Введение
Кассетный магнитофон – это тип устройства для воспроизведения и записи аудиокассет, не имеющий встроенного усилителя мощности или динамиков и служащий преимущественно в качестве механизма проигрывания/записи. Он может быть частью автомобильной развлекательной системы, портативной мини-системы или домашней компонентной системы. В последнем случае он также называется компонентным кассетным проигрывателем или просто компонентным проигрывателем. Магнитофон – это более общее понятие для обозначения устройства, которое обычно имеет встроенный усилитель мощности и либо встроенный динамик, либо поставляется в комплекте с динамиком.
A cassette deck is a type of tape machine for playing and recording audio cassettes that does not have a built in power amplifier or speakers, and serves primarily as a transport. It can be a part of an automotive entertainment system, a part of a portable mini system or a part of a home component system. In the latter case it is also called a component cassette deck or just a component deck. A tape recorder is a more generic term to identify a device that usually has a self contained power amplifier and either has a built in speaker or comes packaged with one.
Происхождение
Первым потребительским магнитофоном, использовавшим катушку с лентой, постоянно размещенную в небольшом съемном картридже, был магнитофон RCA, появившийся в 1958 году как предшественник кассетного формата. В то время энтузиасты часто использовали ленточные магнитофоны, но они требовали больших отдельных катушек и лент, которые нужно было вручную продевать в механизм, что делало их менее доступными для обычного потребителя. Компании RCA и Bell Sound обе пытались коммерциализировать картриджный формат, но несколько факторов затормозили его распространение, включая меньшую, чем заявлялось, доступность записей в каталоге предварительно записанных носителей, задержки в налаживании производства и конструкцию, которая не считалась аудиофилами по-настоящему высококачественной. "Компактная кассета" (торговая марка Philips) изначально позиционировалась как устройство, предназначенное исключительно для портативных диктофонов для записи речи. Ширина ленты составляла 1/8 дюйма (фактически 0,15 дюйма, 3,81 мм), а скорость ленты – 1,875 дюйма (4,8 см) в секунду, что обеспечивало явно не Hi-Fi частотную характеристику и довольно высокий уровень шума. Первые магнитофоны предназначались для диктовки и журналистов и обычно представляли собой портативные устройства с батарейным питанием, встроенными микрофонами и автоматическим управлением усилением при записи. К середине 1970-х годов качество звука магнитофонов улучшилось, и кассетный магнитофон с ручными регуляторами уровня и VU-метрами стал стандартным компонентом домашних Hi-Fi систем. Dolby B использует объемную компрессию высоких частот для усиления низкоуровневой информации на высоких частотах до 9 дБ, уменьшая их (и шипение) при воспроизведении. Ленты CrO2 использовали другие настройки смещения и эквализации для снижения общего уровня шума и расширения высокочастотного диапазона. Вместе они впервые обеспечили полезную плоскую частотную характеристику выше 15 кГц. Эта модель была основана на механизме верхней загрузки Nakamichi, который вскоре был заменен моделью 201 с более надежным транспортом, изготовленным компанией Wollensak, подразделением 3M, который обычно использовался в аудиовизуальных приложениях. Обе модели оснащались необычным единым VU-метром, который можно было переключать между каналами или отображать информацию для обоих каналов одновременно. Модель 200 имела органы управления транспортом в стиле клавиш фортепиано, а модель 201 – отличительную комбинацию отдельного рычага для перемотки/быстрой перемотки вперед и большой кнопки воспроизведения/остановки, как на коммерческих ленточных магнитофонах того времени. Большинство производителей приняли стандартный формат верхней загрузки с клавишными органами управления, двумя VU-метрами и регуляторами уровня в виде ползунков. Существовало множество конфигураций, которые привели к следующему стандартному формату в конце 1970-х годов – передней загрузке (см. основное изображение), с кассетным отсеком с одной стороны, двумя VU-метрами с другой и, позднее, с двойными кассетными деками с VU-метрами посередине. Механические органы управления были заменены электронными кнопками, управляющими электромагнитными механизмами, хотя в недорогих моделях сохранялись механические органы управления. Некоторые модели могли осуществлять поиск и подсчет промежутков между песнями.
