Магнитная лента

Магни́тная ле́нта

носитель информации, применяемый для магнитной записи в магнитофонах, видеомагнитофонах, запоминающих устройствах. Применяются многослойные магнитные ленты с прочной, гибкой, негорючей основой, на которую нанесён магнитный слой, являющийся собственно носителем информации. Для устранения электростатических разрядов, возникающих при трении ленты о детали лентопротяжного механизма, поверх магнитного слоя наносят тонкий электропроводный слой. Для улучшения намотки ленты в рулон на обратной стороне основы иногда создают фрикционный слой (поверхность ленты становится матовой, шершавой, в отличие от полированной рабочей поверхности ленты). Общая толщина магнитной ленты 15–25 мкм, ширина её зависит от функционального назначения: для любительской видеозаписи применяют ленту 4-12.7 мм, для профессиональной видеозаписи – 12.7-51.2 мм, для звукозаписи – 3.81–51.2 мм. Запись на ленте представляет собой намагниченную с переменной интенсивностью дорожку, расположенную вдоль направления движения ленты для магнитофонов (параллельно могут быть расположены 2–4 дорожки в бытовых магнитофонах или 2-24 дорожки в профессиональных), и ряд наклоненных под небольшим углом к направлению движения дорожек – строк для видеомагнитофонов. Магнитный слой ленты состоит из мельчайших игольчатых частиц – гамма-оксида железа (g – Fe₂O₃), диоксида хрома (CrO₂) или сплавов металлов, (напр. Co-Ni). Состав и толщина магнитного слоя зависят от вида записи; для цифровой записи, напр., применяют ленты с магнитным слоем толщиной в несколько микрон. В зависимости от типа лентопротяжного механизма лента наматывается на сердечники, катушки или кассеты, защищающие её от механических воздействий любых предметов, кроме магнитных головок. Магнитные ленты обеспечивают тысячи циклов записи воспроизведения и могут храниться десятки ( определяется старением основы – её пересыханием). Губительны для магнитной записи внешние магнитные поля, поэтому кассеты нельзя класть рядом с динамиками акустических систем, трансформаторами, электродвигателями.

Энциклопедия «Техника». - М.: Росмэн . 2006 .

Смотреть что такое "магнитная лента" в других словарях:

- (magnetic tape) Пластиковая лента с магнитной поверхностью, на которую может наноситься информация. Она наносится как ряд магнитных точек, расположенных по длине ленты. Информация считывается, когда лента проходит перед считывающей/записывающей… … Словарь бизнес-терминов

магнитная лента - — [Е.С.Алексеев, А.А.Мячев. Англо русский толковый словарь по системотехнике ЭВМ. Москва 1993] Тематики информационные технологии в целом EN magnetic tapeMag tape … Справочник технического переводчика

У этого термина существуют и другие значения, см. Магнитная лента (крепёж). Катушка магнитной ленты Магнитная лента носитель информации в виде гибкой ленты, покрытой тонким магнитным слоем … Википедия

Носитель магнитной записи (См. Магнитная запись), представляющий собой тонкую гибкую ленту, состоящую из основы и магнитного рабочего слоя. Рабочие свойства М. л. характеризуются её чувствительностью при записи и искажениями сигнала в… … Большая советская энциклопедия

Носитель информации в виде гибкой пластмассовой ленты, покрытой тонким магнитным слоем. Информация на магнитной ленте фиксируется посредством магнитной записи. Применяется в магнитофонах, видеомагнитофонах и т. п. * * * МАГНИТНАЯ ЛЕНТА МАГНИТНАЯ… … Энциклопедический словарь - 135 магнитная лента (для ЭВМ): Машинный носитель данных, выполненный в виде ленты с намагничиваемым слоем и предназначенный для записи и хранения данных в виде участков с заданным направлением намагничивания

Ленты характеризуются тремя группами показателей: физико-механическими, магнитными и рабочими.

Основными физико-механическими свойствами лент являются: нагрузка, соответствующая текучести материала основы; остаточное относительное удлинение после снятия нагрузки, относительное удлинение при воздействии ударной нагрузки; адгезионная прочность; сабельность и коробление (сабельность определяется степенью отклонения отрезка ленты длиной 1 м, свободно уложенного на плоскую поверхность, от прямой линии, а коробление - степенью деформации поверхности ленты); тепло- и влагостойкость.

