Подошел к концу наш рассказ о магнитной записи звука. Мы познакомили вас с устройством и работой магнитофона, объяснили принцип и физические процессы, происходящие при магнитной записи звука, рассказали о пути развития как звукозаписи в целом, так и магнитной в особенности. Но магнитная запись звука, как и любая другая отрасль науки и техники, не стоит на месте и постоянно движется вперед, развиваясь и приобретая новые качества.
Совершенствуются и магнитофоны для записи звука в домашних условиях. Здесь также наметились две тенденции развития. Одна из них направлена на улучшение качества звучания, приближая его к наиболее естественному, а другая - на расширение функциональных возможностей, что предполагает дополнительные удобства владельцу магнитофона и предоставляет ему использовать свой аппарат в новых качествах. Разберем эти тенденции подробнее.
Новый качественный скачок в приближении звучания магнитофона к естественному был сделан при переходе от монофонического воспроизведения к стереофоническому. Однако полностью удовлетворить взыскательного слушателя стереофоническое воспроизведение не может, и вот почему. В реальных условиях концертного зала или театра, когда звук до слушателя, сидящего не в первых рядах партера, доходит как непосредственно со сцены или эстрады, так и многократно отразившись, возникает специфическое восприятие звука, зависящее от времени реверберации помещения. Чтобы в жилом помещении создать те же условия, слушателя нужно «поместить» в концертный зал, то есть создать условия восприятия, близкие к реальным. Для этого, как показали опыты, двух каналов оказалось мало. Эксперименты натолкнули конструкторов на мысль: а не использовать ли четыре канала? Так родилось квадрофоническое воспроизведение звука. Оно отличается от стереофонического звучания тем, что здесь два канала используются для передачи звучания непосредственно со сцены, например, оркестра, а два других - для создания «обстановки зала», то есть воспроизводят звук с некоторым запаздыванием, имитируя реверберацию помещения.
В первых квадрофонических магнитофонах по всей ширине магнитной ленты записывали четыре дорожки одновременно. Однако затем от этого способа записи отказались и в современных квадрофонических магнитофонах запись ведется на двух дорожках, куда «подмешивается» суммарный и разностный сигналы дополнительных каналов. Во время воспроизведения специальные устройства разделяют сигналы на четыре составляющие, усиливают их и подводят к четырем одинаковым акустическим системам, расположенным на примерно равном расстоянии.
Квадрофонические магнитофоны - сложные радиотехнические устройства. Поэтому пока они широкого распространения не получили.
Другое направление, также улучшающее качество звучания, это расширение динамического диапазона. Вы из нашего рассказа знаете, что динамический диапазон звучания, например, симфонического оркестра составляет около 70 дБ. Но даже лучшие бытовые магнитофоны могут обеспечить динамический диапазон порядка 50 дБ. Как быть в этом случае?
Чтобы расширить динамический диапазон звучания магнитофона, разработчики предлагают два пути: создание специальных малошумящих магнитных лент и введение в магнитофон дополнительных систем шумопонижения. Малошумящие магнитные ленты уже разработаны на основе материала из окиси хрома. Однако такие магнитные ленты пока еще очень дороги и поэтому не могут широко использоваться.
В последние годы появилось несколько систем шумопонижения, призванных повысить качество воспроизведения музыкальных программ. Известно, что спектр музыкальных сигналов в большой степени зависит от громкости исполнения и при малой громкости относительное содержание обертонов уменьшается. Так, при тихом звучании, которое музыканты назыкают пианиссимо, излучаются преимущественно основные тона, которые для большинства музыкальных инструментов лежат в диапазоне до 4000 Гц. Следовательно, если во время исполнения таких пассажей ограничить полосу пропускания усилителя магнитофона, то качество звучания изменится незначительно, но наиболее характерные для магнитной записи звука высокочастотные шумы, проявляющиеся сильнее всего именно при малом сигнале или в паузе, будут в значительной мере ослаблены. На этом и основан принцип действия систем шумопонижения.
