датчиком. В качестве, которого использовался обычный адаптер (звукосниматель). Результаты опытов подтвердили принципиальную возможность воспроизведения таких звуков. Невзирая на высокое качество звуковых фонограмм, механическая запись не смогла составить конкуренцию другим способам, в частности, магнитным, в радиовещании, репортерском деле, прослушивании фонограмм в движущемся транспорте и другом.
Появление магнитной записи звука тесно связано с возникновением фонографа и зарождением радиоэлектроники. Через 11 лет, после появления фонографа, 8 сентября 1888г. в американском техническом журнале “The Electrical World” появилась статья инженера Оберлина Смита, которая была посвящена усовершенствованию конструкции фонографа Т.А. Эдисона. Статья могла пройти незамеченной, если бы в ней не были предложены прогрессивные идеи касающиеся записи звука.
Оберлин Смит изложил новый принцип записи звука – магнитный. В качестве носителя он предложил хлопчатобумажную нить пронизанную стальными опилками. Стальные опилки по мысли автора должны были намагнититься вблизи проводов микрофонной цепи. При этом отдельные частички должны были “магнитно” запечатлеть определеную фазу электрического волнообразного процесса. Автор сомнивался в использовании сплошной стальной ленты, думая, что “едва ли она разделится на отдельные магниты”. Смит не указал способа воспроизведения магнитной фонограммы и не создал никакой действующей конструкции аппарата для магнитной записи звука. Он лишь ограничился статьей и не предпринял никаких попыток по практической реализации своих идей. Благодаря только одной этой статье О. Смит остался в истории науки и техники, и когда заходит разговор о появлении магнитофона обязательно о нем вспоминают.
Прошло, еще десять лет прежде, чем идеей магнитнитной записи звука заинтересовался, теперь уже в Дании, 29-летний лаборант технического сектора телефонной станции г. Копенгаген Вальдемар Паульсен (Valdemar Poulsen, 23.11.1869-23.06.1942). В отличие от О. Смита он не ограничился высказыванием идей, а предпринял попытку их реализовать и разработал конструкцию аппарата для магнитной записи звука. 1 декабря 1898 г. он запатентовал свое избретение. Аппарат В. Паульсена получил название “телеграфон”. Заметим, что датский изобретатель вошел в историю техники не только благодаря телеграфону, но и другими изобретениями в области радиотехники, в частности, генератору незатухающих колебаний для радиосвязи, который был запатентован в 1902 г.
Телеграфон представлял не что иное, как электромагнитный фонограф. Конструкция телеграфона действительно в некоторой мере напоминала популярный в то время звуковоспроизводящий аппарат. Такой же вращающийся цилиндр, но без слоя воска, вместо него была навита тонкая стальная струна диаметром 0,5 мм, в первых моделях использовалась обычная струна от фортепьяно. На эту струну и делалась запись звука. Цилиндр вращался с помощью часового механизма. Записывающая головка (электромагнит) двигалась вдоль витков со скоростью 2,1 м/с. Для 40 минут записи звука необходимо было 6000 м проволки. Телеграфон воспроизводил записи с полосой частот 150…2500 Гц. Запись стиралась обычным сильным постоянным магнитом. Для этого необходимо было только провести им по проволке. Русские туристы побывавшие в Австрии рассказывают, что в настоящее время в Венском музее искусства и ремесел имеется действующий телеграфон и посетители могут послушать информацию записанную на стальной проволоке.
На Всемирной выставке в Париже 1900 г. В. Паульсен за конструкцию телеграфона получил Гран-При. В течении нескольких лет изобретатель получил патенты на свое изобретение, кроме Дании, еще в 12 странах, в том числе России и США. В 1901 г. В. Паульсен создал новый аппарат, который по конструкции значительно отличался от предшественника и уже имел основные черты современных магнитофонов. Для записи использовалась стальная лента шириной 3 мм и толщиной 0,05 мм. Лента сматывалась с одной бабины и наматывалась на другую, проходя мимо записывающей и воспроизводящей головок. Запись прослушивалась на телефонные трубки.
