История магнитофона. История появления магнитной ленты Первые магнитофоны в мире

Всем известному и до сих пор популярному магнитофону более ста лет, как, впрочем, автоответчику и… компьютерному накопителю на жёстких дисках – винчестеру. Заявка на получение патента была подана служащим Копенгагенской телефонной компании инженером Вальдемаром Поульсеном (или Паульсеном – в оригинале фамилия пишется как Poulsen). Впрочем, идея магнитной записи звука была высказана ещё десятью годами раньше американцем Оберлином Смитом, который предлагал использовать в качестве носителя шёлковую нить с вплетёнными в неё стальными проволочками. Но работающего аппарата Смит так и не построил.

Через два года Вальдемар Поульсен (годы жизни 1869-1942) представил работоспособный электромагнитный фонограф или, как называл его сам Поульсен, «телеграфон» на Всемирной выставке в Париже 1900 года. Первые аппараты датского изобретателя копировали фонограф Эдисона. Отличие было в самой конструкции валика, который в телеграфоне не имел воскового слоя. На цилиндр Поульсен намотал сто метров рояльной проволоки толщиной 1мм. При скорости прохождения проволоки мимо электромагнита в 2,2 метра в секунду длительность записи была 45 секунд. В поздних вариантах своего устройства изобретатель перешёл на новую стальную ленту, намотанную на катушки. В то же время он запатентовал магнитную запись на стальной диск (что и позволяет говорить нам о появлении первого прототипа компьютерного винчестера).

Вальдемар Поульсен

Первый магнитофон, продемонстрированный на выставке в Париже, вызвал немалый интерес публики. Сохранилась запись речи императора Австро-Венгрии Франца-Иосифа. Этот 30-секундный монолог императора стал первой в мире магнитофонной записью. Поскольку об электронном усилителе в 1900 году не могло быть и речи, качество записи очень плохое. Тем не менее, это настоящий голос истории.

В основу своего изобретения Поульсен взял свойство металлов сохранять остаточную намагниченность после воздействия магнитного поля. Проволока, намотанная на цилиндр, протягивалась мимо электромагнита, к обмоткам которого был подключен телефонный микрофон. Под воздействием слабых электромагнитных колебаний, совпадающих по частоте со звуковыми колебаниями мембраны микрофона, проволока намагничивалась переменным магнитным полем. При воспроизведении звука это поле воздействовало на полюса электромагнита, в сердечнике которого индуцировался электрический ток переменной величины. Этот ток приводил в движение мембрану телефона (динамической головки), которая преобразовывает электрические колебания в звуковые.

Устройство получилось очень простым, но и работало совсем неважно – звук был тихим, ограниченным по частоте до 4 килогерц (что немного даже для телефона). Хуже всего был сильный шум, сопровождавший запись. Однако начало было положено. Вместе с изобретением магнитофона Поульсен предложил и способ его практического применения – в качестве автоответчика. Не будем забывать, что датчанин служил в телефонной компании и думал, прежде всего, о телефонии.

Помыкавшись по Европе и не найдя финансовой поддержки, Поульсен обратил своё внимание за океан. В 1903 году он вместе с американскими партнёрами создал в США компанию, занявшуюся совершенствованием и производством телеграфонов. В этих аппаратах использовался уже не цилиндр, а упомянутая стальная лента, намотанная на катушки. Скорость протяжки мимо записывающей головки осталась практически прежней – 2,13 метра в секунду. В 1908 году на международном техническом конгрессе в Копенгагене аппараты Поульсена были использованы для записи докладов. 40 часов речи уместились на 250 катушках. На каждой катушке был намотан километр проволоки, и при скорости записи в 1,7 метров в секунду на них было записано по 10 минут звука.

Стараясь улучшить качество записи, Поульсен применил многодорожечную технологию. Он записывал звук одновременно на 2-3 проволоки. Запись на каждую из них проводилась собственной головкой в параллельном режиме. Изобретённый в 1911 году электронный усилитель проблему не решил – вместе с громкостью звука усиливались и шумы.

Но помимо плохого качества записи у первых магнитофонов были и другие недостатки. Рвавшаяся проволока и стальная лента представляли большую опасность для окружающих людей – концы проволоки разлетались с огромной скоростью. При монтаже и восстановлении повреждённого носителя проволоку приходилось сваривать. Сварной шов, пролетая мимо головки, буквально, стирал её в порошок. Поэтому в магнитофонах компании «Маркони» (в них использовалась стальная лента) использовались два блока сменных головок. При выходе из строя одной головки, в работу включалась резервная, а механик в это время менял изношенные полюсные наконечники.

В 1924 году появились электрические микрофоны с улучшенными характеристиками, а спустя год новыми микрофонами были оснащены первые вещательные радиостанции и студии звукозаписывающих компаний. В 1931 году в Германии была выпущена альтернатива магнитофону — устройство для механической записи на бесконечную ленту. А в России в то же время изобретатель А.Ф. Шорин создал «шоринофон» – устройство для записи звука на кинопленку оптическим способом. Эти аппараты не получили большого распространения, хотя «шоринофон» некоторое время применялся для озвучивания кинокартин и для подготовки радиопередач.

В 1925 году в СССР была изобретена гибкая «лента из целлулоида, покрытая стальными опилками (например, посредством столярного клея)». Однако, это опередившее своё время изобретение осталось незамеченным. И в 1931 году немецкий изобретатель Фриц Пфлеумер получил патент на изобретенную им магнитную бумажную ленту с порошковым железным покрытием. В 1932 году в Германии начинается ее промышленное производство.