Прочностные характеристики магнитной ленты почти целиком определяются ее основой. Лавсановая основа, как правило, обеспечивает требуемые для ленты прочностные характеристики.

Сабельность и коробление - это виды деформации магнитных лент, возникающие из-за неправильной резки, сушки или намотки их в процессе производства, а также нарушений условий хранения. Следствием этих деформаций является плохое прилегание ленты к магнитной головке, что приводит к дефектам при записи и воспроизведении фонограммы.

Ниже приведены основные физико-механические характеристики для магнитной ленты шириной 3,81 мм на лавсановой основе толщиной 12 мкм:

Магнитные свойства лент характеризуются коэрцитивной силой (имеет значение в пределах от 20 до 80 кА/м для различных типов лент); остаточным магнитным потоком насыщения (5-10 нВб); намагниченностью насыщения (90 - 120 кА/м); остаточной намагниченностью насыщения (70 - 100 кА/м); относительной начальной магнитной проницаемостью (1,7 -2,2).

Основные магнитные свойства ленты можно определить по кривым намагничивания рабочего слоя ленты, которые имеют вид петель гистерезиса. На рисунке 4.2 изображены кривые намагничивания, относящиеся к трем различным составам рабочего слоя ленты на основе Fе 2 О 3 , СrО 3 и металлического порошка. Остаточная индукция является самой важной характеристикой магнитного материала ленты. Чем выше этот показатель, тем больше будет максимальный остаточный магнитный поток ленты и, следовательно, больше, при прочих равных условиях, максимально достижимое отношение сигнал/шум.

Характеристика намагничивания показывает, что "металлическая" лента способна обеспечить примерно двукратный выигрыш в уровне записанного сигнала по сравнению с хромдиоксидной и феррооксидной. "Металлические" ленты имеют минимальные искажения и широкий частотный диапазон, но для реализации этих характеристик требуются специальные головки, обеспечивающие создание существенно большей напряженности поля как при записи сигнала, так и при его стирании.

К основным рабочим характеристикам относятся: относительная чувствительность ленты и ее максимальный уровень; отношение сигнал/шум; отношение сигнал/эхо; частотный диапазон; стираемость.

Рис. 4.2. Кривые намагничивания лент с различными составами рабочего слоя: 1 - Fe 2 O 3 ; 2 - СrO 2 ; 3 - Me

Относительная чувствительность ленты - отношение чувствительности испытуемой ленты к чувствительности первичной типовой ленты. Чувствительность ленты характеризуется степенью ее намагниченности, которая определяется как отношение остаточного магнитного потока к низкочастотному полю головки, создаваемому полем записи. Чем выше чувствительность, тем меньшим коэффициентом усиления может обладать усилитель записи.

Первичные типовые ленты - это наиболее оптимальные по свойствам партии магнитных лент, выпускаемые ведущими фирмами -изготовителями. Они являются как бы эталоном, с которыми сравнивают параметры испытуемых лент при их оценке. Типовые ленты и их характеристики установлены МЭК - международной электротехнической комиссией.

Неравномерность чувствительности характеризуется колебаниями чувствительности по длине ленты и зависит в основном от неравномерности толщины рабочего слоя и концентрации в нем магнитного порошка, оседанием на рабочем слое продуктов износа ленты и пыли. В пределах одного рулона магнитной ленты неравномерность чувствительности не должна превышать ± 0,6 дБ.

Отношение сигнал-шум определяется отношением напряжения максимального воспроизводимого сигнала к напряжению шума ленты, намагниченной постоянным полем. У современных лент отношение сигнал/шум составляет 57 - 62 дБ.

Коэффициент третьей гармоники - отношение напряжения третьей гармоники воспроизводимого сигнала частотой 400 Гц к напряжению сигнала на выходе усилителя воспроизведения. Значение этого параметра обычно составляет 0,5 -3 %.