Окрыленный успехом В. Паульсен решил приступить к производству магнитофонов. В 1903 г. при финансовой поддержке американских бизнесменов возникла Американская телеграфонная компания (American Telegraphone Company), которая начала производство диктофонов. В начале продажа продукции шла неплохо и пользовалась успехом. Развернушаяся конкурентная борьба между первыми магнитофонами и граммофонами не принесла первым победы, она к ним пришла только во второй половине 20 века. А, в тот период, невзирая на все усилия В. Паульсена, созданные им несколько фирм обанкротились и прекратили свое существование. Производство магнитофонов было заторможено на много лет. Покупатели отдавали предпочтение граммофонам, так они давали более громкий звук. Усилить слабый электрический сигнал воспроизводимый телефонным наушником было нечем, еще не была изобретена усилительная лампа – триод Ли де Форестом. Наступивший магниитофонный кризис, продлился до начала 20-х годов. Оживление рынка магнитофонов началось с появилением первых ламповых усилителей. Дальнейший прогресс в этой области растянулся на многие десятилетия и пошел в направлении создания: новых магнитных лент; воспроизводящих, записывающих и стирающих головок; лентопротяжных механизмов и др.
Несмотря на несовершенство тогдашних магнитофонов, от них не отказывались. На Международном конгрессе проходившем в Копенгагене в 1916 г. доклады записывались на магнитофон, в котором в качестве носителя информации использовался стальной провод. Для записи докладов, составивших в сумме 14 часов, понадобилось 2500 км провода весом 100 кг. Некоторое время в радиовещании применялась записывающая аппаратура с использованием ленты из нержавеющей стали. Хотя стальная лента и проволока имели некоторое преимущество по сравнению с другими носителями звука, но со временем они вышли из употребления и сегодня практически не используются. Поиски оптимального носителя звуков продолжались много лет. Были опробованы биметаллические звуконосиматели. В них на немагнитную основу (латунь, бронза) гальваническим способом наносился ферромагнитный слой. Эти ленты также со временем вышли из употребления, так как не обладали хорошими магнитными свойствами.
Магнитные фонограммы, еще не могли конкурировать с граммпластинками. Магнитофоны были тяжелыми, при воспроизведении давали очень слабый звук, который можно было услышать только на телефонные наушники. Так, магнитофон фирмы Г. Маркони весил несколько сотен килограмм, а стальная лента в нем наматывалась на бабины диаметром 0,5 м и при обрыве соединялась электросваркой. В немецком учебнике по электротехнике того времени отмечалось: “Этот интересный аппарат не может считаться введенным в практический обиход, но его точное и удивительное чистое воспроизведение звуков позволяет рассчитывать, что телеграфон не останется простым курьезом…”
Новый интерес к магнитофону начался возрастать только с появлением мощных усилителей на электронных лампах. Уже в 20-х годах американский флот применял магнитофон для ускорения передачи и приема радиотелеграфных сообщений. Несколько позже магнитофоны начали изготавливать в Германии и Англии. Для записи попрежнему использовалась стальная лента, которой пользовался еще В. Паульсен. Никто пока неосмеливался отказаться от этого типа звуконосителя.
Значительный толчок могла получить магнитная запись после появления в 1925 г. советского патента инженера И.И. Крейчмана на гибкую ленту сделанную из пластмассы и покрытую магнитным порошком. Но, к сожалению, это изобретение прошло незамеченным. Важный шаг вперед сделал немецкий исследователь доктор Пфлеумер благодаря изучению патента В. Паульсена. В этом патенте он нашел указание на то, что запись можно вести не только на провод и ленты, но и на диски покрытые намагниченным порошком. Пфлеумер провел исследования по поиску приемлимых магнитных носителей звука. В начале он сделал попытку заменить стальную ленту бумажной, которая была покрыта магнитным материалом и получил обнадеживающий результат. После он перешел на более удобные, пластмассовые ленты. Начиная с 1932 г. этот тип лент быстро совершенствовася. И уже в 1935 г. в Германии на радиовыставке была продемонстрирована совместная разработка фирм “АЕК” и “ИГ Фарбенииндустри” промышленных образцов магнитных пластмассовых лент. Лента произвела сенсацию, так как стоила в 5 раз меньше металлической и обладая хорошими свойствами, такими как, отличные магнитные свойства, простота склеивания, удобный монтаж записи, незначительный вес и дешевизна,. Началось постепенное вытеснение металлических звуконосителей пластмассовыми. Наметившиеся успехи в магнитной записи звука особый интерес вызвали у военной разведки. И не удивительно, что может быть лучше магнитофона для фиксации радиоперехвата и подслушивания телефонных разговоров.
Преимущества пластмассовых лент позволили им дожить до сего дня. В настоящее время опять вспомнили о бумажной магнитной ленте, находившейся в долгом забвении. Во Франции разработали диктофон, в котором используется бумажная лента с магнитным покрытием. На ленту шириной 12 см и длиной 30 м намотанную на бобину можно записать несколько сотен страниц текста. Преимущества такого звукоснимателя заключаются в том, что на ленте можно делать письменные пометки, разрезать ее на страницы и произодить хранение в обычных папках.