В 1935 году на Берлинской радиовыставке был продемонстрирован магнитофон «К-1» созданный совместными усилиями компаний BASF (разработчик ленты) и AEG (производитель самого аппарата). Любопытно, что новое устройство было названо «магнетофон», и от этого слова произошло наше нынешнее название – магнитофон. Первая продолжительная звукозапись на магнитную ленту была осуществлена 19 ноября 1936 года во время концерта Томаса Бичема. Это была первая в истории музыкальная звукозапись на магнитную ленту. Новый магнитофон стал применяться на немецком радио, а затем был закуплен и британской компанией Би-Би-Си, которая стала записывать радиопрограммы для передачи их на разные часовые пояса обширной Британской империи.

После этого в технологическом соревновании наступает длительное затишье. Разработкой и производством магнитофонов занимается только Германия. Но немецкие магнитофоны не экспортируются – фашистская Германия оказывается в самоизоляции. Тем не менее, в 1940 году немецкие инженеры Браунмюль и Вебер изобрели подмагничивание ленты высокочастотным током, что резко улучшило качество звука. Открытие было сделано случайно, когда в результате самовозбуждения усилитель записи стал генерировать высокочастотный «свист». Это замечали и до немцев (первый патент на высокочастотное подмагничивание был выдан в США еще в 1921 году), но только Браунмюль и Вебер раскрыли физические основы этого явления.

Вторично технологию магнитной звукозаписи «открыл» капитан корпуса связи армии США Джон Муллин. В 1945 году в разбитой студии «Радио Франкфурта» Муллин обнаружил магнитофоны и километровые бобины с 12-миллиметровой магнитной пленкой. На одной бобине пленки умещается 12 минут звучания. Джон Муллин воспользовался американским «законом о военных сувенирах», позволявшим вывозить из Германии что угодно, лишь бы оно уместилось в посылочном ящике. Капитан сфотографировал и зарисовал, а потом разобрал два магнитофона (по другим сведениям четыре). Части аппаратов и 50 бобин с пленкой он упаковал в 35 посылочных ящиков и отправил их в США.

Вскоре Муллин вернулся на родину и сам. 16 мая 1945 года он продемонстрировал работу магнитофонов в институте радиоинженеров в Сан-Франциско. Американская электротехническая компания Ampex тут же принимается за детальное изучение немецких аппаратов и начинает разработку собственных магнитофонов. В 1947 году на магнитофон записывается концерт Бинга Кросби для передачи по радио – первая музыкальная магнитная звукозапись в истории радиовещания США. Певец пришёл в восторг от качества записи и вложил в производство магнитофонов немалые деньги. В 1948 году фирма Ampex выпускает первые 200 аппаратов собственной разработки. А в 1950 году на рынке США продавалось уже около 25 различных моделей магнитофонов.

Первую магнитную пленку на ацетатной основе с рабочим слоем из гамма-окиси железа выпустила компания 3М. Первый двухдорожечный магнитофон в 1957 году выпустила немецкая фирма AEG. Там же в 1959 году был выпущен и первый четырехдорожечный магнитофон. Первый полностью транзисторный магнитофон в 1956 году выпустила японская компания Sony. Ну, а компакт-кассету и магнитофон для неё в 1961 году разработала голландская фирма Philips. Как ни удивительно, но изобретение было предназначено для слепых – в качестве «говорящей книги».

Большинство открытий в сфере электромагнитной записи было сделано в нацистской Германии. Разработка магнитной звукозаписи, в том числе стереофонической, и её широкое внедрение.

Принцип магнитной записи звука известен уже довольно давно. Еще в 1898 г. датчанин Вальдемар Паульсен создал аппарат, который мог записывать звук на стальной струне от фортепиано. Правда, магнитофон Паульсена не приобрел широкого распространения: считалось, что граммофонные пластинки - вне конкуренции.

В 1906 г. был запатентован способ подмагничивания звукозаписывающей головки постоянным током. На этом принципе был основан первый диктофон, выпущенный в Германии. Снизить уровень шумов позволило подмагничивание переменным током, запатентованное в 1921 г.

Запись на магнитную пленку была осуществлена в Германии только в начале 1930 г. Но революционный скачок произошел в 1928 г., когда Ф. Пфлоймер продемонстрировал магнитную ленту на бумажной основе со слоем магнитного порошка. Выпуск новой ленты был налажен на баденской фабрике по производству анилина и соды. Аббревиатура немецкого названия этой фабрики стала одной из самых известных торговых марок, это - BASF.

В 1930-х годах были изобретены ламповые усилители. Звук стал громче, но оставалась проблема удобного звуконосителя. Стальные ленты и проволоки имели свойство быстро размагничиваться, поэтому их приходилось прокручивать с большой скоростью – несколько метров в секунду, для чего требовались мощные электродвигатели. В результате сами аппараты весили до нескольких сот килограмм. Фонограммы были не намного легче. Так, 14 часов записи, сделанной на Международном конгрессе, весили целых 100 кг. Соответственно, бобины были диаметром полтора метра, а порвавшуюся проволоку соединяли… электросваркой! Стирали же запись обычным сильным магнитом.

В 1932 г. технология получения магнитной ленты была существенно модернизирована. Фриц Пфейлер разработал технологию нанесения на бумажную ленту порошкового железа. В качестве основы взяли ацетилцеллюлозу, а в качестве рабочего слоя применили порошок карбонильного железа. Так возник прототип современной технологии производства магнитных лент.

В этом же году немецкий инженер Эдвард Шюллер сконструировал тороидальную магнитную головку с малым (порядка 0,1 мм) воздушным зазором, что позволило снизить скорость протягивания магнитной ленты и уплотнить запись.

Вскоре бумажную ленту сменила пластиковая, родилась та легкая магнитная пленка, которой пользовались следующие десятки лет. Пленка была компактна, стоила недорого, хорошо склеивалась, намагничивалась и размагничивалась. Последнее обычно зависело от размера кристалликов порошка по принципу – чем меньше, тем лучше. Улучшение качества намагничивания позволило снизить и скорость движения пленки. В 1940-х годах ее скорость удалось снизить с 76 см/сек до классических 19 и 9,6 см/сек.

