Magnetický záznam zvuku Strucný historický prehlad Pociatky magnetického záznamu sa spájajú so snahou zaznamenávat akustické signály, t.j. hovorené slovo a hudbu. Prvé takéto zariadenie, ktoré využívalo princíp magnetického záznamu, zostrojil Valdemar Poulsen (1869-1942). Za toto záznamové zariadenie získal Grand Prix na svetovej výstave v Paríži v roku 1900. Tento prístroj, ako aj dalšie z tohto obdobia používal ako nosic ocelový drôt s priemerom 1 mm, ktorý sa pohyboval rýchlostou 20 m/s. Hoci sa neskôr prístroj zdokonalil používaním jednosmernej predmagnetizácie, používal sa len na záznam reci. Kvalitatívne nedostatky v porovnaní s mechanickým záznamom na gramofónovú platnu, ako aj so záznamom na film, boli také velké, že sa neuplatnil v oblasti záznamu hudby. Tento stav trval prakticky až do roku 1935. Významným krokom, ktorý znamenal zlepšenie vlastností zariadenia, bola náhrada ocelového drôtu plochým papierovým nosicom, ktorého povrch bol pokrytý železitým práškom. Namiesto papiera sa neskôr ako podložka zacala používat acetylcelulóza. Nový nosic sa mohol strihat a lepit bez zhoršenia parametrov, nehladiac na lepšie možnosti ukladania. Aby sa mohla znížit rýchlost posunu nosica, bolo potrebné sústredit magnetické pole pomocou vhodnej konštrukcie hlavy – takouto konštrukciou bol prstencový tvar. Prstencová hlava spolu so zdokonaleným nosicom umožnila zníženie rýchlosti posunu na 72 cm/s. Pozoruhodným mílnikom na ceste zdokonalovania záznamu bolo v roku 1940 zavedenie predmagnetizácie vysokofrekvencným signálom, ktorý sa zmiešaval so zaznamenávaným signálom. To prinieslo prenikavé zlepšenie odstupu rušivých napätí a zmenšenie nelineárneho skreslenia. Takto sa stal magnetický záznam akustických signálov, aj hudby, konkurencieschopným s ostatnými druhmi záznamu a to nielen z hladiska kvality, ale aj iných prevádzkových a ekonomických cinitelov. K tomu prispelo aj zdokonalenie transportného mechanizmu zavedením trojmotorového systému, ktorý sa principiálne používa dodnes. Kvalita záznamu hudby bola v štyridsiatych rokoch na úrovni, ktorá umožnovala používat tieto záznamové zariadenia v rozhlasovej štúdiovej prevádzke, s názvom štúdiové magnetofóny. Pocas II. Svetovej vojny a ihned po nej spomalil sa vývoj v Európe, zato v USA pokracovali práce jednak vo vývoji nových technológií, jednak vo vývoji nových systémov. Magnetický záznam zacal prenikat postupne aj do iných oblastí, ci už to bol film alebo gramofónový priemysel. Zacalo sa rozvíjat priemyselné odvetvie magnetofónov pre všeobecné použitie, ktoré slúžilo najprv len amatérom a neskôr širokej verejnosti na záznam hudby a slova. V pätdesiatych rokoch zacínajú prvé pokusy záznamu televízneho obrazu na magnetický nosic a súcasne sa rozvíja záznam analógových signálov pre meracie úcely. Záznam Priamy magnetický záznam je pre lahkú reprodukovatelnost a možnost zmazania doteraz najrozšírenejším spôsobom záznamu signálu. K záznamu sa používa pás opatrený magneticky aktívnou vrstvou, ktorý sa magnetizuje bud pozdlžne (v smere posunu), alebo v šikmých stopách (pod urcitým uhlom). Kolmá magnetizácia sa skúša pre císlicový záznam signálu. Princíp magnetického záznamu signálu spocíva vo zmagnetizovaní pásu záznamovou hlavou, vytvárajúcej v štrbine magnetické pole, ktorého intenzita odpovedá okamžitej hodnote signálového prúdu. Nad štrbinou záznamovej hlavy sa vytvára rozptylové pole dané silociarami spájajúcimi miesta rovnakej velkosti intenzity magnetického pola. Pri rozložení vektoru intenzity do smeru rovnobežného so smerom pohybu pásu sa získa pozdlžna zložka intenzity Hx s maximom uprostred štrbiny. V prípade širokej štrbiny sa vytvárajú 2 maximá Hx na povrchu hrán pólov