квадро»: из левого Л и правого П каналов стереофонии формируют еще два канала Л+П и Л-П; их подают на отдельные громкоговорители.
Очень высокое качество звучания, в том числе стереофонию и квадрофонию, позволяет получить магнитная запись звука.
Т-231. Магнитная фонограмма: изменения звукового давления записаны в изменениях намагниченности участков ленты из ферромагнитного материала. Чтобы понять физическую основу магнитной записи звука, нужно обратиться к явлению, хорошо известному из повседневного опыта, к остаточной намагниченности. Иголка после соприкосновения с постоянным магнитом сама намагничивается, становится своего рода постоянным магнитом. Стальной сердечник, вставленный в катушку, по которой идет постоянный ток, сохранит некоторые остаточные магнитные свойства и после того, как ток в катушке прекратится. Все это и есть остаточный магнетизм, он связан с тем, что элементарные магнитики, однажды повернувшись под действием внешнего магнитного поля (Т-52), не полностью возвращаются в исходное положение, когда это внешнее поле исчезает; нужно приложить внешнее поле обратного направления, чтобы размагнитить кусок стали. Но когда это поле исчезнет, появится остаточная намагниченность другой полярности, более слабая, чем первоначальная. Чтобы полностью размагнитить стальной предмет, его помещают в магнитное поле, созданное переменным током, и медленно вытаскивают этот предмет из меняющегося поля. Само явление остаточной намагниченности называют гистерезисом, а график, который показывает, как идет процесс намагничивания, за свою форму получил название петли гистерезиса (Р-136;2).
Р-136
Самое главное вот что: степень остаточной намагниченности — остаточная магнитная индукция Вост — зависит от того, насколько сильным было внешнее намагничивающее поле. Так, например, сердечник, вставленный в катушку с током, окажется намагниченным тем сильнее, чем больше был ток в этой катушке.
На графиках Р-136;2 видно, что остаточная намагниченность Вост (то есть намагниченность после прекращения тока) будет разной при разных значениях намагничивающего тока. От этих графиков до магнитной записи звука остается буквально один шаг. К катушке, намотанной на сердечник с воздушным зазором, подводим низкочастотный переменный ток Iнч (Р-136;4), электрическую копию звука. Если протягивать мимо воздушного зазора стальную ленту, то меняющийся ток, точнее, его меняющееся магнитное поле создаст в различных участках ленты разную остаточную намагниченность: в те моменты, когда по катушке шел более сильный ток, намагниченность будет побольше; с уменьшением тока будет ослабевать и остаточная намагниченность. В итоге изменения намагниченности стальной ленты будут точно повторять изменения тока (а значит, звукового давления) во времени. Так же, как на пластинке, летопись звука отображалась глубиной канавки или изгибом ее стенок, на стальной ленте она будет отображаться уровнем остаточной намагниченности.
Т-232. Для воспроизведения звука с магнитной фонограммы используется явление электромагнитной индукции. Чтобы воспроизвести электрический сигнал с магнитной фонограммы, достаточно протягивать ее мимо катушки: меняющееся магнитное поле, как обычно, наведет в катушке э.д.с. Uнч, которая окажется точной копией пространственного изменения остаточной намагниченности на стальной ленте (Р-136;5). А значит, копией того самого тока, который производил намагничивание стальной ленты, производил магнитную запись звука.
Нужно признаться, что слова «точная копия» применены здесь не очень точно: если не принять специальных мер, то электрический сигнал, воспроизведенный с магнитной фонограммы, будет сильно искажен, будет отличаться от сигнала, которым производилась запись. В частности, при воспроизведении магнитной фонограммы неизбежно появляются сильные частотные искажения, и связаны они с самой природой электромагнитной индукции. Наведенная в катушке э.д.с., как известно, пропорциональна не самому магнитному полю, а скорости его изменения (Т-59, Т-60): чем быстрее меняется магнитное поле, пронизывающее витки катушки, тем больше наведенная в ней электродвижущая сила. Чем ниже записанная на фонограмме частота, тем медленнее меняется магнитное поле в районе воспроизводящей катушки, когда мимо нее движется фонограмма. А поэтому при прочих равных условиях сигналы низших частот, воспроизведенные с магнитной фонограммы, будут намного меньше сигнала высших частот, частотная характеристика воспроизведения окажется сильно наклоненной линией (Р-136;7).
К счастью, с частотными искажениями можно эффективно бороться с помощью корректирующих цепей, сопротивление которых зависит от частоты (Т-76, Т-78). В магнитофоне борьба эта ведется так: при записи вводятся корректирующие цепи, которые сильно заваливают высшие частоты (поднимают низшие) и тем самым заранее компенсируют частотные искажения, которые возникают при воспроизведении. Для этого, например, катушку записи шунтируют конденсатором Скорр: с увеличением частоты его емкостное сопротивление уменьшается и все большая часть тока проходит через этот конденсатор, проходит мимо катушки. Это компенсирует неравномерность характеристики воспроизведения (Р-136;7).