1 июня 1934 BASF послал 5000 метров ленты в AEG. Это была первая лента, использованная корпорацией AEG в радиовещании, и эта дата поэтому рассматривается многими, как официальный день рождения современной магнитной ленты.

Опираясь на эти изобретения, фирма AEG создала первый магнитофон, соответствующий современному представлению об этом устройстве. Публичная демонстрация прошла в 1935 г. на Берлинской радиовыставке. Кроме легкой ленты в аппарате присутствовал новый тип кольцеобразных электромагнитных головок. В 1938 году определилась и классическая троица головок – записывающая, воспроизводящая и стирающая. На стирающую головку подавались токи высокой частоты, в результате чего лента многократно и быстро перемагничивалась. В записывающей головке, наоборот, была функция дополнительного подмагничивания, снижающая шумы при записи.

В 1936 фирма BASF применила окись железа как магнитный материал, который сделал возможным увеличение динамического диапазона и частотной полосы пропускания. На этой магнитной ленте в концертном зале фирмы BASF в городе Людвигсхафене впервые был записан концерт классической музыки, которым дирижировал сэр Томас.

Начиная с 1934 года и до начала сороковых, фирма BASF была единственным изготовителем магнитной ленты в мире. В последующие годы совершенствование её продукции продолжилось.

Только в 1937 г. началось широкое внедрение первых магнитофонов в практику немецкого радиовещания. Кстати, вскоре прибором заинтересовались военные, увидев в нем серьезное подспорье для служб шифровки, радиоперехвата и записи прослушиваемых телефонных разговоров. Магнитофоны были неотъемлемой технической частью Гестапо, ведь с их помощью было так удобно делать радиоперехваты, подслушивать телефонные разговоры, фиксировать допросы.

Между прочим, до Второй мировой войны в США не замечали серьезных успехов Германии в развитии магнитной записи и спохватились только во время войны.

История изобретения магнитофона началась достаточно давно в Дании, где Вальдемар Паульсен изобрёл устройство под названием телеграфон.

Как известно из истории, большинство новых открытий являются логическим продолжением предшествующих открытий. Так, в 1888 году американский инженер О. Смит опубликовал статью, в которой он описывал метод усовершенствования конструкции изобретённого Эдисоном фонографа. В статье Смит предложил новые прогрессивные идеи по звукозаписи, предложив для записи звуков совершенно новый принцип – магнитный. По его замыслу носителем информации должна была стать хлопчатобумажная нить с нанесёнными на неё стальными опилками. По причине того, что Смит так и не создал действующей модели, подтверждающей его догадки, это изобретение так и оставалось теорией. Датский изобретатель телеграфона – прадедушки современного магнитофона, предложил использовать для записи две магнитные головки – записывающую и считывающую и, конечно, катушку с носителем, правда носителем это была не современная лента, а обыкновенная железная проволока. Принцип Паульсена практически без изменений лег в основу звукозаписывающей техники 20-го века. А ведь телеграфон был изобретен ровно сто один год назад, когда двадцатидевятилетний инженер копенгагенской телефонной компании просто хотел подшутить над другом и напугать его записанным эхом.В 1900 году Вальдемар Паульсен продемонстрировал свое изобретение на всемирной выставке в Париже, где несколько слов сказанных австрийским императором Францем Иосифом стали в раструб телеграфона стали самой первой магнитной записью, дошедшей до наших дней. Также, Посетители выставки могли записать несколько слов и прослушать запись. Качество записи оставляло желать лучшего, сильный шум перекрывал и без того слабый сигнал, имеющий полосу частот до 4000 герц. Предпринимались попытки параллельной записи на несколько проволок, что увеличивало громкость в 2-3 раза. Использование усилителя изобретённого в 1911 году не улучшило качества записи. Телеграфон не годился для записи музыки. Позже Паульсеном с помощью телеграфона был реализован автоответчик.

Устройство телеграфона внешне напоминает фонограф Эдисона. Поначалу аппарат и позиционировался как усовершенствованный фонограф, который работал в связке с телефоном. Главное отличие нового фонографа заключалось в том, что вместо воскового цилиндра, использовалась стальная проволока, спирально намотанная в один слой на вращающийся цилиндр.
При записи проволока пропускалась между полюсами небольшого электромагнита, катушка которого была соединена с телефоном. Импульсы тока, возбуждаемые в микрофоне, изменяли силу электромагнита, который неравномерно намагничивал стальную проволоку. При воспроизведении проволока вновь пропускалась между полюсами электромагнита, индуцируя слабый электрический сигнал, приводящий в колебания мембрану телефона. Ста метров проволоки хватало на 45 секунд записи.
Использование проволоки в качестве носителя было сопряжено с некоторыми проблемами. Стальная проволока легко путалась и при соединении отдельных её кусков, приходилось связывать их узелком, который не проходил через магнитную головку. Позже Поульсен перешел на узкую стальную ленту, намотанную на катушках. В случае обрыва ленты, во время работы аппарата она летела со скоростью 2-3 метра в секунду и могла поранить. После разрыва ленту сваривали, проходя через головку, сварной шов разрушал ее полюсные наконечники. Рассматривался способ магнитной записи на вращающийся стальной диск, где сигнал записывался перемещающейся магнитной головкой.
Значительный толчок могла получить магнитная запись после появления в 1925 году советского патента инженера И.И. Крейчмана на гибкую ленту, сделанную из пластмассы и покрытую магнитным порошком. Но, к сожалению, это изобретение прошло незамеченным.