záznamovej hlavy. Cím je vrstva záznamového materiálu bližšie k štrbine záznamovej hlavy, tým je maximum intenzity väcšie a špicatejšie. Preto je silná, magneticky citlivá vrstva na páse nevýhodná k dosiahnutiu co najväcšej rozlišovacej schopnosti záznamu (pre záznam vysokých kmitoctov). Permeabilita magnetickej vrstvy pásu u = 1 a neovplyvnuje rozptylové pole záznamovej hlavy. Podobne možno rozložit vektor intenzity magnetického pola do smeru kolmého k rovine pásu na zložku kolmú Hy. Kolmá zložka intenzity je v strede štrbiny nulová. Pred osou a za osou štrbiny sa jej zmysel mení. Ak je hodnota kolmej intenzity Hy znacná, nastáva skreslenie v prípade záznamu impulzov. Bolo zistené, že u kruhových hláv pri pozdlžnom magnetizovaní postací predpokladat iba pozdlžnu zložku Hx a kolmú Hy možno zanedbat. Rozptylové magnetické pole pred štrbinou záznamovej hlavy vytvára v páse zbytkový magnetizmus v podobe elementárnych magnetov, ktorých dlžka je rovná polovici vlnovej dlžky zaznamenaného kmitoctu, a ktoré sú orientované súhlasnými pólmi k sebe. Vztah medzi intenzitou rozptylového magnetického pola záznamovej hlavy a magnetickou indukciou na páse vyjadruje prenosová, alebo dynamická charakteristika záznamového procesu. Možno ju namerat pri zázname harmonického signálu nízkeho kmitoctu (bez predmagnetizácie) za súcasného snímania nezataženou snímacou hlavou. Dynamická charakteristika nie je lineárna, je symetricky zakrivená podla pociatku a pri zázname vzniká skreslenie nepárnymi harmonickými daného signálu. · Záznamová hlava Magnetizacné pole vytvára vysokofrekvencný predmagnetizacný prúd, na ktorý sa superponuje nf záznamový prúd signálu, ktorý prechádza cez vinutie hlavy. Silociary v každom mieste urcujú smer intenzity. V priestore pred štrbinou a za štrbinou prevláda priecna zložka, naproti tomu uprostred štrbiny prevláda pozdlžna zložka pola vzhladom na pohyb nosica (pozdlžna je v smere pohybu, priecna kolmo na smer). Nosic, resp. jeho aktívna magnetická vrstva, je nad štrbinou. Aby sa úplne zmagnetizovali magnetické castice celej aktívnej vrstvy, musí mat silociara väcšiu hodnotu intenzity alebo rovnakú, ako urcitá kritická hodnota približne sa rovnajúca koercitívnej sile Hc daného pásu. To vedie ku koncepcii záznamovej zóny. Záznamová zóna má urcitú šírku okolo silociary, ktorá znázornuje Hc, a v ktorej sa odohráva vlastný proces záznamu. Ked sa pozorovaný úsek pásu pri zázname priblíži k štrbine, vstúpi do cela záznamovej zóny, v ktorej narastá pozdlžna zložka intenzity magnetizujúceho pola. Ked prechádza ponad štrbinu, všetky magnetické castice sú vystavené pôsobeniu vysokofrekvencného predmagnetizacného pola a stav ich magnetizácie sa mení v rytme frekvencie vf pola po maximálnej hysteréznej krivke. Ked pozorovaný úsek nosica opúšta štrbinu na jej zadnej hrane, prechádza záznamovou zónou a remanentná magnetizácia, ktorú získajú castice, zodpovedá prítomnosti superponovaného nízkofrekvencného záznamového signálu. O tom, ci sa aktívna vrstva pásky zmagnetizuje v celej svojej hrúbke, závisí jednak od toho, aká je jej hrúbka, a jednak od toho, akú polohu a tvar bude mat záznamová zóna. Poloha a šírka záznamovej zóny závisí od šírky štrbiny a od amplitúdy vf predmagnetizacného pola. Šírka záznamovej zóny urcuje najkratšiu vlnovú dlžku, ktorú možno zaznamenat na pás. Ak sa zmení polarita záznamového pola o 180° pocas pohybu pásu v záznamovej zóne, výsledná magnetizácia na páse bude nulová. Šírky štrbín záznamových hláv sa pohybujú v rozsahu od jedného do niekolko desiatok um. Obycajná záznamová hlava s jadrom má napr. štrbinu širokú 6 um a šírku záznamovej zóny 0.8 um, co umožnuje záznam vlnových dlžok asi 1.5 um. Niektoré