Широкое распространение
Кассетные деки вскоре получили широкое распространение и разрабатывались для различных целей: профессионального использования, домашних аудиосистем, мобильного применения в автомобилях, а также портативных рекордеров. С середины 1970-х до конца 1990-х кассетная дека была предпочтительным источником музыки в автомобиле. Как и 8-трековая кассета, она была относительно нечувствительна к движению транспортного средства, но имела меньший флаттер ленты, а также очевидные преимущества в меньшем физическом размере и возможности быстрой перемотки вперед и назад. Значительный импульс популярности кассет был дан выпуском в 1979 году Sony Walkman – "персонального" кассетного плеера, специально разработанного как ультракомпактный "носимый" музыкальный источник, предназначенный исключительно для наушников. Хотя подавляющее большинство проданных впоследствии плееров не были продукцией Sony, название "Walkman" стало синонимом этого типа устройств. Кассетные деки в конечном итоге производились почти всеми известными брендами в области домашней и профессиональной аудиотехники, причём каждая компания предлагала модели очень высокого качества.
Улучшение производительности и дополнительные функции
Кассетные деки достигли пика своей производительности и сложности к середине 1980-х годов. Деки от таких компаний, как Nakamichi, Revox и Tandberg, включали в себя передовые функции, такие как несколько головок и двухвальцовый привод с отдельными двигателями для катушек. Деки с автоматическим переключением сторон стали популярными и являлись стандартным оборудованием для большинства автомобильных аудиосистем заводской установки.
Интегрированные системы снижения шума - Dolby B, C и S
Система шумоподавления Dolby B сыграла ключевую роль в достижении низкого уровня шума на сравнительно медленных и узких кассетных лентах по сравнению с технологией магнитофонных катушек. Она работает путем усиления высоких частот при записи, особенно тихих высокочастотных звуков, с последующим соответствующим ослаблением высоких частот при воспроизведении. Это снижает высокочастотный шум (шипение) примерно на 9 дБ. Усовершенствованные версии включали Dolby C (с 1980 года) и Dolby S. Однако из этих трех систем только Dolby B получила широкое распространение в автомобильных магнитолах.
Интеграция цифровой электроники, с 1980-х годов
В рамках цифровой революции продолжающееся развитие электронных технологий снизило стоимость цифровых схем настолько, что их стало возможно применять в потребительской электронике. Применение такой цифровой электроники к кассетным декам является ранним примером мехатронного дизайна, который направлен на улучшение механических систем с помощью электронных компонентов для повышения производительности, увеличения гибкости системы или снижения стоимости. Включение логических схем и соленоидов в механизмы транспортировки и управления кассетных дек, часто называемое "логическим управлением", отличалось от более ранних систем управления "как клавиши фортепиано" и механических тяг. Одной из целей использования логических схем в кассетных деках или магнитофонах было минимизировать повреждение оборудования при неправильных действиях пользователя за счет включения предохранительных механизмов в систему транспортировки и управления. Подобное поведение, обеспечивающее безопасность, было описано в обзоре Джулианом Хиршем конкретной кассетной деки с логическим управлением. Примеры предохранительных механизмов, реализованных в деках с логическим управлением, включают: механизм, предназначенный для защиты внутренних компонентов от повреждений при заклинивании ленты или двигателя, механизм, предотвращающий неправильную намотку ленты, и другие. Некоторые деки с логическим управлением были разработаны с использованием сенсорных кнопок или пульта дистанционного управления, среди других функций, позиционируемых как удобные. В автомобильной аудиоиндустрии было разработано полное логическое управление с целью миниатюризации, чтобы кассетная дека занимала меньше места на приборной панели.
Dolby HX Pro для более высоких уровней записи на том же материале ленты
Bang & Olufsen разработали систему расширения динамического диапазона HX Pro совместно с Dolby Laboratories в 1982 году. Она применялась во многих высококлассных магнитофонах. HX Pro снижает высокочастотный предвзятый сигнал во время записи, когда записываемый сигнал содержит большое количество высоких частот. Такой сигнал обладает способностью к самопредвзятости. Уменьшение уровня предвзятого сигнала позволяет записывать полезный сигнал на более высоком уровне без насыщения магнитной ленты, тем самым увеличивая динамический диапазон или максимальный уровень записи. В некоторых магнитофонах использовались микропроцессорные программы для автоматической регулировки смещения и калибровки уровня записи.
