Подмагничивание магнитной записи

В данный момент магнитная запись если не умерла, то лежит присмерти и тонкости этой науки осваивают только фрики, любители «теплого лампового звука» (не удивлюсь увеличению их количества, как случилось с грампластинками).
Тем не менее, магнитная запись активно существовала более 60 лет и в ней были некоторые неявные тонкости, при этом интересные для попаданца…


Вообще, история магнитной записи длиннее чем кажется.
Первая магнитная запись была продемонстрирована в 1878 году, при этом первая электронная лампа — 1905 год. То есть вменяемого усилителя не было (только трансформатор) и звук был… скажем так: тих и ужасен.

Как результат, магнитофон проиграл граммофону и был оставлен до 1930-х годов. Но работы по нему велись.

Идея подмагничивания появилась почти сразу.
Дело в том, что магнитный носитель имеет петлю гистерезиса.
Само явление очень интересное, появляется именно при перемагничивании. Перемагничивание не начинается при той же напряженности магнитного поля, как и первичное намагничивание. Нужно подать большую напряженность. Причем эта напряженность магнитного поля должна быть тем больше, чем сильнее намагничен материал. Получается такое себе запаздывание реакции, и зависит оно от текущего состояния материала.
Понятно, что явление нелинейное, а нелинейность в звукозаписи это уже совсем неприятно. Поэтому решили подать на записывающую головку постоянное напряжение, чтобы вывести систему на линейный участок. Когда такое предложили точно неизвестно, но качество записи от этого изменилось мало.

И тут — первый патент на перемагничивание переменным током, 1921 год.
Патент невнятный, открытие проскочило почти незаметным. Авторы в этом патенте много чего написали, и с подмагничиванием переменным током не разобрались. А явление само по себе неочевидное.

Дело в том, что если подать на записывающую головку кроме звукового сигнала еще просто переменный ток частотой 60 — 100 кГц, то результат записи улучшается просто драматически.

По легенде — открыто явление было абсолютно случайно, якобы инженер нечаянно уронил провод от работающего генератора на магнитную головку во время записи. Ситуация как бы мало представимая, даже для 1920-х годов и техники тех времен. Но с другой стороны в 1920-х изобретатели эффекта сами не поняли что обнаружили, а это говорит о том, что никакой теории под эффект не подводилось, изобретение было случайным.

Как бы ни было — но патенты на подмагничивание переменным током посыпались с 1937 года — в Америке, Германии, Японии. И, похоже, патенты были независимы. Вот тут уже, возможно, сначала что-то просчитывалось, а потом делались эксперименты.

В подмагничивании важен уровень подмагничивания — обычно он в районе нескольких миллиампер, что на порядок больше записываемого сигнала. От уровня подмагничивания зависит и динамический диапазон и АЧХ записи. Этот уровень всегда компромисс, при этом что чем выше частота записи, тем уровень должен быть ниже. В аппаратуре Hi-End этот уровень можно регулировать вручную. Ну и применяется динамическое подмагничивание, которое определяет какую частоту сейчас пишут и на ходу меняет уровень.

Что в этом попаданцу?

А зарегистрировать патент быстрее остальных. Причем  — забить в нем все детали и эффекты, благо это все изучалось в радиокружках.

Но если попаданец будет современным дизайнером… то ему эту статью читать не надо, все равно ничего не поймет.

35 комментариев Подмагничивание магнитной записи

  • Name

    Гистерезис — это не фамилия, можно и со строчной буквы писать
    (этот комментарий можно удалить)

  • Давно существуют и используются плагины для теплого звука магнитной ленты (как и для лампового, но это все знают). Гуглить, например, «magnetic tape saturation vst»

    • kraz

      Плагины существуют — но у грамофонных пластинок и пленочной фотографии сейчас бум.

      • Dim

        Бум у пластинок и фотографий можно списать на моду пополам с ответом на давление копирастов. И если с качеством фотографий всё не столь однозначно то пластинки вносят в звук искажения и уже этим хуже

        • kraz

          Нет, тут другое.
          Кроме специалистов обычный человек не понимает как работает mp3 в плеере или как работает цифровая камера, даже как работает оптический диск он представляет чисто умозрительно.
          А пластинки и фотопленка — вот оно, простое и понятное. Конечно несовершенное, но и не надо. Зато руками можно пощупать и получить обратную связь.

