Pohled dovnitř kotoučového magnetofonu

Ač se páska nepoškrábe, daleko rozšířenější zůstaly gramodesky. A to dodnes. Kotoučový magnetofon má už dnes doma jen málokdo a pokud se nějaký ten velký stroj doma najde, určitě jej nebudete rozebírat. Pohled dovnitř magnetofonu Vám umožní následující článek, vypovídající mimochodem i o principu magnetického záznamu.

Magnetický záznam
Při záznamu se magnetofonový pásek pohybuje kolem záznamové hlavy, v jejíž štěrbině je střídavé magnetické pole úmerné zaznamenávanému signálu. Toto pole působí na magnetické částice magnetofonového pásku.

 Reprodukce
Pásek s magnetickým záznamem probíhá v těsné blízkosti vzduchové mezery magnetofonové reprodukční hlavy. Zmagnetizované částice vzbuzují v cívce hlavy střídavý proud úměrný magnetickému poli v mezeře. Takto získaný signál je zesílen a přiveden na cívku reproduktoru, který jej přemění na austický signál.

Graficky znázorněný princip magnetofonu:

 Seřazování magnetických oblastí (Mazání pásku, záznam)
Při míjení vzduchové mezery mazací hlavy se odstraní magnetizace. Míjení vzduchové mezery záznamové hlavy vytvoří usporádanou magnetizaci, jež se snímá čtecí hlavou a zesiluje.

 Řez hlavou

 Předmagnetizace
V roce 1940 zavedl Dr. Braunmühl takzvanou vysokofrekvenční předmagnetizaci, potlačující zkreslení záznamu. Princip předmagnetizace spočívá v tom, že k zaznamenávaným frekvencím se superponuje další střídavá složka o frekvenci 30-250kHz, která je při reprodukci neslyšitelná.

Historie magnetického záznamu
Historie magnetického záznamu zvuku sahá až do roku 1931. Nejprve se nahrávalo na ocelový drát (blatnerfony) a na papírový pásek s nanesenou vrstvou kysličníků železa. Pro dosažení potřebné kvality záznamu se používala poměrně vysoká rychlost záznamového materiálu 76,2 cm/sec. S vývojem kvalitnějších materiálů kvalita záznamu rostla. Pro nižší nároky bylo možné úměrně ke kvalitě materiálů používat nižší rychlost posuvu pásku a menší šířku stopy. Pro nižší rychlosti bylo výhodné používat tenší materiál pásků.

V 60. a 70. letech se používala pro kvalitní studiové záznamy rychlost 38,1 cm/sec, pro běžné profesionální záznamy 19,05 cm/sec. Na pásek o šířce 6,3 mm byly zaznamenány nejčastěji dvě stopy (záznam stereo), každá o šířce 2,75 mm. Pro studiový záznam se používá standardní tloušťka pásku 0,05 mm. Tato tloušťka je dostatečná pro omezení prokopírování záznamu mezi sousedními závity na cívce.

Komerční magnetofony v té době nejčastěji používaly rychlost 9,53 cm/s, čtyřstopý záznam se šířkou stopy cca 1 mm a tloušťku pásku 0,025 mm. Používaly se i jiné rychlosti posuvu pásku. U kvalitních přístrojů rychlost 19,05 a pro nenáročné použití (např. diktafony) rychlost 4,76 cm/sec. Tím bylo možné se stejnou kvalitou pásků obsáhnout široký rozsah požadované kvality záznamu.

Přibližně je frekvenční rozsah cívkových magnetofonů při rychlosti 4,76 cm/s do 8 KHz, při 9,53 cm/s 14 až 16 KHz a při 19,05 cm/s přes 20 KHz. Při nižších rychlostech jsou vlivem snahy o dosažení maximálního mezního kmitočtu při záznamu silně zdůrazňovány vyšší kmitočty a snadno může dojít k jejich přemodulování (typické zkreslení sykavek). Rychlost 19,05 už zaručuje dostatečnou rezervu ve vybuditelnosti i těch nejvyšších slyšitelných kmitočtů, takže záznam má kvalitní průzračné výšky.

Nástup kazetových magnetofonů v 70. letech byl vzhledem k jejich rychlosti pouhých 4,76 cm/sec (pro kazetový záznam je normalizována pouze tato rychlost) charakterizován nižší kvalitou záznamu s frekvenčním rozsahem cca 8 až 10 KHz a se slyšitelným šumem. Kvalitu kazetového záznamu výrazně zlepšily až nově vyvinuté materiály s jemnější strukturou a materiály CrO2 (typ 2), FeCr(typ 3) a Fe (typ 4, metal). Tyto nové materiály se však již neprosadily u cívkových magnetofonů, protože vyžadují jiné nastavení přístrojů a pro potřebné zvýšení kvality záznamu zde stačilo jednoduše použít vyšší rychlost.

V 80. až 90. letech většina výrobců ukončuje výrobu cívkových magnetofonů pro domácí použití a přechází na kazetové přístroje. Fonoamatéři tento přechod zpočátku většinou těžce nesli, neboť kvalita kazetového záznamu byla stále ještě podstatně horší, než poskytovaly cívkové magnetofony při rychlosti 19,05 cm/sec. Největším omezením kazetového záznamu je však nemožnost stříhání pásku při zpracování záznamu. Dlouho proto byly cívkové magnetofony v amatérské tvorbě nenahraditelné a ještě nyní jsou mezi fonoamatéry využívány.