В 1898 году датчанин Вальдемар Поульсен продемонстрировал устройство для магнитной записи звука. На тот момент уже существовали фонографы конструкции Томаса Эдисона, на которых умещались десятки секунд записи речи. Для записи звука на фонографе игла наносит звуковую дорожку на сменном барабане. С этой же звуковой дорожки иглой снимают звук.

Телеграфон Поульсена внешне похож: у него тоже есть вертикальный барабан, но из стальной проволоки. На записывающую головку подаётся электрический сигнал, носитель движется с постоянной скоростью около головки и на нём остаётся намагниченность, соответствующая сигналу. Для проигрывания нужна головка воспроизведения, которая проходит и регистрирует изменения магнитного поля проволоки, а затем преобразует их в электрический сигнал. В 1900 году на проволоке остался голос императора Австрии Франца Иосифа I - на сегодня одна из старейших доживших до наших дней магнитных аудиозаписей. В последующем телеграфоны продавались как устройства записи речи для быта, для развлечения и в качестве диктофона.

Конечно, устройство из позапрошлого века обладало своими особенностями. К примеру, у изобретения Поульсена усилителя сигнала не было, поэтому звук нужно было слушать в наушниках. Качество записи было лишь незначительно выше, чем у механических фонографов. Но принципы функционирования телеграфона остались ровно теми же, что и у устройств куда сложнее его. Эти устройства научились записывать звук высокого качества, данные и даже видео. Для этого инженерам пришлось решить не один десяток проблем.

Первые линейные попытки

В 1928 году Фриц Пфлеймер изобрёл новый тип носителя. На длинную полоску бумаги они нанёс порошок оксида железа Fe 2 O 3 - это вряд ли могло напомнить тёмно-коричневую плёнку аудиокассет. Магнитная лента обрела свои очертания в результате дальнейшей работы немецкой компании электроники AEG и химического гиганта BASF . Хотя всё это происходило до Второй мировой, за пределы Германии новинка вышла лишь в качестве трофейных образцов. До этого были обрывочные сведения, вызванные режимом секретности.

Союзники получали в своё распоряжение немецкие «магнетофоны» и быстро улучшали технологии аудиозаписи, добавляли возможности стереозвука и повышали общее качество технологии. О преимуществах магнитной записи звука они догадывались давно: немецкие радиопередачи, повторно транслируемые в записи, качеством почти никак не отличались от своих оригинальных исполнений.

AEG Magnetophon Tonschreiber B с немецкой радиостанции, собран после 1942.

Студии звукозаписи, которые до этого всё ещё писали на механические мастер-диски, быстро оценили преимущества новинки. Двадцать лет, 1945 по 1965 года, стандартом в студиях была лента. Наступила магнитная эра. Можно было записывать треки длиннее, чем раньше, комбинировать записи нескольких разных людей. Магнитная лента позволяла собрать запись каждого из инструментов в их самом удачном качестве в единую форму. У звуковиков в работе появилась пластичность, которая была доступна разве что в монтаже кино.

На магнитную ленту пытались записывать и видеосигнал. На тот момент киноплёнка была единственным носителем видео. Даже для телевидения сигнал . Аппараты, по сути, были камерой, телевизором и специальной системой синхронизации скачкового механизма. Запись телесигнала была нужна даже не для далёких потомков, а для ретрансляции телесигнала в других часовых поясах. К 1954 году телеиндустрия потребляла плёнки больше, чем все студии Голливуда.

Логично попробовать приспособить новый перезаписываемый носитель под видео - в чём-то оно довольно похоже на аудиосигнал. Одно различие мешало. Полоса частот у аналогового телесигнала куда шире, чем у звука - 5-6 мегагерц и выше против различаемых человеческим звуком 20 килогерц.

Если пустить ленту на обычной скорости аудиозаписи и попытаться записать телесигнал, то ничего хорошего не получится. Записывающая головка создаёт меняющееся магнитное поле, и частицы пыли намагничиваются соответствующим образом. Лента протягивается на постоянной скорости, затем намагничивается следующая крошечная полоска частиц. Но если магнитное поле меняется слишком быстро, то частицы будут намагничены в случайном направлении.