          Ситуация абсолютна та же, когда на замену киберпанка внезапно пришел стимпанк.
          Люди не представляют как работает киберпанк, а как работает паровая машина (и даже в случае с дизельпанком — ДВС) всем прекрасно известно и видно невооруженным глазом.

          • Taras

            Как раз как работает фотоплёнка понимает далеко не каждый профессиональный химик. И вообще ни один фотограф. А как работает цифровая камера не понять не возможно.

            • Какую-то ерунду пишете. Ничего сложного в фотографических химпроцессах нет.

              Чёрно-белый негативный процесс люди в домашней лаборатории воспроизводят, с примитивнейшим оборудованием и химикатами из аптеки и хозмага.

  • Да уж, в 20 веке попаданцу уже приходится углубляться в детали(если забыть о нескольких исключениях вроде тетриса, рубика и застежки-липучки — да и по тем, попробуй на коленке рубик собрать).

    • kraz

      А сколько всяких радиоламповых тонкостей существует! И поколения, которое их помнило, уже, фактически, нет.

    • Taras

      Именно кубик Рубика – это детали вместо идеи. Липучка – это вообще одна сплошная отладка. Тетрис – чистое императивное программирование. Турбовентиляторый двигатель настолько прост, что его в авиамодельных кружках повторяют, зная лишь принципе. В RISC-процессоре детали ограничены конкретной версией.

  • https://habr.com/ru/company/audiomania/blog/441496/
    // телеграфон
    // Распространяющиеся в то время фонографы стоили в четыре раза дешевле

  • Taras

    А ничего, что все HDD именно магнитные и продолжают развиваться? Вот в двадцатом веке магнитная запись была при смерти. А сейчас оклемалась.

    • kraz

      Походу, вы тут первый человек, который не знает разницы между цифровой записью и аналоговой.

      • Taras

        Знаю. Судя по всему, в отличие от Вас. Потому и не противопоставляю магнит непрерывности. Магнитная запись начала хоть как-то конкурировать с оптической только в самом конце прошлого века, когда появились ёмкие HDD. А дублировать не HDD лазерными дисками, а наоборот стало можно только в десятых годах этого века. Так что магнитная запись оклемалась только в десятых годах этого века и была при смерти всё предшествующее время с момент своего открытия. А цифра это, импульсы, или аналог – это совершенно отдельный признак, ни как с магнитным способом собственно записи не связанный. Блин HDD – это просто физический объект, а в цифру его поле лишь интерпретируется. Охота Вам прилично писать магнитной головкой аналоговый сигнал – берите лак, лазер, головку и герметичный корпус от HDD, но выбросьте остальную его начинку и подайте на головку аналоговый сигнал. И не надо будет плести, что если голос содержит составляющую 100 Гц такой-то интенсивности, то хорошо запишется такая-то гармоника того же голоса, а если такой – то такая, да ещё и подмешивать 100 Гц из сети через однополупериодный выпрямитель и развязку. Ничего, что слышно примерно от 20-ти Гц?

        • kraz

          >>Магнитная запись начала хоть как-то конкурировать с оптической

          Когда появилась запись оптическая, магнитная уже благополучно существовала лет двадцать.
          Меньше кашу у себя в голове перемешивайте, а то есть риск лизать розетки.

          • Taras

            Оптическая запись появилась в 1880-м, магнитная – в 1888-м. Ни магнитная, ни оптическая запись – не синонимы записи звука. И до первых электронных усилителей, то есть до 1904-го года магнитная запись даже в попаданческом исполнении не могла конкурировать даже с механической. А без попаданца – до 1932-го, когда с триодами толком разобрались. Оптическая даже именно фонограмм реализована в 1929-м. На три года раньше. А по-поданчески могла быть реализована в 1907-м.

            • kraz

              Ссылку на оптическую запись звука в 1880-м.
              Без этого подтверждения удаляю всю переписку.

              • Ну, не совсем запись.

                Building on the principle first demonstrated by the Photophone of Alexander Graham Bell in 1880, optical sound was developed by several inventors with an interest in wireless communication through transmission of light, primarily for ship-to-ship use. The idea was that sound pulses could be converted into light pulses, beamed out from one ship and picked up by another, where the light pulses would then be re-converted back into sound.

                https://en.wikipedia.org/wiki/Optical_sound#1914-1921:_Naval_and_military_use

              • Hludens

                Краз, тут обычное передергивание, т.е. оптическая запись звука таки была изобретена, вот только прочесть сию запись смогли только недавно…
                Так что говорить о том что «Оптическая запись появилась в 1880-м» это примерно то же что «паровые машины возникли 2000 лет назад».

