Магнитофон (от магнит и звук) — электронно-механическое устройство, предназначенное для записи звуковой информации на магнитные носители и/или её воспроизведения. В качестве носителя используются материалы с магнитными свойствами: магнитная лента, проволока, магнитные манжеты, диски, барабаны и т. д.
Разделяют магнитофоны для записи звука (собственно магнитофоны в строгом значении слова, именно о них и пойдёт речь ниже) и для записи видеосигнала (видеомагнитофоны). Магнитофон для технической записи речи называется диктофоном. Магнитофонами в обиходе нередко называют также разнообразные устройства для магнитной записи цифровой и аналоговой информации незвукового характера (регистраторы параметров технических устройств, накопители вычислительных машин).
Классификация
по типу носителя магнитофоны подразделяются на ленточные (катушечные и кассетные) и проволочные. Кроме того, известны аппараты, использующие магнитный диск или манжету; по виду регистрируемой информации магнитофоны разделяют на аналоговые и цифровые; по области применения магнитофоны разделяют на студийные, бытовые, специальные (репортёрские, диктофоны, для тайной звукозаписи и пр.) и промышленные (последний тип ранее широко использовался не только для записи звуковой информации, но и для записи аналоговых данных: например, сигналов с аналоговых датчиков температуры, давления и пр. в промышленных процессах или лабораторных исследованиях; промышленные магнитофоны для записи данных в некоторых источниках также называют магнитографами); по наличию встроенного усилителя мощности — на полные магнитофоны и магнитофоны-приставки (жаргонное «дека» от — панель); по мобильности — на носимые (работающие в движении), переносные и стационарные.
Магнитофоны также можно классифицировать: по числу воспроизводимых и записываемых дорожек: 1, 2, 4 или более; по скорости движения носителя при записи и воспроизведении. Самые распространённые стандартные значения скорости при использовании магнитной ленты: 76,2 (студийные магнитофоны старого образца), 38,1 см/с (бытовые и студийные магнитофоны); 19,05 см/с (бытовые и студийные магнитофоны); 9,53 см/с (бытовые и студийные магнитофоны); 4,76 см/с; 2,38 см/с (диктофоны, кассетные магнитофоны). Существуют многоскоростные магнитофоны, магнитофоны с другими значениями скорости, а также с изменяющейся скоростью ленты по мере её перематывания; по числу головок: одна (только воспроизводящая, в магнитофонах-проигрывателях), две (наиболее часто реализуемый вариант: первой, по ходу движения ленты, стоит стирающая головка, далее — универсальная, которая может как записывать, так и воспроизводить информацию), три (так называемый «сквозной тракт» — для записи и воспроизведения используются раздельные специализированные головки), четыре (с дополнительной головкой воспроизведения, работающей при реверсивном ходе ленты), реже — больше; по формату записи-воспроизведения: монофонические, стереофонические, квадрофонические, многоканальные.
Основные технические параметры Механические: , %; коэффициент детонации (неравномерность скорости движения ленты), %.
Электрические: частотный диапазон (записываемого сигнала), Гц; неравномерность АЧХ в рабочем диапазоне частот, дБ; коэффициент нелинейных искажений (КНИ, ), %; динамический диапазон, дБ; отношение сигнал/шум, дБ; выходная мощность, Вт (для аппаратов с УМЗЧ).
Устройство Основными функциональными узлами магнитофона являются лентопротяжный механизм (ЛПМ), блок магнитных головок (БМГ, БВГ) для записи, воспроизведения и стирания сигналов и электронные устройства, обеспечивающие работу БМГ.
Лентопротяжный механизм Лентопротяжный механизм, или механизм транспортирования магнитной ленты, обеспечивает, как ясно из названия, протяжку магнитной ленты. Характеристики ЛПМ в наибольшей степени влияют на качество звуковоспроизведения аппарата в целом, потому что искажения, которые неидеальный ЛПМ вносит в сигнал, невозможно исправить никакой коррекцией в аналоговом электронном тракте. Главными характеристиками ЛПМ является коэффициент детонации и долговременная стабильность скорости движения ленты (выражается в процентах наибольшего отклонения скорости от номинальной).
ЛПМ должен обеспечивать: равномерное движение магнитного носителя при записи и воспроизведении с заданной скоростью (рабочий ход). Только в самых примитивных образцах лента протягивается с непостоянной скоростью, изменяющейся от начала ленты к концу; равномерное натяжение носителя с определённым усилием; равномерный и надёжный контакт носителя с магнитными головками, постоянное положение ленты относительно головок в поперечном направлении; переключение скоростей ленты (в многоскоростных моделях); ускоренную перемотку носителя, как правило, в обе стороны — вперёд и назад (в простейших и специальных устройствах перемотка может отсутствовать); дополнительные возможности в зависимости от класса и назначения магнитофона: автоматическую остановку при окончании или обрыве носителя (автостоп), кратковременную остановку при рабочем ходе (пауза), реверс (запись и воспроизведение в обе стороны), автоматический поиск фрагментов фонограммы, счётчик ленты и пр.
Для привода ЛПМ используются, как правило, электрические двигатели постоянного и переменного тока. В некоторых ранних переносных моделях для экономии энергии батарей применялись пружинные (патефонного типа) двигатели, например, в советских МИЗ-8 и «Днепр-8», швейцарских Nagra I и Nagra II, английских Boosey & Hawkes Reporter и др. Западногерманская фирма Maihak производила репортерские магнитофоны с патефонным приводом до 1960-х годов.Schellin, Roland. History of Clockwork-driven Tape Recorders. Dessau: Funk Verlag Bernhard Hein, 2009 Применяются фрикционные, ременные и зубчатые передачи. ЛПМ может содержать как один двигатель, так и два или три, редко — больше. Однодвигательная схема — самая распространённая. Два или три двигателя ставят обычно в дорогие высококачественные аппараты. Трёхдвигательные ЛПМ считаются самыми совершенными. В них меньше всего механических передач, ведущий узел лучше всего изолирован от влияния приёмного и подающего узла (а значит, проще стабилизировать скорость и натяжение ленты). Но эти достоинства полностью реализуются только при применении специальных и очень недешёвых прецизионных двигателей.