hlavy majú štrbiny aj o desatinný rád užšie. Vzhladom na to, že v mnohých aplikáciách ide aj o záznam strmých hláv impulzov, zjednoduší sa návrh záznamového zosilnovaca, ak je indukcnost záznamovej hlavy nižšia. Indukcnosti sa pohybujú v rozsahu 0.2 až 20 mH. Rezonancná frekvencia má byt co najvyššia (1 MHz a vyššie), kedže ide o predmagnetizacné prúdy s frekvenciami niekolko sto kHz a vyššie. Predmagnetizácia · Jednosmerná predmagnetizácia Na zníženie skreslenia magnetického záznamu sa posúva pracový bod do lineárnej casti dynamickej charakteristiky. U menej akostných magnetofónov sa používala predmagnetizácia jednosmerným prúdom na zmazaný pás zmagnetizovaný do nasýtenia. V tomto prípade musela mat intenzita magnetického pola záznamovej hlavy opacný smer ako intenzita pola permanentného magnetu, ktorý spôsobil zmazanie starého záznamu. Prakticky sa pracovný bod našiel zmenou hodnoty jednosmerného predmagnetizacného prúdu so superponovaným harmonickým signálom, až sa dosiahlo minimum nelineárneho skreslenia. Jednosmerná predmagnetizácia nie je výhodná, pretože zhoršuje odstup signálu k šumu vplyvom nehomogenity aktívnych ciastociek magneticky citlivej vrstvy pásu, ktoré po zmagnetizovaní indukujú v snímacej hlave rušivé napätie. · Ultrazvuková predmagnetizácia Kvalitný záznam možno vytvorit ultrazvukovou predmagnetizáciou na predom odmagnetizovaný pás. Záznamový signálový prúd sa superponuje so striedavým predmagnetizacným prúdom, ktorého kmitocet je zhodný s kmitoctom oscilátoru mazacej hlavy (kvôli interferencii) a leží nad pocutelným akustickým pásmom od 40 kHz vyššie. Vysoký kmitocet oscilátoru spôsobuje väcšie straty v mazacej hlave, nižší kmitocet ako 40 kHz spôsobuje pocutelnú interferenciu predmagnetizácie so zaznamenaným signálom. Casový priebeh predmagnetizacného prúdu musí byt symetrický, aby nevznikla jednosmerná magnetizácia pásu, ktorá spôsobuje šum. Snímanie Pri snímaní sa pohybuje nosic s remanentnou indukciou pred štrbinou snímacej hlavy. Magnetický tok nosica sa uzatvára cez jadro snímacej hlavy a casovou zmenou tohto toku v súlade s Faradayovým zákonom indukuje sa v závitoch snímacej hlavy napätie. Ak je magnetický tok obrazom záznamového prúdu, potom napätie snímacej hlavy je deriváciou tohto toku. Pri harmonickom priebehu magnetického toku bude jeho maximálna casová zmena tam, kde tok mení polaritu, t.j. prechádza cez nulovú hodnotu. To znamená, že tam bude aj maximálne indukované napätie, inými slovami: medzi signálom na vstupe záznamového zariadenia (ktorý reprezentuje záznamový prúd) a signálom na výstupe zariadenia (ktorý reprezentuje napätie snímacej hlavy) bude fázový posun 90°. Kedže velkost snímaného napätia závisí od rýchlosti, s akou sa mení tok, bude toto napätie pri konštantnej amplitúde harmonického priebehu toku úmerné frekvencii. To znamená, že v logaritmickej mierke priebeh vzrastá o 6 dB na oktávu (20 dB na dekádu). To platí pre ideálny proces záznamu a snímania. V skutocných záznamových zriadeniach sa velkost snímaného napätia odchyluje od priamky tak v oblasti najnižších, ako aj v oblasti najvyšších frekvencií. Tieto odchýlky sa v skutocných zariadeniach vyjadrujú stratami. · straty Kategorizácia strát podla frekvencie nevystihuje správne povahu strát, kedže nie vždy je prícinou strát vysoká alebo nízka frekvencia, ale môže to byt krátka alebo dlhá vlnová dlžka signálu zaznamenaného na nosici. Inými slovami o frekvencných stratách môžeme hovorit len v záznamovej alebo snímacej hlave. Ostatné straty majú povahu strát z dôvodu vlnovej dlžky zaznamenaného signálu. Jedny aj druhé ovplyvnujú amplitúdovú a fázovú frekvencnú charakteristiku záznamového zariadenia. · Snímacia hlava Snímacia