Магнитофоном, назвала аппарат для магнитной записи звука, который выпустила фирма “AЕG” в 1935 г. В конструкции использовалось ряд новшеств: ферромагнитная лента, кольцеобразные головки и применялось высокочастотное подмагничивание и стирание. Это название оказалось настолько удачным, что употребляется в нашей лексике до сих пор. До этого в разных странах аппарат для магнитной записи звука называли своему. На его родине, Дании, а также США – телеграфоном, Германии – диалиграф, текстофон и сталь-тон-машина. В простонародии магнитофон называют просто “маг”.
В Германии, успешно занимались не только созданием новых магнитофонных лент, но и головок. Немецкий инженер Е. Шюллер в 1938 г. разработал и внедрил в производство новый тип функциональных кольцеобразных головок. В появившихся магнитофонах, с новыми кольцеобразными головками, для выполнения кажного этапа создания магнитной фонограммы использовалась специально разработанная головка (записывающая, воспроизводящая и стирающая).
В то время, как в Европе интерес к разработкам в области магнитной записи звука все возрастал, в Новом Свете, в частности,США, конструированием магнитофонов почти не занимались вплоть до 1937 г. Крупные фирмы производившие радиоэлектронную продукцию словно сговорились, не обращать внимание на перспективную область электроники. Только в исследовательской лаборатории отца современного телефона А. Белла уделяли этой проблеме немного внимания. Ситуация стала резко изменяться, после того как в 1940 г. в чикагской безприбыльной исследовательской организации “Armor Resserch Fundeshen” молодой инженер Кармас разработал новые покрытия для магнитофонных пленок. Это дало возможность понизить скорость движения пленок в магнитофоне с 76 см/с до 19 и 9,6 см/с. Первые ленточные магнитофоны появились в России в 1942 г. Это был магнитофон типа “СМ-45”, работавший на ферромагнитной ленте. После войны начали производится модели серии “МЭЗ” для радиовещания и студийные “РМС-16”. В 1949 г. в Киеве был выпущен первый отечественный массовый бытовой магнитофон “Днепр”.
В 1944 г., когда казалось, что пластмассовые носители звука окончательно потеснили металлические, в США вспоминают о первоначальной идее записи звука В. Паульсена. Американский журнал “Electronics” помещает описание магнитофона с использованием металлической ленты. Конструкция аппарата была разработанна в Национальном бюро стандартов. Для работы аппарата использовалась лента из специального стального сплава, которая двигалась между двумя записывающими и двумя стирающими головками. Лента имела толщину около 0,075 мм, ширину 3 мм и скорость движения около 1,5 м/с. Это была пожалуй одна из последних конструкций магнитофонов рассчитанных на использование металлических лент.
А, в это же время, не обращая внимание на то, что только окончилась вторая мировая война, в разрушенной Германии продолжают вести исследования по совершенствованию принципа магнитной записи звука и не безуспешно. На немецком радиовещании устанавливается магнитофон работающий на пластмассовой ленте, на которую нанесен слой оксида железа. Скорость движения ленты составляла 80 см/с, что позволяло записывать частоты звука до 10000 Гц. Лента имела толщину около 0,05 мм и ширину 5 мм. Совершенствование конструкций магнитофонов продолжалось не только в направлении создания новых носителей звука, но и в разработке перспективных механизмов протяжки ленты. В 1947 г. появился магнитофон, в котором механизм протяжки ленты имел три электродвигателя. Один – для подачи ленты, другой для вращения с постоянной скоростью ведущего вала и протягивания ленты, а третий – для подмотки ленты. Лента перемещалась со скоростью около 76 см/с и обеспечивала воспроизведение частот в диапазоне 32…9600 Гц с неравномерностью не более 4 дб. В августе 1948 г., в американском журнале “Electronics” появилась информация о магнитофоне имеющим возможность записывать звук одновременно по трем каналам. Очевидцы прослушивавшие такие записи на громкоговорители расположенные определенным образом отметили чарующий эффект присутствия. Это было что-то среднее между стереофонией и квадрофонией. Запись в магнитофоне производилась на магнитную ленту шириной 6,3 мм, которая двигалась со скоростью 30 см/с. Одной катушки с лентой хватало на 20 минут записи звука. Усилители звуковой частоты каждого из каналов имели неравномерность не более 5 дб в диапазоне 50…10000 Гц.
В 1951-52 г.г. появились малогабаритные бытовые магнитофоны с магнитной лентой на пластмасовой основе. Металлическая лента и провод были окончательно вытеснены как носители информации. В это время усилия разработчиков были направлены на дальнейшее повышение качества воспроизведения звука. Появились двухканальные усилители с разделением частот. Схема разделения тембра по низким и высоким частотам стала составной частью любого высококачественного усилителя.