        • Йож

          А вообще-то, надо бы именно «противопоставлять магнит непрерывности». Уже давно в магнитных носителях идёт запись на отдельные домены, причём уже лет 10 как идёт борьба за их правильное расположение. И обменный интеграл давно зависит от направления вектора магнитного поля.
          Цифровая запись в таких условиях — сугубо цифровая, квантовая, а не «цифра поверх аналога».

          «На головку» современного жёсткого аналоговый сигнал подавать, конечно, можно, но записать выйдет только с невероятными искажениями, так что сигнал придутся в любом случае как-то цифровать — хоть ШИМ, но придётся.

          Вообще, в 20-м веке есть огромное количество вещей для патентования… но вот, боюсь, средний попаданец тут будет в полном и окончательном пролёте по сравнению с местными. Тут уже разница в уровне образования, подходе и качестве мышления может быть не просто невелика, но и напротив — велика и не в пользу попаданца.

    • kraz

      А ничего что нет ни одного SSD магнитного и они тоже продолжают развиваться? 😀

      • Taras

        И? Бумага тоже никуда не делась. Это означает смерть магнитной записи? Другие технологии никак магнитной записи не мешают. Кстати, беговая спиновая запись тоже магнитная. При этом вполне так твердотельная. Это к перспективным магнитным SSD, которых пока нет. Вот если бы магнитная запись осталась только тем, где её не удосужились вытеснить оптикой и твердотельными накопителями, тогда она была бы при смерти. с конца восьмидесятых позапрошлого века по конец нулевых этого было даже хуже: магнитную запись приходилось дублировать другими технологиями.

      • Йож

        Как это «нет»? MRAM же. Они дороже, но да, они есть — вояки и космонавты их любят за устойчивость к радиации.

  • Taras

    Так вот почему магнитофон искажает до неузнаваемости голоса.

  • KT315

    Стримеры и кассетные библиотеки живы-здоровы и развиваются. Недавно вышли новые LTO-8 и TS1160
    Просто пишется сейчас не аналоговый сигнал. Но на 12 и 20 терабайт можно мно-о-ого музыки записать даже в FLAC.
    https://www.youtube.com/watch?v=CVN93H6EuAU

  • nemiga

    В 1930-х гг в СССР был изобретен метод записи звука на бумагу. Принцип был тот же, что и при записи звука на кинопленку для звукового кино: черная дорожка переменной(в такт колебаниям) ширины. В отличие от кинопленки считывание бумаги происходило не на просвет, а в отраженном свете. Кроме того, на бумажной ленте размещалась не одна звуковая дорожка, а несколько.

    Основное достоинство — при бесконтактном (лучом света) считывании нет износа носителя — ну, кроме как от механизма перемотки. основной недостаток — сложность копирования.

    Обзорная статья: https://www.popmech.ru/design/56990-1930-e-sovetskaya-tekhnologiya-govoryashchey-bumagi/

  • Олег

    Не забываем про чёрный ящик, который на самом деле красный шар, вполне себе существует. не далее как месяц назад ремонтировал перемоточное приспособление для него. По крайней мере наши лётчики ещё летают с ними. Тонкая проволока возможно устойчивее к экстремальным условиям нежели флеш накопители. и кстати вполне себе аналог.

  • Vladimir

    В дополнение об HDD — запись кода производится его магнитными головками не классическим продольным, а поперечным / перпендикулярным способом. А глубинное уплотнение записи (все современные HDD имеют в гермоблоке всего 1-2 диска, в отличии от ещё недавних с 3-5ю) использует эффект критической зоны перемагничивания, имеющей оперативную зависимость расположения от тока подмагничивания.
    Но разумеется, все процессы дискретные, в отличии от непрерывной записи звука.

Leave a Reply to Dim Cancel reply

You can use these HTML tags

<a href="" title=""> <abbr title=""> <acronym title=""> <b> <blockquote cite=""> <cite> <code> <del datetime=""> <em> <i> <q cite=""> <s> <strike> <strong>