Наилучшие результаты шумопонижения дает так называемая компандерная система. разработанная американским инженером Р. М. Долби. Название системы составлено из сокращения двух слов: сжиматель (компрессор) и расширитель (экспандер). Сами компандерные системы известны давно и широко используются в технике дальней связи. Заслуга Р. М. Долби в том, что он первый предложил способ их использования в звуковоспроизведении и разработал такую систему. Принцип ее действия основан на том, что в начале канала записи помещен сжиматель, который, преобразуя сигнал с малым уровнем, как бы «отрывает» его от шумов тракта. Говоря иначе, сигналы с малым уровнем усиливаются больше, чем остальные сигналы. Преобразованный таким образом сигнал уже не соответствует действительному, и, чтобы его воспроизвести в неизменном виде, на выходе канала воспроизведения включают расширитель. В результате таких преобразований достигается улучшение динамического диапазона на 10 - 12 дБ.
Система Долби - сложное радиотехническое устройство. Поэтому оно чаще используется в профессиональной записи звука. Для оытовых магнитофонов разработан упрощенный вариант этой системы, который улучшает динамический диапазон магнитофона на 8 - 10 дБ.
Также давно известны и пороговые системы, действие которых основано на том, что в паузах, когда шумы магнитной ленты проявляются наиболее сильно, усиление канала воспроизведения автоматически уменьшается. В настоящее время разработаны простые схемы таких устройств, в которых «распознавание» паузы основано на различии в уровнях полезного сигнала и помехи. Можно так подобрать напряжение срабатывания системы шумоподавления, что достигается эффективное снижение уровня шумов без заметного сужения динамического диапазона, а это эквивалентно расширению динамического диапазона звучания.
Принцип действия еще одной системы шумопонижения основан на так называемой динамической фильтрации сигнала. Ее отличие от предыдущей системы заключается в том, что здесь изменяется не усиление канала воспроизведения, а его частотная характеристика в,области верхних звуковых частот. Когда сигнал мал и его величина сопоставима с уровнем помех, происходит ослабление усиления на частотах выше граничной, наперед заданной частоты (обычно выше 4000 - 5000 Гц). При увеличении уровня сигнала полоса пропускания усилителя расширяется и при определенном, установленном заранее, уровне восстанавливается полностью. Но теперь помехи незаметны на слух, ибо они маскируются полезным сигналом.
Введение дополнительных функций в магнитофоны предполагает дать его владельцу новые возможности как в части производства самих записей или воспроизведения уже сделанных записей, так и в использовании магнитофона совместно с другими устройствами. К дополнительным функциям относят введение сквозного канала и сопоставительного контроля, возможность перезаписи с одной дорожки на другую, запись звука по одной дорожке и одновременное воспроизведение по другой дорожке, запись с эффектом «эхо», запись пилот-сигнала, управляющего работой другого устройства, на-пример кадропроектора, реверсирование (изменение направления) движения магнитной ленты, автостоп при обрыве и окончании магнитной ленты, дистанционное управление работой магнитофона, автоматический поиск нужной записи в середине рулона по предварительно расставленным меткам, повторение понравившейся записи при ее воспроизведении, возможность производства комбинированных записей, например с наложением, откат магнитной ленты и другие. Известен магнитофон, имеющий 22 дополнительные функции.
Магнитофонами с новыми функциональными возможностями следует считать диктофоны, телефонные ответчики, автоматические информаторы и другие аппараты магнитной записи звука, используемые в системе оргтехники.
Магнитная запись не стоит на месте. Уже не является фантастикой магнитная запись изображений. Такие аппараты, называемые видеомагнитофонами, используются не только в профессиональных условиях, но и в домашней обстановке. Портативные видеомагнитофоны, снабженные специальной камерой, с успехом заменяют малоформатные любительские кинокамеры.
Широко используется магнитная запись в вычислительной технике и различных системах управления. Конструкторы постоянно находят все новые и новые области использования магнитной записи, о которых мы раньше и не предполагали. И, может быть, вам, дорогие читатели, придется самим разрабатывать аппаратуру магнитной записи для новых областей науки и техники. Желаем вам на этом поприще самых больших успехов!