В 50-е годы магнитофоны стоили очень дорого и доступны были не каждому. Поэтому были выпущены различного типа магнитофонные – приставки, с простым лентопротяжным механизмом и упрощенным электронным узлом записи. Так, магнитофонная приставка ”Toni” производства Германии (ГДР), подключалась к радиоприемнику имеющему проигрыватель. Лентопротяжный механизм приставки приводился двигателем проигрывателя, а для громкого воспроизведения записи использовался усилитель приемника. Скорость движения ленты состаляла19,05 см/с. У нас так же выпускались простые магнитофонные приставки без собственого привода (“Волна”, “МП-1” и “МП-2”). Этот тип приставок из-за неудобств эксплуатации быстро вышел из употребления. Более удобными оказались магнитофонные приставки имеющие собственный лентопротяжный механизм. Из отечествееных магнитофонных приставок этого типа наиболее известной является приставка “Нота” выпускашаяся в 60-е годы. У приставки имелся свой автономный лентопротяжный механизм, ламповый усилитель записи, но отсутствовал усилитель звуковой частоты. Для громкоговорященго прослушивания записи приставку необходимо было подключить к усилителю звуковой частоты радиоприемника. Но несмотря на это, приставка пользовалась популярностью у меломанов, так как имела неплохой дизаин, особенно поздние образцы, малые габариты и вес. Скорость ленты состаляла 9,5 см/м. Радиолюбители встраивали в корпус приставки самодельные усилители на лампах или транзисторах и получали полноценный магниитофон.
Магнитная запись с использованием носителей звука в виде ленты стала основной в бытовой аппарате. Попытки внедрить магнитофонные проигрыватели с использованием для записи плоских круглых магнитных пленок, анологичных граммофонным пластинкам в бытовой аппаратуре не увенчались успехом. Магнитофонные проигрыватели наподобие электропроигрывателей, в которых вместо звукоснимателя использовалась магнитная головка, производились в основном за рубежом. В этих аппаратах, магнитная головка звукоснимателя смещалась принудительно, с помощью винтовой пары, в противоположность, обычному граммофонному звукоснимателю перемещающемуся борозкой вращающейся пластинки. Магнитная пленка в виде круга нашла свое применение в основном в вычислительной технике. В настоящее время это известные дискеты различного диаметра для компьюторов.
В 1968 г. были произведены первые кассетные магнетофоны. В них лента двигалась со скоростью 4,75 см/с, а качество записи и воспроизведения звука оставляло желать лучшего. Невзирая на недостатки, кассетные магнитофоны привлекли внимание покупателей. Новые аппараты выгодно отличались от существовавших тогда магнитофонов, своим удобством обращения и малыми габаритами. Выпущенные кассетные магнитофоны поставили проблему улучшения отношения сигнал-шума. Это было связано впервую очередь с медленным движением ленты и узостью дорожек. Решение этой проблемы было предложено в 1969 г. американцем Рэем Долби. Им была разработанная система получившая название “Долби”, которая предсталяла собой динамический экспандер и компрессор для точно определенного частотного диапазона. При записи повышался уровень высоких частот (от 1…2 кГц и выше), а при воспроизведении уровень этих сигналов снова восстанавливался. Такое действие использовалось только к сигналам с низким уровнем, соизмеримых с шумами. Применение системы позволяло не только снизить собственные шумы лент и усилителей, но и устранить некоторые паразитные эффекты, например, копирэффект. Улучшению качества работы кассетных магнитофонов способствовало также создание новых высококачественных лент на хромоксидной и кобальтовой основах, ленты “Hi-Fi Low Noise” и “Super Dinamic”. Дальнейшее повышее качества магнитных покрытий исследователи связывают с магнитными бактериями, обнаруженными в морском и речном иле. Дело в том, что при изготовлении магнитных лент важное значение имеет размер кристаллов магнитного порошка наносимого на ленту. Чем меньший размер имеют кристаллы, тем более плотную и качественную запись можно произвести. Получение микроскопических кристаллов довольно трудный процесс. И, в этом деле как раз и должны помочь бактерии. Бактерии выращеннные английскими учеными в лаборатории, магнитном вытягивают из питательной среды и растворяют в слабой кислоте. Через некоторое время получают осевшие на дно кристаллы магнетита настолько малых размеров, что их можно разглядеть только в электронный микроскоп.