По принципу управления режимами работы ЛПМ бывают с механическим и электронным управлением. В ЛПМ с механическим управлением перемещение отдельных узлов (прижимного ролика, блока магнитных головок, элементов механической передачи) происходит под действием механического усилия от кнопок, клавиш или рычагов управления. Их достоинство — простота, надёжность, малое энергопотребление. Недостаток — очень сложно реализовать автоматическое управление режимами работы (автопоиск и т. д.). В ЛПМ с электронным управленим усилие для перемещения всех узлов создаётся электромагнитами и вспомогательными электродвигателями. Управление ими осуществляется через электронную логическую схему (часто на микроконтроллере или микропроцессоре). Такой ЛПМ легко поддаётся автоматизации (функции автопоиска, дистанционного управления, калибровки уровня записи и подмагничивания под конкретный тип ленты).
Заданные характеристики ЛПМ обеспечиваются тщательным проектированием механизма, прецизионным изготовлением деталей и узлов, применением электронных, механических и электромеханических систем автоматической стабилизации скорости и натяжения ленты.
Стандартный ряд скоростей протяжки ленты появился в середине пятидесятых годов. До этого единого стандарта не существовало, что можно объяснить двумя причинами: Многие модели первых магнитофонов разрабатывались для записи синхронной фонограммы в процессе кинопроизводства, и рассчитывались на перфорированную магнитную ленту сплошного полива, совпадающую по размерам с 35-мм и 16-мм киноплёнкой. Поэтому в ЛПМ магнитофонов, как и в ЛПМ аппаратов оптической звукозаписи применялись зубчатые барабаны, и использовались скорости 18 и 46,5 см/сек, стандартные для таких же форматов киноплёнки. Это упрощало синхронизацию изображения со звуком при монтаже и последующем переводе магнитных фонограмм в оптическую. В Германии, где до Второй Мировой войны магнитная запись развивалась наиболее интенсивно, были приняты метрические скорости. После войны же большая часть немецкой документации по магнитофонам попала в США, где по мере собственных американских разработок механические параметры переводились из метрической системы в дюймовую. Так скорость 77 см/сек превратилась в 76,2 см/сек (30 дюймов/сек) и т. д. Наиболее интенсивно работу над магнитной записью вела фирма «Ampex», поэтому в конечном итоге по миру распространился дюймовый ряд скоростей. Так называемый «немецкий» ряд скоростей (77 см/с, 38,5 см/с, 19,25 см/с) в бытовых магнитофонах был довольно распространён до конца 1950-х годов, а в студийных аппаратах встречался и позже.
Магнитные головки
Важнейший узел магнитофона — магнитные головки. Их характеристики во многом определяют качество работы аппарата в целом.
Магнитная головка может работать как с одной дорожкой (моно), так и с несколькими — от двух (стерео) до 24 (см. Многодорожечная запись).
Они классифицируются по назначению: головки воспроизведения (ГВ), записи (ГЗ), универсальные записи-воспроизведения (ГУ) и стирания (ГС). Количество их, устанавливаемое на ЛПМ, варьируется от одной (ГВ в магнитофонах-проигрывателях или ГЗ в магнитофонах, предназначенных только для записи), двух (ГУ и ГС — наиболее распространённый вариант в бытовых магнитофонах), трёх (ГВ, ГЗ, ГС — так называемый «сквозной канал», который обеспечивает воспроизведение только что записанного сигнала) до четырёх (две ГВ для функции реверса, и по одной ГЗ и ГС) и более (головка для функции «реверс» может применяться и одна, но с механизмом переворачивания на 180° или же сдвига по высоте).
В случае использования нескольких головок в общем узле говорят о блоке магнитных головок (БМГ) — так, существуют магнитофоны со сменным БМГ, что позволяет получить, например, разное количество дорожек (немецкий бытовой стереомагнитофон высокого класса Uher Royal de Luxe 1969 года может работать как двух- и четырёхдорожечныйhttp://www.tonband.net/mein_royal.php Christophs Tonband-Seiten. Uher Royal de luxe). Иногда применяются комбинированные головки, конструктивно объединяющие, например, ГУ и ГС. Также иногда применяется отдельные головки для подмагничивания, записи и воспроизведения вспомогательных сигналов и др. Стирание записи обычно ведётся высокочастотным переменным магнитным полем, но в самых дешёвых моделях широко применялись и ГС в виде постоянного магнита специальной формы, которая механически подводится к ленте при стирании, несмотря на то, что уровень шумов при стирании постоянным магнитным полем больше.
Качество применённых магнитных головок в основном и определяют качество записи/воспроизведения сигнала в магнитофоне. От качества головки также зависит и её долговечность (срок службы). На первых моделях кассетных магнитофонов стояли головки с сердечником из мягкого пермаллоя, в дальнейшем им на смену пришли более износостойкие головки из стеклоферрита и из сендаста. Позже были разработаны магнитные головки из аморфного металла (А-головки), отличающиеся прекрасными магнитными свойствами и износостойкостью на уровне стеклоферрита, и высококлассные магниторезистивные головки (Z-головки).