hlava má dodávat co najvyššie napätie na vstup snímacieho zosilnovaca. Z toho vyplýva, že je výhodné použit jadrá s velkou pociatocnou premeabilitou a malou koercitívnou silou (malé hysterézne straty). Rezonancná frekvencia má byt vyššia ako je daná hranicná frekvencia prenášaného pásma. Z toho vyplýva požiadavka malej kapacity vinutia, co však znižuje indukcnost. Indukcnosti bývajú v rozsahu 3.0 až 100 mH. Šírka štrbiny sa pohybuje od 0.1 do 10 um. Mazanie · Mazacia hlava Úlohou tejto hlavy je vymazat záznam na nosici, co sa spravidla deje automaticky pred každým záznamom. Aby sa dokonale zmagnetizoval nosic, vyžaduje sa silné pole v štrbine a na rozdiel od záznamovej hlavy má byt rozloženie magnetického pola také, aby pri pohybe nosica pozvolna klesalo. Tým sa dokonale odmagnetizuje nosic. Z toho dôvodu je šírka štrbiny o dva rady väcšia ako v záznamovej hlave (0.1 až 0.3 mm ). Materiál štrbiny je vytvrdzovaný papier, keramika, sklo, prípadne kombinácia s elektricky vodivou vložkou alebo vložkou z magneticky mäkkého materiálu. Toto vyhotovenie sa nazýva dvojitá štrbina a dosahuje sa tým lepšia úcinnost vymazávania. Výsledkom je nižší potrebný príkon do hlavy, a tým aj nižšie oteplenie. Toto oteplenie hlavy môže poškodit magnetický nosic v jeho pokojovej polohe (nosic bez pohybu). Šum pásu Šum vzniká pri reprodukcii, je spôsobený nehomogenitou magnetickej vrstvy a stavom jej povrchu. Delí sa na štruktúrny a kontaktný. · Štruktúrny šum Štruktúrny šum spôsobuje nerovnomerné rozdelenie magnetických castíc v šírke a hrúbke aktívnej vrstvy nosica. Je to náhodný proces, ktorý závisí na vzájomnom rozložení domén. · Kontaktný šum Kontaktný šum je spôsobený zmenou dotyku medzi hlavou a povrchom magneticky citlivej vrstvy. Na šum majú vplyv vibrácie nosica (pozdlžne i priecne) i zmeny šírky a hrúbky spôsobené už pri výrobe.
Rozlišujú sa:
· šum v medzerách pásu · šum pásu magnetizovaný jednosmerným polom · šum modulacný, ktorý je spojený so zaznamenaným signálom · šum v medzerách záznamu je náhodný proces, u ktorého magnetické domény majú rovnaké magnetické momenty a sú orientované v jednom z 2 smerov pozdlž pásu. Tento kludový šum je stacionárny proces a pripocítava sa nekorelovane k signálu. Pri zmenšovaní objemu domén šum klesá. · ak sa zmazaný pás namagnetizuje v homogénnom poli cievky, pretekanom jednosmerným prúdom, vzniká jednosmerný šum, ktorý nemožno vysvetlit šumovým modelom jednotlivých castíc. Predpokladá sa, že 20 % castíc sa zbalí do hustého aglomerátu. Jednosmerný šum spôsobuje nerovnomerné rozdelenie castíc vo vnútri zhluku. Je zrejmé, že materiály s nízkoremanentnými oxidovými casticami majú menší jednosmerný šum. · modulacný šum multiplikatívny je spôsobený retazením castíc, ako i povrchovou drsnostou. Modulacný šum výkonovej spektrálnej hustoty magnetického toku nie je konštantný, stúpa u dlhých vlnových dlžok. Šum nameraný analyzátorom s konštantnou šírkou pásma je maximálny u všetkých typov pásov v oblasti nízkych kmitoctov priliehajúcich k zaznamenanému kmitoctu signálu 10 kHz. Tento šum vytvára amplitúdovú moduláciu vplyvom nehomogenity magneticky citlivej vrstvy pásu a nedokonalým kontaktom pásu s indukcnou hlavou. Vzdialenejšie maximá postranných šumových pásiem u niektorých typov pásov zavinuje nerovnomerný posuv v magnetofóne spôsobený pozdlžnym kmitaním podložky. Tieto maximá možno odstránit ukludnujúcimi kladkami vloženými do pásovej dráhy magnetofónu. U magnetického záznamu je treba co najmenšie ciastocky v magneticky citlivej vrstve, pretože cím vyššia je hustota castíc, tým nižší je šum zo statického hladiska. V najnovších magnetických vrstvách možno pokladat individuálne castice za jednodoménové.