Т-233. В современных магнитофонах запись производится на полимерную пленку, покрытую тонким ферромагнитным слоем. Уже в начале нашего века грамзапись получила довольно широкое распространение, и граммофоны, как это принято сейчас говорить, стали аппаратами широкого потребления. Магнитофоны начали появляться в наших домах всего двадцать — тридцать лет назад, и поэтому может создаться впечатление, что магнитофон — изобретение сравнительно молодое. А вместе с тем магнитофон был изобретен примерно в то же время, что и фонограф. Просто понадобилось много десятилетий, чтобы решить ряд сложных технических и технологических задач и превратить магнитофон из громоздкой, тяжелой установки, очень неудобной в обращении и создающей к тому же сильно искаженный звук, в простой и удобный аппарат с высоким качеством звучания.
Одно из таких решений — тонкая полимерная пленка, покрытая тончайшим слоем ферромагнитного порошка. Она сменила стальную ленту и проволоку, на которых велась запись в первых магнитофонах. Для магнитной записи электрических сигналов наша промышленность выпускает несколько типов пленки шириной до 70 мм. В магнитофонах широкого применения используется пленка шириной 3,81 мм (в кассетах) и 6,25 мм (на катушках), другие типы пленки находят применение в специальных звукозаписывающих устройствах, например в кино, а также в устройствах памяти электронных автоматов и вычислительных машин. Разные типы пленки могут иметь разную толщину в пределах от 0,018 мм до 0,055 мм. Ясно, что более тонкой пленки побольше умещается на катушку, а значит, при одном и том же диаметре катушки дольше звучит фонограмма.
С годами совершенствуются лентопротяжные механизмы магнитофонов (Т-239), в современных аппаратах значительно снижена механическая нагрузка на пленку, и, значит, в них можно применять более тонкую пленку, не опасаясь ее разрыва. Толщина ферромагнитного слоя у разных типов пленки лежит в пределах от 0,008 мм до 0,02 мм (8-20 мкм). Для массовых магнитофонов в основном применяются пленки типов 2, 6, 9 и 10, различающиеся некоторыми своими характеристиками. Так, например, первые два типа пленки выдерживают примерно в полтора раза большую механическую нагрузку и поэтому пригодны для магнитофонов старых типов. Пленка типа 2 требует несколько более высокого уровня сигнала записи, и на ней несколько хуже записываются самые высшие частоты. К магнитной пленке нужно относиться бережно, хранить ее в прохладном месте, беречь от сырости, сильных магнитных полей. От жары магнитная пленка пересыхает, становится хрупкой, рвется; от сырости она коробится.
Т-234. Магнитная головка; катушка на замкнутом магнитном сердечнике с малым воздушным зазором. В сердечнике магнитной головки имеется тончайший зазор, его обычно создают с помощью прокладки из бронзовой фольги, магнитные свойства которой почти такие же, как и у воздуха. Когда к зазору плотно прилегает движущаяся пленка, то магнитное поле замыкается уже не через сам зазор, а через закрывающий его участок ферромагнитного слоя пленки. А магнитный поток всегда старается замкнуться по пути с наименьшим магнитным сопротивлением (Р-35). Тонкий зазор — это лишь небольшой участок магнитной цепи записывающей головки, в основном же магнитное поле замыкается по пути с небольшим сопротивлением — по пермаллоевому сердечнику (С-6).
Замыкаясь через участок пленки, прилегающий к узкому зазору, магнитное поле оставляет на пленке очень узкий след, и запись ведется экономно, мелкими штрихами. А значит, пленку можно протягивать довольно медленно и на сравнительно небольшом куске пленки долго вести запись (Р-136;6).
Т-235. Верхняя граничная частота записи определяется скоростью движения пленки и шириной рабочего зазора в головках. Владельцу магнитофона во всех случаях хотелось бы, чтобы пленка двигалась как можно медленнее, то есть чтобы одна кассета или катушка с пленкой звучали как можно дольше.
Но скорость движения пленки нельзя выбирать произвольно, она определяет ту наибольшую частоту, которую удается записать на фонограмме и которая определяет качество звучания магнитофонной записи. Чем более высокую частоту мы хотим записать, тем больше должна быть скорость пленки. Практически эту скорость выбирают с таким расчетом, чтобы фонограмма одного колебания самой высокой записываемой частоты по длине пленки занимала больше места, чем сам зазор магнитной головки (Р-136;6).
Если нарушить это условие, то окажется, что запись высокочастотного колебания еще не ушла из области зазора, а уже вовсю идет запись следующего колебания. И в воспроизводящей головке при слишком медленном движении пленки в зазоре может одновременно оказаться запись и положительного и отрицательного полупериода какого-либо колебания, а из-за этого в обмотке вообще не наведется э.д.с. Из этой картины, кстати, видно, что для снижения скорости пленки нужно уменьшать ширину зазора (Р-136;6) — чем меньше зазор, тем короче след от каждого записанного высокочасто