В 1927 году в Германии Фриц Пфлеймер (Fritz Pfleumer) разработал технологию изготовления магнитной ленты на немагнитной основе. Первые ленты имели бумажную основу. В 1932 году немецкая компания AEG купила права на патент Пфлеймера и начала разрабатывать аппараты, записывающие на бумажную ленту. Ещё раньше устройства пишущие на стальную ленту использовались для вещания в Германии и Великобритании. В 1935 году фирмы “AEG” и “IG Farbenindustri” , продемонстрировали на радиовыставке в Германии магнитную ленту на пластмассовой основе. Был налажен серийный выпуск магнитофонной ленты, создававшейся из порошка карбонильного железа или из магнетита на диацетатной основе. Новая магнитная лента была на много дешевле стальной, и имела ряд других преимуществ. Катушка ленты диаметром 25 сантиметров позволяла вести запись в течение 20 минут.Коммерческий успех пришел к магнитофону только после изобретения нового звуконосителя. Немецкий изобретатель Пфеймер разработал технологию нанесения слоя порошкового железа на бумажную ленту: новый звуконоситель хорошо намагничивался и размагничивался, его можно было обрезать и склеивать. Впоследствии бумажную ленту заменили пластиковой - из ацетилцеллюлозы, более прочной, эластичной и невоспламеняемой. На ленту напыляли ферромагнитный порошок (окислы железа), предварительно смешанный со связующим веществом (например, нитролаком). Впервые такую ленту начала выпускать в 1935 году немецкая компания АЕГ. Магнитофонная пленка произвела переворот в магнитной звукозаписи. Она была легкой, компактной, хорошо сохраняла намагничивание, что позволило в несколько десятков раз сократить скорость звуконосителя. На такой пленке можно было записывать гораздо более длинное произведение, чем на проволоке.

В 1935 году AEG разработала новый звукозаписывающий прибор, получивший название “Magnetofon” . В СССР практические работы над магнитной звукозаписью велись под руководством инженера В. К. Викторского , начиная с 1932 года. В Германии успешно занимались не только созданием новых магнитофонных лент, но и головок. Немецкий инженер Е. Шюллер в 1938 году разработал и внедрил в производство новый тип функциональных кольцеобразных головок. В появившихся магнитофонах с новыми кольцеобразными головками для выполнения каждого этапа создания магнитной фонограммы использовалась специально разработанная головка (записывающая, воспроизводящая и стирающая). До Второй Мировой войны Германия была первой в области разработок магнитной записи звука. В 1940 году немецкие инженеры Браунмюль (Braunmull) и Вебер (Weber) предложили принцип высокочастотного подмагничивания. Патент на высокочастотное подмагничивание был выдан еще в 1921 году в США, но физические основы этого явления были раскрыты именно Браунмюлем и Вебером. В 1941 году Браунмюлль и Вебер создали кольцевую магнитную головку, в сочетании с ультразвуковым подмагничиванием это позволило значительно уменьшить шумы и получать запись более высокого качества.В результате этих работ впервые удалось серийно производить аппаратуру для записи звука, обладающую настолько высоким качеством, что при ее применении в радиовещании и звукоусилении слушатели уже не могли определить разницу в качестве при трансляции «живого» концерта или воспроизведении ранее сделанной записи. К сожалению, это событие не получило тогда должной оценки из-за начавшейся Второй мировой войны. Внедрение магнитной записи в других странах началось только после окончания войны и получения доступа к немецким образцам и документации.

После Второй Мировой войны, трофейные немецкие магнитофоны дали новый толчок развитию магнитной звукозаписи во всём мире. Привезённые в США образцы аппаратов активно использовались для радиовещания. В 1947 году на трофейный аппарат для последующего выпуска в эфир был записан концерт певца Бинга Кросби (Bing Crosby). Бинг Кросби затем вложил свои средства в производство магнитофонов. В 1950 году в США уже продавалось 25 моделей магнитофонов. В радиовещании СССР немецкие магнитофоны и лента использовались до конца пятидесятых годов.

В 1951-52 годах появились малогабаритные бытовые магнитофоны с магнитной лентой на пластмассовой основе. Металлическая лента и провод были окончательно вытеснены как носители информации. В это время усилия разработчиков были направлены на дальнейшее повышение качества воспроизведения звука. Появились двухканальные усилители с разделением частот. Схема разделения тембра по низким и высоким частотам стала составной частью любого высококачественного усилителя.В 1950-е годы магнитофоны стоили очень дорого и доступны были не каждому. Поэтому были выпущены различного типа магнитофонные приставки с простым лентопротяжным механизмом и упрощенным электронным узлом записи. Так, магнитофонная приставка Toni производства ГДР подключалась к радиоприемнику, имеющему проигрыватель. Лентопротяжный механизм приставки приводился двигателем проигрывателя, а для громкого воспроизведения записи использовался усилитель приемника. Скорость движения ленты составляла 19,05 см/с. В Советском Союзе выпускались простые магнитофонные приставки без собственого привода («Волна», «МП-1» и «МП-2»). Этот тип приставок из-за неудобств эксплуатации быстро вышел из употребления. Более удобными оказались магнитофонные приставки, имеющие собственный лентопротяжный механизм. Из отечественных магнитофонных приставок этого типа наиболее известной является приставка «Нота», выпускашаяся в 1960-е годы. У приставки имелся автономный лентопротяжный механизм, ламповый усилитель записи, но отсутствовал усилитель звуковой частоты. Для громкого прослушивания записи приставку необходимо было подключить к усилителю звуковой частоты радиоприемника. Но несмотря на это, приставка пользовалась популярностью у меломанов, так как имела неплохой дизайн, особенно ее поздние образцы, малые габариты и вес. Скорость ленты составляла 9,5 см/м. Радиолюбители встраивали в корпус приставки самодельные усилители на лампах или транзисторах и получали полноценный магнитофон.