Modulacný šum sa meria pri reprodukcii rôznymi spôsobmi:
· meranie pomocou filtrov, ktoré oddelia zaznamenaný signál od kombinacných zložiek. · amplitúdovo modulovaný signál sa detekuje a vyjadrí sa hlbka modulácie. · zmeria sa šum pásu zmagnetizovaného jednosmerným prúdom.
Pre zníženie šumu pásu je treba:
· zmenšit rozmery magnetických castíc vo vrstve a zaistit ich rovnomerné rozloženie vo vrstve. · zlepšit povrch vrstvy. · použit vysoký kmitocet predmagnetizacného prúdu so symetriou kladných a záporných polovln. · zmenšit hrúbku magnetickej vrstvy nosica. Obmedzovace šumu Pri reprodukcii signálu možno pre zvýšenie odstupu signál/šum zoslabit pocutelné šum u komercných magnetofónov jednocestnými alebo dvojcestnými obmedzovacmi. Medzi
jednocestné patrí:
· redukcia šumu v medzerách záznamu · systém DNL (Dynamic Noise Limiter). Má základné kmitoctové pásmo bez signálu 4.5 kHz, s rastúcim vstupným napätím sa šírka pásma zväcšuje. Filtrom hornej prepusti HP v pomocnej vetve obmedzovaca prejdú kmitoctové zložky signálu nad 4.5 kHz. Vyššie kmitoctové zložky s úrovnou menšou ako –40 dB sa redukujú. Jednocestné obmedzovace šumu neumožnujú verný prenos signálu, pretože sú zapojené iba do reprodukcnej cesty signálu. Dvojcestné obmedzovace šumu sú založené na kompresii signálu pri zázname a inverznej expanzii pri reprodukcii. Najrozšírenejší kompandér (kompresor expandér) je systém Dolby® v prevedeniach A, B, C a SR. Princíp systému je založený na princípe, že kompandér zlepší odstup iba voci šumu vznikajúcemu pri reprodukcii zaznamenaného signálu. V kompresore sa slabé signály zosilnujú, aby sa dostali úrovnovo nad šum magnetofónu a pri snímaní sa inverznou expanziou slabé pasáže zoslabia na pôvodnú úroven a s nimi i šum magnetofónu. Systém Dolby® využíva taktiež maskovacie vlastnosti ludského sluchu, ked sluch vybudený silným signálom na urcitom kmitocte nepostrehne slabé signály, ktoré sú silnému signálu kmitoctovo blízke. Silný signál lepšie maskuje spektrum nižších kmitoctov (pod svojím kmitoctom), ako vyšších kmitoctov. Preto Dolby® A má rozdelené akustické pásmo pásmovými priepustami na 4 kmitoctové subpásma, v ktorých je signál spracovávaný nezávisle. Silný signál na urcitom kmitocte spôsobí otvorenie iba ´svojho subpásma´, v ostatných zostáva zisk kompresorov a útlm expandérov a teda potlacenie šumu maximálne. Obvod detektoru, ktorý vytvára riadiace napätie pre kompandér a expandér musí vyhodnotit pseudoesfektívne hodnoty signálu, ktoré sú nezávislé na fázových posunoch signálu, vznikajúcich v magnetofóne. Dolby® B a C sú úzko pásmové kompandéry, ktoré redukujú šum iba v hornej casti akustického pásma a kompresia s expanziou sa u nich nerealizuje riadenými zosilnovacmi, ale preladovanými filtrami (sliding band compander - kompandér s klzajúcim pásmom). Medzný kmitocet filtru je nastavený vždy do oblasti dominantnej zložky signálu a nad nou stúpa zisk kompresoru a útlm expandéru. Dolby® C tvoria dva kompresory a expandéry v kaskáde, pricom výsledok dvoch stupnov sa násobí (scítava v dB). Jeden stupen je vysokohladinový (ako u Dolby® B), druhý spracováva hladiny signálu o 20 dB nižšie. Dolby® C má oproti Dolby® B antisaturacný obvod na vysoké kmitocty a viac potláca šum. Dolby® SR (Spectral Recording). Na vstupe kompresora sú v sérii dva filtre