Пропускная способность магнитной ленты связана со скоростью: чем выше частота сигнала, тем выше должна быть скорость ленты. То есть «в лоб» проблему можно решить, пропуская ленту быстрее. В этом направлении работали первые попытки записать телевизионный сигнал на магнитную ленту.

Одной из таких попыток была машина Vision Electronic Recording Apparatus (VERA), разрабатываемая «Би-Би-Си» с 1952 года. Опасная стальная лента наматывалась на 21-дюймовые (53,5 см) барабаны. Она проходила более 5 метров в секунду (200 дюймов). Для безопасности вся машина была заключена в специальный корпус на случай, если что-то разлетится при работе. Как и многие специализированные установки того времени, машина выглядела как большой стенд с множеством оборудования. При этом VERA могла записывать всего 15 минут 405-строчного телесигнала.

Чем-то похожим занималась американская RCA. К 1953 году была достигнута запись цветного и чёрно-белого телевидения на, соответственно, полудюймовую (12,7 мм) и четвертьдюймовую (≈6 мм) плёнку. Для цветного сигнала на плёнку писали пять параллельных дорожек: красная, голубая, зелёная составляющая, синхронизация и звук. Для чёрно-белой нужно было лишь две дорожки: одноцветная картинка и звук. Скорость ленты составляла более 9 метров (360 дюймов) в секунду.

В 1958 году после лет доработки аппарат VERA демонстрируют на телевидении. На тот момент установка уже устарела: американская Ampex в 1956 году показала коммерчески доступный видеомагнитофон, который тратил куда меньше магнитной ленты. Для этого нашли другой способ записи.

Поперечно-строчная запись

Понятно, что для записи видео на магнитную плёнку нужно движение, но без неосуществимо быстрой промотки. Для этого головки записи разместили на барабане, быстро вращающемся перпендикулярно направлению движения ленты.

Таким образом головки оставляют на ленте последовательность поперечных параллельных строчек с сигналом в частотной модуляции. Так можно использовать почти всю ширину, оставляя на боках немного места для вспомогательной информации. В результате магнитную ленту можно пропускать с адекватной скоростью, а головки движутся достаточно быстро для записи информации.

Для воспроизведения с плёнки нужна синхронизация, метки которой пишутся на этой же ленте обычными, невращающимися головками. Обычные головки пишут аудиодорожку. На практике запись осуществлялась на двухдюймовую (50,8 мм) ленту формата Quadruplex (Квадраплекс). Как следует из названия, на вращающемся барабане размещались четыре головки. Барабан вращался со скоростью 14 440 (NTSC) или 15 000 (PAL) оборотов в минуту. На одной бобине умещалось 90 минут видеозаписи.

Подобную технологию записи изобрели в относительно небольшой на тот момент американской компании Ampex, основанной эмигрантом российского происхождения Александром Матвеевичем Понятовым. VRX-1000 стал первым коммерчески успешным видеомагнитофоном. Его разработка началась ещё в октябре 1951, а готовый вариант был представлен лишь в 1956 году.

Одна из первых демонстрацией выглядела как запись всех присутствующих на плёнку в течение примерно двух минут, перемотка и демонстрация на экране телевизора картинки. Во время проигрывания повисла абсолютная тишина, затем начались бурные овации.

VRX-1000 Mark IV стоил 50 000 долларов (порядка 450 тысяч $ сегодня), каждая бобина разработанного Ampex формата Quadruplex обходилась в 300 долларов (≈2700 $ в 2016). При этом плёнка стиралась уже через 30 использований. Очевидно, что первыми покупателями были крупные телестудии.

Наклонно-строчная запись

Поперечно-строчная видеозапись имела серьёзные недостатки. К примеру, воспроизводить видео замедленно или сделать стоп-кадр было невозможно. Каждая из видеодорожек представляла из себя лишь часть картинки. Для NSTC каждый кадр требовал 16 дорожек, для PAL - 20. Лишь при воспроизведении с нормальной скоростью получалась различимая картинка. Кстати, если у четырёх головок на барабане были малейшие различия, они проявлялись на картинке. Монтаж стандарта Q вызывал трудности: была нужна точная синхронизация. Ленту монтировали так же, как и обычную киноплёнку: её разрезали и склеивали. Лишь позже появились специальные аппараты для монтажа.