Сначала магнитофоны были ламповыми, только в 1956 году японская фирма Sony выпустила первый полностью транзисторный магнитофон. В 1957 году фирма AEG выпустила первый двухдорожечный магнитофон. В 1959 году та же AEG выпустила первый четырехдорожечный магнитофон. Владелец магнитофона получил возможность не только воспроизводить звук, но мог и сам записывать в домашних условиях или в концертном зале. Магнитная лента позволяла производить многократную запись звука. Количество циклов записи ограничивалось только механической прочностью носителя. Первые аппараты были катушечными. Перед началом работы нужно было заправить ленту, протянув её свободный конец мимо магнитных головок, закрепить его на пустой катушке. При работе магнитофона лента перематывалась на пустую катушку.

В конце 50-х появились картриджи, но наибольшую популярность получили кассетные магнитофоны. Первый кассетный магнитофон был разработан голландской фирмой Philips в 1961 году, сначала аппарат позиционировался на рынке как «говорящая книга для слепых». В 1963 году фирма Philips начинает массовый выпуск компакт кассет.
Компакт кассета представляет собой миниатюрные катушки с магнитной пленкой закрытые в пластиковом корпусе. Использование кассеты существенно упрощает процесс зарядки магнитофона пленкой. Запись на кассетах двухсторонняя. Выпускаются кассеты, рассчитанные на 60, 90 и 120 минут записи. Появление двухкассетных магнитофонов максимально упрощает процесс перезаписи с одной кассеты на другую. Позже была создана микрокассета, которая использовалась в портативных диктофонах и телефонах с автоответчиком. В 1979 году Sony выпустила “Walkman” – первый портативный плеер размером с почтовую открытку. Миниатюрный магнитофон без блока записи и наушниками вместо динамиков пользовался огромной популярностью на рынке. Позднее появились плееры с возможностью записи.
В 1978. Sony представляет первый цифровой магнитофон на ленте. Начинается цифровая эра в звукозаписи.

После изобретения магнитофона уже минуло 100 лет и человечество не думает от него отказываться. Изобретение Вальдемара Паульсена является одним из трех великих изобретений XIX века, оказавших большое влияние на дальнейшее развитие нашей цивилизации, наряду с телефоном Белла и системой радиосвязи Попова. Хотя Паульсен сделал впоследствии немало в области радиотехники, но именно это изобретение оказалось самым значительным и поставило его в ряд великих ученых.

Изобретение магнитофона хоть и произошло не совсем запланировано, но оказалось очень полезным и нужным делом. Как родилась идея его создать? Когда изобрели магнитофон?

Предпосылки для создания

Изобретение магнитофона произошло только спустя 41 год, после первой попытки записи звука. Эстафету начал Л.Скотт. В 1857 году он изобрел фоноавтограф, который только создавал видимую схему звука, но не воспроизводил его. Игла фоноавтографа реагировала на колебания звука и отображала их на цилиндре, покрытом сажей, в виде кривой.

Позже Эдисоном в 1877 году был создан фонограф, который мог записывать и воспроизводить звук. Состоял он из крутящегося вала в фольге и воске, по которому проделывала бороздки игла, издавая звук. Конструкция быстро приходила в негодность, и копию звука не удавалось сохранить.

Через 10 лет Э. Берлинер сконструировал граммофон, схожий по конструкции с фонографом. Только игла создавала извилины на круглой целлулоидной пластине. В этот раз стало возможным создавать копии. Началось массовое производство граммофонов, патефонов (уменьшенная версия граммофона) и граммпластинок.

В 40-х годах XX века граммофоны отходят на второй план. Популярностью пользуются электрофоны.

В 1888 году в журнале, посвященном электронике, О.Смит высказал идею о коррективах в конструкции фонографа, запатентованного Эдисоном. Смит предлагал использовать нить из хлопка, на которой были бы металлические опилки, которые бы намагничивались в процессе записи. Год изобретения магнитофона приближался, но до него оставался ещё десяток лет. Сам Оберлин Смит не создал предложенной в журнале модели.

Изобретение магнитофона: дата

После всех попыток создания универсального устройства для воспроизведения звука формула была выведена. Датчанину Вольдемару Поульсену принадлежит изобретение магнитофона. Дата этого события - 10 декабря 1898 года.

Существует версия, что Поульсен вовсе не мечтал о великом открытии, а всего лишь хотел разыграть знакомого, записав эхо на устройство. Наткнувшись на статью Смита в The Electrical World, он воплотил его идею в жизнь. Вместо хлопчатобумажной нити с опилками из стали датский инженер использовал металлическую проволоку.

Новый аппарат получил имя «телеграфон». Суть конструкции составляла проволока, намотанная на цилиндр, который должен был вращаться при помощи часового механизма. Роль проволоки выполняла струна фортепиано. Это был электромагнитный фонограф - улучшенная модель изобретения Эдисона.

Механизм был несовершенен. Во-первых, он был огромный и тяжелый, по виду напоминал реостат. Во-вторых, расход проволоки был очень большой, по сравнению со временем записи. На 45 секунд записанного звука тратилось около 100 метров струны, а для записи в 40 минут требовалось почти 6 км.

На волне успеха

Шуточная выходка Поульсена обернулась настоящим открытием. Инженер решил показать его миру. В 1900 году он получил за изобретение Гран-при на Всемирной парижской выставке 1900 года.

Инженер попытался устранить недостатки конструкции, создав в 1901 году новую модель с бобинами и тонкой лентой, которая наматывалась на них вместо проволоки. Такая конструкция больше походила на современные магнитофоны, чем предшественник.

Ошеломленный успехом, Вольдемар Поульсен решил выпускать телеграфоны массово. Он создал компанию, которая производила диктофоны.