obmedzujúce pásmo v rozsahu 40 Hz – 12 kHz (strmost 12 dB/okt.), cím sa znižuje citlivost kompandéru na nerovnomernosti kmitoctovej charakteristiky magnetofónu na konci akustického pásma. Potlacenie šumu na okrajoch pásma nemusí byt maximálne, pretože citlivost sluchu je v týchto oblastiach nižšia. Signálová cesta je rozdelená na tri úrovnové stupne, ktoré sú použité z dôvodu dosiahnutia strmého rastu zisku kompresoru smerom od kmitoctu dominantnej zložky signálu. Prahové úrovne stupnov sú –30 dB, -48 dB a –62 dB pod referencnou úrovnou (tá je 20 dB pod úrovnou limitácie Dolby® SR). Vysokoúrovnové a stredoúrovnové stupne sa skladajú z vysokofrekvencnej a nízkofrekvencnej casti. Naviac je každá cast kombináciou obvodu s klzajúcim a pevným pásmom (nepreladujúcim sa, kompresia je prevedená iba zosilnovacom a premenným ziskom). Pevné a klzajúce pásma sú použité v kombinácii nazvanej ´funkcné zastupovanie´ (function substitution). Dominantné zložky sú komprimované pomocou obvodov s klzajúcimi pásmami, medzi kmitoctami dominantných zložiek prevláda kompresia pomocou obvodov s pevným pásmom. Nízkoúrovnový stupen má iba cast pre spracovanie vo vyššej kmitoctovej oblasti. Vo všetkých stupnoch sa môže cast pre spracovanie vo vyššej kmitoctovej oblasti preladovat smerom k nízkym kmitoctom až na 200 Hz a zaistovat kompresiu nad dominantnou zložkou signálu. Naopak nízkofrekvencná cast sa preladuje smerom k vysokým kmitoctom až na 3 kHz a zaistuje kompresiu pod touto zložkou. Deliaci kmitocet medzi nízko a vysokofrekvencnými stupnami je 800 Hz. Každý stupen má zisk 8 dB (nad 800 Hz je celkové zlepšenie dynamiky 24 dB, pod 800 Hz je 16 dB). Antisaturacné obvody majú vplyv pod 100 Hz a nad 4 kHz a znižujú zisk kompresoru, ak rastie vybudenie nad urcitú úroven. Pre štúdiové úcely sa používa štandardizovaný magnetický tok úrovne Dolby® alebo sa nastavenie expandéru voci kompresoru uskutocní kalibracným signálom zapísaným na pás so záznamom. Pri snímaní možno podla neho nastavit presne zisk. Komercné prevedenie Dolby® SR obsahuje generátor ružového šumu, tzv. Dolby® šum, ktorým sa nastavuje úroven. Kvôli identifikácii je šum prerušovaný každé 2 sekundy na 20 ms. Pri zázname sa Dolby® šum zaznamenáva s úrovnou –15 dB pod Dolby® úrovnou. Pri snímaní sa Dolby® šum automaticky strieda s generovaným referencným šumom po 4 sekundách a posluchom sa obidva šumy striedavo automaticky porovnávajú. Prepínaním šumu možno rýchlo poznat chyby v nastaveniach úrovní, korekcií a strmosti hláv. Okrem systémov Dolby® vznikla rada dvojcestných omedzovacov šumom rôznych výrobcom, u ktorých je informácia o miere kompresie prenášaná iba pomocou zmien úrovne v skomprimovanom signále a nie pomocou jeho absolútnej úrovne. Magnetické pásy Ako magnetické nosice sú najviac rozšírené magnetické pásy s magneticky citlivou vrstvou a s podložkou z umelej hmoty. U niektorých pásov sa medzi pracovnú vrstvu a podložku vložila adhézna vrstva, prípadne sa na povrch naniesla ochranná vrstva proti oteru. Materiály podložky: diacetylcelulóza, triacetylcelulóza a PVC, teraz polyefíry (najrozšírenejšií polyetyléntereftalát, a polyaramid pre naprášenú kovovú vrstvu. Nedostatkom diacetylcelulózu bola znacná hydroskopicnost, co viedlo ku krúteniu pásu. Podložky z triacetylcelulózy majú hladký povrch, umožnujú