Учёбный фильм «Би-Би-Си» о видеомонтаже на магнитофоне с двухдюймовой лентой.

Системы с наклонно-строчной записью были лишены этих проблем. Как и следует из названия, в них вращающийся барабан с головками формирует строчки на ленте под наклоном. Если обернуть вращающийся барабан лентой почти полностью, длинная строчка будет вмещать целый кадр. При остановке движения ленты он будет продолжать считываться, давая эффект стоп-кадра. Если проматывать вперёд или назад, то на экране тоже будет картинка.

Сравнение систем с поперечно-строчной и наклонно-строчной записью.

Тот же эффект можно достичь, если обернуть лентой лишь половину барабана, но использовать две головки - всё так же один оборот барабана будет означать считывание или запись одного кадра. В дальнейшем число головок только увеличивалось для добавления высококачественного звука или для уменьшения размера барабана.

Портативный видеомагнитофон Sony BVH-500 для магнитной ленты формата C шириной 1 дюйм и его нормальный шум работы с открытой крышкой. В левом нижнем углу заметен крупный барабан со считывающими головками.

И у этого метода записи были свои проблемы. Магнитная лента иногда незначительно растягивается, скорость вращения отдельных элементов варьируется, меняется угол работы барабана относительно дорожек ленты, а иногда магнитофон и вовсе начинает жевать ленту. Магнитофоны требовали высокой точности исполнения и, в ответственных ситуациях, дублирования.

Бытовая доступность

Для контакта видеоголовок с двухдюймовой лентой в устройствах поперечно-строчной записи нужен вакуумный прижим, а газовые подшипники требуют компрессор. Представить себе огромную шумящую установку в быту обычного человека сложно. Поэтому для бытовых видеомагнитофонов использовали только наклонно-строчную запись.

Ampex VR-2000. Поддержка цвета и перемотки путём записи видео на специальный жёсткий диск HS-100 массой 2,3 кг частотой вращения 60 (NTSC) или 50 (PAL) оборотов в минуту. На диск можно было записать 30 (установка для NTSC) или 36 (для PAL) секунд видео. Затем видео можно было ещё раз воспроизвести в обычной скорости, в замедленном виде или вообще остановить.

Кроме этих проблем обывателю вряд ли захочется возиться с магнитной лентой. Поэтому нет ничего удивительного в том, что популярность получили кассетные системы, где в режиме нормального функционирования пользователь никогда не касается ленты. Магнитофоны сами оборачивают ленту около головок.

Sony CV-2000 на полудюймовую ленту, один из первых видеомагнитофонов для домашнего использования. Заметна та сложность, которую вызывает обращение с лентой.

В семидесятых обычный человек впервые мог выбрать, что хочет смотреть он , а не довольствоваться доступным только в кино и по телевидению. Впервые появились возможности для нелицензионного копирования и записи показываемого по ТВ. Появились первые форматы видеокассет: квадратная коробочка VCR, вставляемая в N1500 фирмы Philips и быстро почивший Cartrivision.

К середине семидесятых на передний план вышли разработанный Sony формат Betamax и VHS от JVC. За этим последовала обширная война форматов, конкурентное противостояние двух проприетарных способов записи видео за звание общепризнанного. Каждая из кассет обладала своими преимуществами и недостатками. Betamax давал незначительно лучший формат картинки, но на обычном телевизоре разница с VHS практически не ощущалась. На VHS можно было записывать куда больше видео: 120, 240 минут или даже больше против часа и более у Betamax.

При всех достоинствах Betamax покупателей чаще всего интересовала доступность. В итоге большую долю рынка получил тот формат, который уже на момент релиза позволял записать почти любой фильм, поддерживался многими производителям по лицензии и был дешевле для своего покупателя. Betamax до конца существования так и оставался нишевым продуктом. До начала двухтысячных в гостиной будут править видеокассеты VHS.