Ve snaze o další zvyšování kvality záznamu na kazetách byly vyvinuty různé systémy pro potlačení šumu, jako je DNL, Dolby B, C, NR, HX PRO a systém DBX.

Plnohodnotnou alternativu záznamu, který lze navíc stříhat, přinesl až digitální záznam zvuku. Počítač je běžné vybavení mnoha domácností a pouhé doplnění zvukovou kartou z něj činí ideální nástroj pro střih a mixáž zvuku. Prvotní záznam lze pořídit analogově na magnetofon (kazetový nebo cívkový), digitálně na minidisk, nebo pro nejvyšší kvalitu na digitální kazetu (systém DAT na rozdíl od minidisku nepoužívá digitální kompresi záznamu). Pokud nahráváme doma, můžeme použít přímo počítač.

Rozbor cívkového magnetofonu
Starý kotoučový magnetofon Unitra nám krásně poslouží pro demonstraci. Kazetové přehrávače jsou již tak zminimalizovány, že na nich není co vidět. Všimněme si, že celý stroj je převážně konstruktérskou prací, nežli  elektrickou,  a pokud už jsou zde nějaké elektrické prvky zastoupeny, jedná se ve většině případů o elektromechanické. Přehrávač je neuvěřitelný kolos plný lisovaného  plechu,  ložisek  a  pružin,  jenž při každé funkci vyvolává obdiv, jak jen mohl někdo něco takového vymyslet.

Na následujících 2 obrázcích jsou jednotlivé oblasti zaznačeny barvami a číslem. Vztahuje se k nim následující text.

1 - Blok snímacího a záznamového zařízení
2 - Vyvedený pohon elektrického motoru - na hřídeli je umístěna vrtulka spíše pro zbrždění rychlosti a přístrojová kolečko pro řemínkový náhon a přímý náhon kotoučů (pro přetáčení vpřed, vzad)
3 - Přístrojové kolečko pro převádění otáček motoru na druhý pohonný talíř - pro přetáčení vpřed
4 - Pohonný talíř, který má vespod kluzké ložisko - jeho náhon není tedy přímý, ale klouzavý - jako při téměř zmáčknuté spojce v autě, což umožňuje dotahovat pásek sunoucí se ze znímání či záznamu pokaždé jinou rychlostí - pásek se pohybuje stále stejnou rychlostí, zato kotouč se musí otáčet rychlostí, která je závislá na poloměru již navinuté pásky. Při přetáčení vpřed se talíř pohne směrem k motorku, narazí na kolečko 3 a na hřídel motoru - náhon se mění na přímý. Pokud hlavní přepínač umístíme do stavu stop, oba talíře se odsunou od sebe a narazí na gumové zarážky, čímž dojde k jejich zafixování.
5 - Hlavní přístrojový knoflík sloužící pro posuv a přehrávání záznamu. Jde o čistě mechanickou záležitost. Při jho otáčení dochází k posunům dílů - přitlačení pásky k hlavě, dopadnutí kladky, pohyby talířů, sepnutí audio výstupu.
6 - Počítadlo - slouží pro dohledání záznamu na pásce
7 - Tlačítko REC, které přepne mód hlavy na zapisování (Tento magnetofon již obsahoval hlavu kombinovanou - určenou jak pro záznam, tak pro přehrávání)
8 - Posuvné potenciometry slouží pro změnu výstupní kmitočnoté charakteristiky a hlasitosti
9 - Elektronická část

Nyní si podrobněji rozebereme blok snímacího a záznamového zařízení.
1 - Snímací a záznamová hlava
2 - Mazací hlava - při záznamu je na tuto hlavu přivedeno elektrické napětí stejnosměrné a neměnné, které učiní z této hlavy malý elektromagnet, který pásku ještě před zápisem vymaže. Pokud by k vymazání nedošlo, docházelo by k přimíchávání dalšího zvuku k tomu původnímu. Některé magnetofony mají místo elektrické hlavy pouze magnet, který se při volbě záznamu vyklopí na pásek, účinek je stejný, avšak kvalitnější přehrávače využívají výhradně elektromagnetické cesty.
3 - Hřídel setrvačníku, který je poháněn řemínkovým náhonem přímo z motoru. Slouží k rovnoměrnému posunu pásky. U starách kotoučových magnetofonů byl setrvačník enormí velikosti, jelikož motory byly na střídavé napětí ze sítě, které v dávných dobách často kolísalo. Vykryl tak dobu poklesu či navýšení otáček a znemožnil zkreslení přehrávání či záznamu (například u kazetových přehrávačů s vytahaný, řemínkem)
4 - kladka - slouží k pevnému přichycení pásku k hřídeli ze setrvačníku. Je třeba nastavit optimální tlak, aby nedocházelo k prokluzu pásky či brždění rychlosti posuvu. Mnozí možná čistíte hadříkem toto černé kolečko, a však na kvalitu zvuku má pochopitelně vliv hlava.

Zde je zachycen již zmiňovaný setrvačník:

Závěrem
Magetický záznam na pásky stále není hudbou minulosti. Například DV kazety, které využívají moderní videokamery SONY HANDICAM jsou mnohem lepším zdrojem zvukového a optického signálu, nežli všemožné jiné způsoby digitálního ukládání (komprese MPEG apod.) Je pravdou, že z hlediska rychlého posuvu jsou nepraktické, a právě tato nevýhoda je nejspíš pipravila o masovější využívání (jako jsou gramofonové desky nebo kompaktní disky)