Качество нового изобретения все же проигрывало, полюбившимся публике граммофонам с более громким звуком. Продажи не поднимались высоко, но зато магнитофоны использовали для записи деловых встреч и совещаний в Датском Конгрессе.

Усовершенствование системы

Изобретение магнитофона дало старт, теперь нужно было довести механизм до ума. Магнитофоны могли весить по нескольку сот килограмм, что делало их абсолютно не транспортабельными. К тому же страдало качество звука, а чтобы починить стальную ленту, нужна была электросварка.

Несмотря на недостатки, изобретение пользовалось популярностью среди разработчиков. Когда изобрели магнитофон, инженеры всего мира хотели приложить свою руку к улучшению конструкции. Изготовление приборов берет на себя Германия и Англия.

Со временем появляются усилители на электронных лампах, а в 1925 году запись производилась на небольшой электрический микрофон. Немецкие инженеры начали использовать смещение тока для качественного улучшения звука.

Инженер Пфлеумер предложил использовать вместо стальной ленты, только металлическое покрытие бумажной или пластмассовой ленты. Немец Шюллер был автором идеи использования кольцеобразных головок для записи, которые не повреждали ленту. В 1940 году американец Кармас предложил новое покрытие для пленок, чтобы уменьшить скорость их движения.

Кассетные магнитофоны

Инженеры разных стран раз за разом привносили что-то новое и улучшенное по сравнению с предыдущей версией. В 1968 году изобретение магнитофона шагнуло на новый уровень. Бобины отошли на второй план, появились кассетные магнитофоны.

Кассета представляла собой пластмассовую коробочку, внутри которой находилась лента на катушках. В магнитофон вставлялась кассета и лентопротяжный механизм крутился. Новый механизм был гораздо удобнее в использовании. Он был значительно меньше бобинного.

В этот раз лента двигалась чересчур медленно, и качество вновь оставляло желать лучшего. Недостаток был исправлен американским инженером Р. Долби, который разработал систему управления частотным диапазоном, чтобы уменьшать шумы самой ленты.

Новый вариант магнитофона общество приняло гораздо охотнее, чем изобретение Поульсона. Позже мировые компании стали выпускать портативные магнитофоны - кассетные плееры, подхватив идею у компании Sony, которая выпустила первый кассетный плеер Walkman в 1979 году.

Магнитофоны. История создания магнитофона.

Магнитофоны.

Магнитофон - это электромеханическое устройство, предназначенное для записи (преобразования акустических колебаний в электромагнитные и фиксации их на носитель) и акустического воспроизведения ранее записанных на магнитные носители сигналов.

В качестве носителя в магнитофонах используются материалы с магнитными свойствами: магнитная проволока, магнитная лента, магнитные барабаны, диски и т. д.

История магнитофона.

Принцип магнитной записи звуковых сигналов и сохранении их на носителе в 1888 году был предложен Оберлайном Смитом. Смит предлагал использовать в качестве магнитного звуконосителя шелковую нить со стальными жилками, но дальше идеи дело у него не пошло.

Первое работающее устройство, использовавшее принцип магнитной записи на носитель, было изготовлено датским инженером Вальдемаром Поульсеном в 1895 году. В качестве носителя он использовал стальную проволоку. Сам аппарат изобретатель назвал «телеграфоном».

Телеграфон Поульсена,1895.

В 1925 году Курт Штилле представил электромагнитное устройство, записывающее речь на магнитную проволоку. Впоследствии аппараты его конструкции, использовавшие тонкую стальную ленту в качестве носителя, производились под маркой «Маркони-Штилле», и применялись на Би-би-си с 1935 до 1950 года.

Магнитофон «Маркони-Штилле», 1932.

В 1925 году в СССР была запатентована «гибкая лента из целлулоида, покрытая стальными опилками (например, посредством столярного клея)», однако развития изобретение не получило.

В 1927 году Фриц Пфлеймер запатентовал магнитную ленту (сначала на бумажной основе, затем - на полимерной).

В 1920-х годах Шуллером была предложена классическая конструкция кольцевой магнитной головки, представлявшей собой кольцевой магнитный сердечник с обмоткой на одной стороне и зазором на другой. При записи в обмотку подаётся ток записи, вызывающий выход магнитного поля в зазоре, который намагничивает магнитную ленту в соответствие с изменением сигнала. При считывании, наоборот, лента, замыкая магнитный поток через зазор на сердечник, наводит ЭДС в обмотке.

В 1934-1935 годах фирма BASF начала серийный выпуск магнитной ленты на основе карбонильного железа либо магнетита на диацетатной основе.

В 1935 фирма AEG выпустила первый коммерческий пленочный магнитофон под названием Magnetophon K1.

AEG-Telefunken «Magnetophon K1», 1935.

Само слово Magnetophon долгое время было торговой маркой компании AEG-Telefunken, хотя при этом вскоре стало нарицательным в ряде языков, в том числе и в русском.

После окончания Второй мировой войны магнитофоны фирмы AEG-Telefunken были вывезены из Германии в СССР и США, где спустя несколько лет (в США - в 1947) были построены аналогичные аппараты.

Стремление к миниатюризации бытовых магнитофонов и повышению удобства пользования ими привело к появлению на рынке, начиная с 1950-х годов магнитофонов, с использованием кассетных систем.

Ко второй половине 1960-х годов фактически единым стандартом для кассетных магнитофонов стала компакт-кассета, разработанная компанией Philips.

В 1980-1990-х годах магнитофоны с компакт-кассетой практически вытеснили катушечные системы с потребительского рынка.

Эксперименты по магнитной записи видеосигнала начались в начале 1950-х годов, первый коммерческий видеомагнитофон появился в 1956 году.

Виды магнитофонов.

Катушечные магнитофоны.