Часть из них попадала за «железный занавес». Порядок Советского Союза накладывал множество интересных ограничений на жизнь обычных граждан. К примеру, доступ к копировальным аппаратам документов был

Магнитная лента

Катушка магнитной ленты

Магни́тная ле́нта - носитель информации в виде гибкой ленты, покрытой тонким магнитным слоем. Информация на магнитной ленте фиксируется посредством магнитной записи. Устройства для записи звука и видео на магнитную ленту называются соответственно магнитофон и видеомагнитофон . Устройства для хранения компьютерных данных на магнитной ленте называется стример .

Магнитная лента произвела революцию в вещании и записи. Вместо прямых эфиров в телевизионном и радиовещании стало возможным производить предварительную запись программ для последующего воспроизведения. Первые многодорожечные магнитофоны позволяли производить запись на несколько раздельных дорожек от различных источников, а затем впоследствии сводить их в конечную запись с наложением необходимых эффектов. Также развитию компьютерной техники послужила возможность сохранения данных на длительный период с возможностью быстрого доступа к ним.

Звукозапись

Магнитная лента была разработана в 1930-е годы в Германии при сотрудничестве двух крупных корпораций: химического концерна BASF и электронной компании AEG при содействии немецкой телерадиовещательной компании RRG.

Видеозапись

Видеокассета VHS

Первый в мире видеомагнитофон был представлен фирмой Ampex 14 апреля 1956 года. Небольшая компания, основанная русским эмигрантом Александром Матвеевичем Понятовым в Калифорнии, смогла сделать настоящий прорыв в технологии видеозаписи изобретя поперечно-строчную видеозапись и применив систему с вращающимися головками. Они использовали ленту шириной 2 дюйма (50,8 мм), которая наматывалась на бобины - так называемый формат Q (Quadruplex). 30 ноября 1956 года – Си-Би-Эс впервые использовала "Ампэкс" для отсроченного выпуска в эфир программы новостей. Видеомагнитофоны произвели настоящую технологическую революцию на телецентрах.

В 1982 году Sony выпустила систему Betacam . Частью этой системы была видеокамера , которая впервые в одном устройстве объединяла и телевизионную камеру и записывающее устройство. Между камерой и видеомагнитофоном не было кабелей, таким образом, видеокамера давала значительную свободу оператору. В Betacam используется 1/2" кассеты. Он быстро стал стандартом для производства теленовостей и для студийного видеомонтажа .

В 1986 году Sony представила первый цифровой формат видеозаписи , стандартизованный SMPTE , это положило началу эры цифровой видеозаписи. Наиболее распространенным бытовым форматом цифровой видеозаписи стал формат , представленный в 1995 году .

Хранение данных

Кассета QIC-80

Магнитная лента была впервые использована для записи компьютерных данных в 1951 году в компании Eckert-Mauchly Computer Corporation на ЭВМ UNIVAC I. В качестве носителя использовалась тонкая полоска металла шириной 12,65 мм, состоящая из никелированной бронзы (называемая Vicalloy). Плотность записи была 128 символов на дюйм (198 микрометров / символ) на восемь дорожек.

В 1964 году семейства IBM System/360 , в фирме IBM был принят стандарт 9-дорожечной ленты с линейной записью, который впоследствии распространился также в системах других производителей и широко использовался до 1980-х годов.

В домашних персональных компьютерах 1970-х и начала 1980-х годов (вплоть до середины 1990-х) в качестве основного внешнего запоминающего устройства во многих случаях использовался обычный бытовой магнитофон и компакт-кассета.

В 1989 году компаниями Hewlett-Packard и Sony на базе аудиоформата DAT был разработан формат хранения данных DDS (англ. Digital Data Storage ).

В 1990-е годы для систем резервного копирования персональных компьютеров были популярны стандарты QIC-40 и QIC-80, использовавшие небольшие кассеты физической ёмкостью 40 и 80 Мбайт соответственно.

Примечания

Ссылки

Владимир Островский Истоки и триумф магнитной звукозаписи // «625» : журнал. - 1998. - № 3.
Валерий Самохин, Наталия Терехова Формату VHS - 30! // "625" : журнал. - 2006. - № 8.

Wikimedia Foundation . 2010 .