В 80-е годы отечественная промышленность начала производить большой ассортимент магнитофонных приставок высшей и 1-й группы сложности, в связи с возросшим спросом на высококачественную аппаратуру. Приставки отличались повышенной надежностью лентопротяжных механизмов и не имели своего услителя звуковой частоты. Они предназначались для высококачественной стерео или монофонической записи и воспроизведения через внешнюю стерофоническую усилительную аппаратуру, а также стереотелефоны. Магнитофонные приставки имели большое количество сервисных элементов, а некоторые даже дистанционное управление на инфракрасных лучах (Олимп-004-стерео). Рабочий диапазон частот составлял 20…25000 Гц.
Магнитофоны стали одним из элементов нашего бытия. Почти каждый владелец магнитофона считает своим долгом напомнить окружающим о его существовании. Предупреждения медиков о пагубном влиянии чрезмерно громкой музыки на слух человека во многих странах не имеют успеха и владельцы включают свои магнитофоны “на полную катушку”. В связи с этим, в некоторых странах приняты соответствующие законы. Национальное собрание Франции приняло закон запрещающий продажу в стране домашней аудиоаппаратуры с динамиками более 100 дб. Основная масса моделей проигрывателей и магнитофонов, продающихся во Франции, имеет 113 дб и даже 126 дб.
Интенсивное совершенствование кассетных магнитофонов позволило создать качественно новые конструкции, позволившие удовлетворить вкусы самых изысканных меломанов и постепенно сильно потеснить катушечные магнитофоны. Катушечные магнитофоны из-за их высокого качества записи и воспроизведения сумели закрепится только на студиях звукозаписи и в квартирах изысканных меломанов. В настоящее время кассетные магнитофоны выпускаются не только в портативном оформлении, но и в настольном, исключительно стереофонические. Настольными кассетными магнитофонами дополняют всякий претендующий на высокое качество записи стереоаппарат. Большой попюлярностью пользуются индивидуальные кассетные магнитофонные проигрыватели – плейеры. Для прослушивания записей в плейерах используются высококачественные головные телефоны и качество звука в них не уступает стационарной аппаратуре. В настоящее время миниатюризация магнитофонов достигла такого уровня, что сделала их неотъемлемым элементом входящим в арсенал охотника за чужими информационными секретами. Не так давно, 1988 г., правление мексиканской фирмы “Fuento icos” было в глубоком шоке, фирму ждал финансовый крах, так как ее производственные и коммерческие секреты становились известны конкурентам. Меры принимаемые контрразведкой не приносили плодов. Решено было провести скрытую видеосъемку очередного совещания правления фирмы. При изучении видеоматериала обратила на себя одна малозначительная деталь. Учавствующая в заседании, сеньера, член правления фирмы, периодически подносила руки к большим клипсам красовавшихся в ее ушах. В дальнейшем оказалось, что в столь изящных украшениях находился миниатюрный магнитофон и сеньера незаметно его включала, когда принимались важные решения.
Современное развитие магнитофонов идет по пути расширения их сервисных возможностей, связанных с удобством эксплуатации и повышении основных характеристик записи и воспроизведения звука. Повышение характеристик связано в первую очередь с переходом от аналоговой к цифровой магнитной записи. Цифровая запись позволяет практически избавится от детонации звука и копирэффекта, получить очень малые искажения и динамичяеский диапазон порядка 90…100дб. Выпускающиеся цифровые магнитофоны стоят достаточно дорого, что связано с большой стоимостью элементов цифрового канала, в основном, аналого-цифрового преобразователя.
После изобретения магнитофона уже минуло 100 лет и человечество не думает от него отказываться. Изобретение Вальдемар Паульсена является одним из трех великих изобретений XIX века оказавших большое влияние на дальнейшее развитие нашей цивилизации, наряду с телефоном А. Белла и системой радиосвязи А. Попова. Хотя, В. Паульсен сделал в последствии немало в области радиотехники, но именно, это изобретение оказалось вечным и поставило его в ряд великих ученых.. Его имя сегодня составляет славу Королевства Дания, наряду со сказачником Христианом. Андерсеном, физиками Христианом Эрстедом, Нильсом Бором и др.
Пестриков В. М. Великое изобретение Вальдемара Паульсена // Радиохобби. 1998. №6. С. 2-3.
Хорошая статья, информативная, все изложено четко и последовательно. Но, Боже ж мой, как неграмотно! Автор в школе по русскому языку имел "тройку", не иначе! Куча грамматических и синтаксических ошибок полностью изменило впечатление от статьи. В связи с этим хочется спросить у модераторов сайта: ладно, автор троечник, но вы-то почему на редакторах экономите?!