В катушечных магнитофонах в качестве носителя используется магнитная лента, намотанная на пластмассовые или металлические катушки (в быту употреблялось также название «бобина») или на сердечники без щёчек (для предотвращения спадания ленты магнитофоны, рассчитанные на сердечники, имеют на подающем и приёмном узлах диски-«тарелки», также существуют разборные катушки со съёмными щёчками).

За счёт широкой ленты и высокой скорости её протяжки катушечные магнитофоны могут обеспечивать очень высокое качество записи и воспроизведения, выше, чем качество механической грамзаписи, CD и компакт-кассет.

Стандартные скорости ленты в бытовых катушечных магнитофонах - 4,76, 9,53 и 19,05 см/с (в некоторых высококлассных магнитофонах использовалась скорость и 38,1 см/с); в студийных магнитофонах соответственно - 9,53 19,05, 38,1 и 76,2 см/с. Медленные скорости 2,38 и 4,76 см/с считались «диктофонными» (скорость 2,38 см/с встречалась редко, в основном в тифлотехнических аппаратах и регистраторах).

В кинематографии для синхронной записи звука могла применяться скорость 45,6 см/с (скорость протяжки 35-мм киноплёнки), в спецаппаратуре встречалась также скорость 28,0 см/с. Все возможности качественной записи реализуются на высоких скоростях, 19,05 см/с и выше. Скорость 9,53 см/с считалась минимально приемлемой для записи музыки и была основной (а часто и единственной) в недорогих аппаратах.

Стандартные скорости для магнитофонов были приняты в середине 1950-х годов, до этого они были разными у разных фирм, и записи были несовместимы.

Катушечные магнитофоны выпускались самых разных классов - от громоздких стационарных студийных аппаратов, предназначенных для получения бескомпромиссного качества звука, до карманных «записных книжек» самой примитивной конструкции.

Главное достоинство катушечных магнитофонов по сравнению с широко распространившимися с 1960-х годов кассетными аппаратами - это возможность получения максимального качества записи и воспроизведения.

Относительно большая ширина дорожек записи у катушечных магнитофонов позволяет снимать с ленты более сильный сигнал, а это улучшает отношение сигнал/шум при воспроизведении.

Большая скорость движения ленты позволяет расширить частотный диапазон. При большой скорости проще обеспечить её постоянство.

При проектировании лентопротяжного механизма у катушечного магнитофона конструктор может свободно выбирать компоновку, строить тракт движения ленты в соответствии с задачами, вводить в него дополнительные устройства стабилизации и контроля, ставить сколько угодно головок и т. п.

Технологические новшества, которые вынужденно появились по мере развития кассетных магнитофонов (новые типы лент и головок, шумоподавители и пр.), нашли применение и в катушечных системах, ещё больше повысив их характеристики.

Недостатком катушечных магнитофонов было относительное неудобство обращения с лентой: поменять на магнитофоне катушку можно только двумя руками, предварительно ленту нужно смотать до конца и т. д. Именно поэтому с появлением кассетных систем почти исчезли портативные катушечные магнитофоны.

Многодорожечные (с 8 и более дорожками) многоканальные катушечные магнитофоны в 1960-19 90-х годах активно использовались как студийные.

В бытовом секторе катушечные магнитофоны были практически вытеснены кассетными моделями к середине 1980-х годов - для среднего потребителя компактность и простота использования оказались важнее качества звучания.

Кассетные магнитофоны.

С начала 1950-х годов конструкторы магнитофонов искали возможности для миниатюризации и упрощения работы с магнитной лентой. Предлагавшиеся решения в целом сводились к двум вариантам: либо две катушки с лентой объединялись в одном корпусе-кассете, либо в кассету помещался один сердечник с рулоном ленты, склеенной в кольцо.

В 1950 году нью-йоркская компания Mohawk Business Machines Company выпустила свой Midget Recorder, представив его как «первый в мире карманный ленточный магнитофон». Кольцевая лента этого магнитофона размещалась в металлической кассете.

На потребительском рынке появлялись магнитофонные кассеты Dictet (США, 1957, для портативного диктофона), Saba (Германия, 1958, для магнитофона Sabamobil), RCA Sound Tape Cartridge (США, 1958), Fidelipac (с кольцевой лентой, США, 1959). Из этих ранних систем широкого распространения не получила ни одна.

По-настоящему массовые кассетные магнитофоны появились в начале 1960-х годов.

В 1963 году компания Philips выпустила компакт-кассету. Она на несколько десятилетий стала основным форматом магнитофонных кассет во всем мире.

В 1964 году консорциум американских фирм представил кассету Stereo 8 с закольцованным рулоном ленты и 8-дорожечной записью. Они были популярны в США до начала 1980-х годоф.

Другие конкурирующие системы, например, DC International фирмы Grundig (1965 г.), Elcaset фирмы Sony, микрокассета фирмы Olympus, либо не выдержали конкуренции с компакт-кассетой, либо заняли достаточно узкие ниши специальных применений (например, микрокассета - в миниатюрных диктофонах и телефонных автоответчиках).

Первоначально в кассетах использовались магнитные ленты с рабочим слоем из гамма-окиси железа (Fe2O3, Type I), как и в катушечных магнитофонах. При относительно малой скорости (4,76 см/с) и малой толщине рабочего слоя эти ленты давали высокий уровень собственных шумов, небольшой динамический диапазон (до 48 дБ) и достаточно узкий диапазон частот (до 12 кГц).

Более дорогие ленты на основе диоксида хрома (CrO2, Type II) превосходят их по динамическому и частотному диапазону записываемого сигнала, но требуют других параметров частотной коррекции и подмагничивания.

Наилучшее качество обеспечивают ленты типа Metal (Type IV) с рабочим слоем из порошка металлов, а не их окислов. Но эти ленты имели свои существенные недостатки и были сняты с производства в начале 2000-х годов.

Многослойные плёнки («феррохром», Type III), предложенные в 1970-е годы, довольно быстро вышли из употребления.