naniest po celej ploche vrstvu rovnakej hrúbky. Triacetylcelulóza je 2x odolnejšia proti vlhkosti ako diacetylcelulóza, má väcšiu pevnost v tahu a pružnost. Podložka PVC má pri pokojovej teplote rovnakú pevnost ako podložka z tiracetylcelulózy, ale mäkne už pri nízkej teplote, preto sa používa len zriedka. Najlepšia je polyetyléntereftalátová podložka, ktorá je odolná proti otepleniu, vlhkosti a má 2x väcšiu pevnost ako diacetylcelulóza. Používa sa pre pásy hrúbky pod 37 um. Diacetyl a triacetylcelulózové podložky sú vhodné pre perforované pásy v kinematografii o hrúbke nad 37 um. Materiály pracovných vrstiev: najprv sa používal oxid železnatoželezitý (magnetit) Fe3O4, teraz prášok oxidu železa Fe2O3, dvojoxid chrómu CrO2, železokobaltové prášky Co Fe2O3 a prášky z tenkých castíc cistého železa. Pre pokované pásy sa používajú zliatiny Co NiP, Co P, Co W. Takmer všetky práškové materiály sú v tvare ihliciek, majú mat jednoosú tvarovú a magnetokryštalickú anizotropiu. · zvukové kazetové pásy · IEC I (Normal) Prášok Fe2O3, oxid železitý je ihlickového tvaru s pomerom dlhšej osi ku kratšej 5:1 – 10:1. Dlžka castíc je 0.2 um, priemer nesmie byt menší ako 10 nm, inak sa stávajú superparamagnetické. Prášky majú v pracovnej vrstve koncentráciu 30 – 36 %. Pomerne horšie sa orientujú – iba 20 – 30 % castíc. · IEC II Prášok CrO2, oxid chromicitý je v tvare ihliciek s pomerom dlžky k priemeru 15:1. Castice sú monokryštály, dosahujúce objemovú koncentráciu vo vrstve 35 – 40 %. Magnetická orientácia je dobrá, orientuje sa 80 % castíc. Základnými prednostami pásu s CrO2 je malý modulacný šum a lepšia kmitoctová charakteristika pri porovnaní s pásmi z Fe2O3. · IEC III Prášok Co Fe2O3 (oxid železitý obohatený kobaltom), málo rozšírený, má nízku tepelnú stabilitu, preto sa pridávajú do vrstvy prísady. Castice prášku majú kubický tvar, vo vela prípadoch majú viacosú anizotropiu (nerovnorodost). · IEC IV Fe (1973) Prášky z castíc z cistého železa majú ihlickový tvar. Lepšie prenášajú vysoké kmitocty ako pásy s práškom CrO2 aj pri väcšom predmagnetizacnom prúde. Podstatnou prednostou týchto pásov je zvýšenie dynamického rozsahu na vysokých kmitoctoch (o 6dB). Avšak predpokladom pre široké použitie je nutnost zväcšenia mazacieho a predmagnetizacného prúdu. Používajú sa v kazetových magnetofónoch. · Obrazové pásy Fólia na báze polyetylénu od 11 um do 36 um nesie magneticky aktívnu vrstvu hrúbky od 4 um do 16 um. Niekedy protivrstva 2 um. Vrstva musí byt odolná voci oteru a zahrievaniu. Zastavený obraz možno reprodukovat od 15 do 60 minút Postup vyhotovenia magnetického pásu
Základnými materiálmi pre výrobu pásu sú:
· magneticky aktívny materiál · väzivá · rozpúštadlá · riedidlá · látky slúžiace na mastenie, disperziu, vytvrdzovanie · podložka Príprava polevu Technologicky je tento proces podobný procesu prípravy farieb, avšak komplikovaný tým, že castice polevu sú miniatúrne magnety a majú snahu kumulovat sa do hrciek. To je v rozpore so základnou požiadavkou dobrého polevu, t.j. pripravit homogénnu látku s rovnomernou objemovou koncentráciou magnetických castíc. Preto treba obalit jednotlivé castice väzivom – látkou, ktorá zároven plní niekolko úloh: · oddeluje jednotlivé castice od seba a bráni vytváraniu nerovnomerných objemových koncentrácií · tým, že obalí ihlickovité castice magneticky cinného materiálu, chráni súcasne hlavy pred prílišným obrúsením · vlastnosti väziva musia byt také, aby sa poleva dobre prilepila na podložku · udržuje castice navzájom a bráni ich vytrhávaniu v procese záznamu (aktívna vrstva sa nedrobí) Polievacia hmota sa pripravuje v tzv. gulových mlynoch, v ktorých sa využívajú vzájomné zrážky gulových telies na jemné rozomletie a disperziu prísad. Polievanie Polievací proces musí byt kontinuálny, t.j. nemôže sa zastavovat linka a potom zase pokracovat. Inými slovami: všetky cinnosti na linke musia bezprostredne nadväzovat na seba od vstupu podložky až po hotovú magnetickú pásku. Vo výrobe pásov jestvuje niekolko technologických postupov polievania. Jeden z nich je nanášanie aktívnej vrstvy na podložku. Presná hrúbka polevu sa dosahuje nožom, ktorý odstranuje nadbytocnú látku. Orientácia castíc Ihned po polievaní, tzn. Kým je ešte poleva dostatocne viskózna, aby sa mohli castice usporiadat v požadovanom smere, prechádza pás cez silné magnetické pole. Smer silociar tohto pola sa volí podla toho, o aký druh pásu ide. Pásy urcené na pozdlžny záznam zvuku, pásy na analógový záznam meracích signálov, pásy na digitálny záznam dát majú orientáciu v smere pohybu podložky. Pásy na záznam obrazu s priecne sa pohybujúcimi hlavami majú priecnu orientáciu. Sušenie Poliate pásy sa sušia v sušiacich peciach kombináciou teplého vzduchu, infracerveným a mikrovlným žiarením. Leštenie Existuje druh strát na krátkych vlnových dlžkach, ktoré zaprícinuje vzdialenie nosica od hlavy. Aby magneticky aktívna vrstva co najtesnejšie priliehala na štrbinu, vyžaduje sa velmi hladký povrch bez hrbolcekov alebo dier. Nanesená a vysušená aktívna vrstva bez dalšej úpravy takýmto kritériám nevyhovuje. Bez vyleštenia by takáto vrstva pôsobila ako brúsny pás a velmi rýchlo by sa opotrebovali hlavy. Preto sa musí aktívna vrstva brúsit a leštit. Proces však nesmie byt taký násilný, aby vytrhával aktívne castice z väziva. To znamená, že leštenie musí byt postupné a jemné. Ako optimálny sa zdá postup kombinovanej technológie tepelného spracovania s nasledujúcim valcovaním alebo tzv. hladením. Pri tomto spôsobe sa castice nevytrhujú, ale vtlácajú do väzbovej hmoty. Dosahuje sa tým hladkost povrchu asi 0.15 až 0.25 um. Strihanie Celý proces výroby pásov prebieha na základných šírkach podložky od 30 do 100 cm a v dlžkach viac ako 1 000 m. Potrebné šírky pásov, t.j. 3.81 mm pre kazety (typu Compact Cassette), Dalej najpoužívanejšia šírka pri zázname zvuku 6.25 mm. Pre špeciálne použitie sa strihajú na rotacných diskových nožniciach pri vysokých rýchlostiach. Zaužívaným zvykom výrobcov je dodržiavat menovitý rozmer so zápornými toleranciami, t.j. strihat pásy tak, aby v nijakom prípade sa neprekrocili menovité šírky. To znamená, že sa napr. pri 6.25 mm páse dovoluje tolerancia + 0.000 a - 0.05 mm. Je to preto, aby pás v nijakom prípade nebol širší, ako sú vodiace prvky záznamových zariadení. Dalšími krokmi pri výrobe pásov je meranie technických parametrov a balenie. O tom, ktorý z mechanických, magnetických alebo elektrických parametrov sa má merat, rozhodujú obory, v ktorých sa daný pás používa. Dolby®, Dolby® A, Dolby® B, Dolby® C a Dolby® SR sú registrovanými ochrannými známkami spolocnosti Dolby Laboratories.