В зависимости от вида ленты, при записи устанавливаются параметры тока подмагничивания, а при воспроизведении - частотной компенсации верхних частот.

Отличительной особенностью кассетных магнитофонов является повышенный шум при воспроизведении записанной фонограммы. Это связано с двумя факторами.

Во-первых, низкая (по сравнению с катушечными магнитофонами) скорость протяжки ленты и малая ширина дорожки приводят к малому уровню сигнала (около 0,15…0,25 мВ), генерируемого магнитным полем в воспроизводящей головке магнитофона. Сигналы такого уровня оказываются сопоставимы с собственными шумами транзистора во входной цепи (решение этой проблемы пошло двумя путями: создание специализированных воспроизводящих головок с высокой индуктивностью и, как следствие, с повышенным уровнем выходного сигнала (до 0,45 мВ) и разработка сверхмалошумящих усилителей с параллельным включением транзисторов на входе. В результате лучшие модели кассетных магнитофонов имеют собственные шумы на уровне -62…-65 дБ).

Во-вторых, неоднородная структура магнитного слоя и шероховатости его поверхности приводит к повышенному уровню шумов самой ленты (-52…-54 дБ у обычных лент типа I). Опять же, из-за относительно низкой скорости движения ленты спектр этих шумов попадает в рабочий диапазон частот магнитофона и становится очень заметным.

Для подавления шумов в кассетных магнитофонах стали применять различные системы шумоподавления. Самые ранние и простые из них - динамические (DNL и подобные) - используют тот факт, что в тихих участках музыкальной фонограммы доля высокочастотных составляющих невелика. Динамический шумоподавитель при воспроизведении слабых сигналов автоматически снижает усиление в области верхних частот (выше 5…6 кГц), где как раз и располагаются основные шумы ленты. На восприятии музыкальной записи такая коррекция сказывается незначительно, а при сильном сигнале шумы ленты не так заметны.

Для расширения динамического диапазона вверх (прежде всего, в области высоких звуковых частот) применяется система динамического подмагничивания Dolby HX Pro, впервые применённая компанией Bang and Olufsen в 1982. Эта система в процессе записи автоматически поддерживает оптимальный уровень подмагничивания соответственно изменению сигнала записи. Ленты, записанные с Dolby HX, могут воспроизводиться на магнитофонах, не имеющих этого устройства, но повышенный уровень записи высоких частот может перегружать их канал воспроизведения.

Многокассетные магнитофоны.

Кроме малых размеров и удобства обращения, магнитофонная кассета позволила создать аппараты с автоматической сменой кассет. Такие магнитофоны в 1970-1980-х годах производил Philips другие компании и Mitsubishi, но они не были особо популярны. Зато широко распространились магнитофоны с двумя лентопротяжными механизмами с возможностью перезаписи и непрерывного воспроизведения, и специальные установки с несколькими ЛПМ для тиражирования кассет.

Магнитолы.

Популярнейшим видом кассетных магнитофонов стали магнитолы - комбинация магнитофона и радиоприемника с возможностью питания от батарей. Они производились во всевозможных форматах: от карманных на микрокассете до крупногабаритных и мощных стереосистем («бумбоксов» и «геттобластеров»), иногда в комбинации с телевизором, а позже и с проигрывателем компакт-дисков.

Первую кассетную магнитолу выпустила фирма Philips в 1966 году. Катушечные магнитолы появились еще раньше, в 1950-е годы.

Студийные магнитофоны.

Студийные магнитофоны подразделяются на четыре типа в зависимости от подачи плёнки: на картриджах, на видеокассетах (для записи только звука, ADAT), на компакт-кассетах и на открытых катушках.

Цифровые магнитофоны.

Естественным развитием технологии звукозаписи на магнитную ленту явилось применение цифрового метода записи.

Магнитофоны, работающие с цифровыми записями сокращенно обозначаются DAT (Digital Audio Tape) или DASH (Digital Audio Stationary Head).

DAT-магнитофонами ведётся запись на ленту оцифрованного аудиосигнала (стандартом предусмотрена запись двух каналов звука) с различной частотой дискретизации (стандартом в настоящее время считается наличие частот 32, 44,1 и 48 кГц). На частоте дискретизации 44,1 кГц с разрядностью 16 бит делаются студийные мастер-записи для подготовки Audio CD. Формат записи обычно машинно-специфичен и зависит от функционального потенциала устройства (некоторые модели имеют возможность автоматической разметки записей, быстрого поиска и несложного линейного монтажа на одной ленте).

Изначально формат DAT был адресован бытовым потребителям, как замена кассетным магнитофонам. Однако, высокие показатели качества аудиосигнала быстро проложили им путь в сферу профессиональной звукозаписи. Этому способствовала и относительная дешевизна нового формата по сравнению с аналоговыми мастер-магнитофонами.

В настоящее время DAT-магнитофоны постепенно выходят из употребления в сфере звукозаписи ввиду недостаточной механической надежности и сохранности записей.

Цифровые магнитофоны DASH - изначально разрабатывались исключительно для профессионального рынка. Это разработка фирмы Sony.

Стандарт DASH предусматривает запись на обычную магнитную ленту в бобинах. Этот формат многодорожечной записи позволяет записывать от 1 до 48 аудиодорожек одновременно.

Несмотря на развитие компьютерных технологий записи звука, DASH-магнитофоны по сей день используются в крупных студиях звукозаписи ("Phoenix", "Abbey Road" и др.), поскольку их электроакустические и эксплуатационные характеристики соответствуют самым высоким требованиям.

В 21-ом веке, из массового использования магнитофоны были вытеснены новыми цифровыми компьютерными технологиями!

Теперь магнитофоны уже скорее редкость!

Магнитофон. История создания магнитофонов.