Прогресс в области материалов для ленты
Были разработаны новые составы магнитной ленты. Диоксид хрома (обозначаемый как CrO2 или Тип II) стал первой лентой, разработанной для расширенного высокочастотного диапазона, но требовал более высокого предвзятия (bias). Позже, с определением стандарта IEC Type II, также были введены иные настройки эквалайзера для снижения шума, что привело к некоторой потере расширения на верхних частотах аудиоспектра. Вскоре появились более качественные кассетные магнитофоны с переключателем типа ленты. В последующих моделях были внедрены кодированные отверстия в кассете для автоматического определения типа ленты. Считалось, что диоксид хрома ускоряет износ головок, поэтому компании TDK и Maxell адаптировали феррические составы, легированные кобальтом, для имитации свойств CrO2. Компания Sony ненадолго экспериментировала с FerriChrome (Тип III), который заявлялся как сочетающий лучшие качества обоих типов; однако некоторые утверждали, что это не так, поскольку верхний слой Cr быстро изнашивался, фактически сводя этот тип к Fe. Современные магнитофоны обеспечивают наилучший частотный отклик и динамический диапазон при использовании металлических лент (IEC Type IV), для записи которых требуется еще более высокое предвзятие, хотя воспроизведение возможно и в режиме II, поскольку эквализация остается прежней.
Эффекты, достигнутые технологическим развитием
При всех этих улучшениях лучшие устройства могли записывать и воспроизводить полный звуковой спектр от 20 Гц до более 20 кГц (хотя это обычно указывалось в 10, 20 или даже 30 дБ, а не на максимальном уровне выходной мощности), с вау-флаттером менее 0,05% и очень низким уровнем шума. Качественная запись на кассете могла соперничать по звучанию со средним коммерческим CD, хотя качество фабричных кассет общественностью оценивалось как более низкое, чем можно было достичь при качественной домашней записи. В 1981 году призыв к улучшению качества звука прозвучал, что удивительно, от главы Tower Records, Расса Соломона. На заседании розничного консультативного комитета Национальной ассоциации продавцов музыкальных записей (NARM) в Карлсбаде, Калифорния, Соломон продемонстрировал две записи трека Santana: одну, записанную им лично, и фабричную кассету от Columbia Records. Он использовал этот прием, чтобы продемонстрировать то, что он назвал «эффектом туннеля» в звуковом диапазоне фабричных кассет, и прокомментировал репортеру Сэму Сазерленду, написавшему новостную статью для журнала Billboard:
«Покупатель, разбирающийся в качестве звука, делает записи сам». «Они не будут удовлетворены «эффектом туннеля» фабричных кассет. А пользователи домашних магнитофонов вообще не покупают фабричные кассеты». Однако, по мнению Соломона, хотя в магазинах Tower наблюдается значительный рост продаж чистых кассет, продажи фабричных кассет увеличились всего на 2–3%. По оценкам, 15% от общего объема продаж кассет сети сейчас приходится на пустые кассеты, «похоже, что наши дополнительные продажи кассет достанутся компаниям TDK, Maxell и Sony, а не вам», – заключил он. Billboard, том 93, № 38, 26 сентября 1981 г.
Уменьшение шума и точность
Для повышения точности звука использовались различные схемы шумоподавления и другие технологии, причём Dolby B была практически универсальной как для предварительно записанных кассет, так и для домашних записей. Dolby B была разработана для устранения высокочастотного шума, свойственного кассетным лентам, и в сочетании с улучшениями в составе ленты помогла кассетам завоевать признание как носитель высокого качества. В то же время Dolby B обеспечивала приемлемую производительность при воспроизведении на магнитофонах, не оснащённых схемой Dolby, что делало её использование оправданным при наличии такой возможности. Основной альтернативой Dolby была система шумоподавления dbx, достигавшая высокого отношения сигнал/шум, но практически невоспроизводимая на магнитофонах без схемы декодирования dbx. Компания Philips разработала альтернативную систему шумоподавления, известную как Dynamic Noise Limiter (DNL), которая не требовала обработки ленты во время записи; она также легла в основу более поздней системы DNR. Позднее Dolby представила системы шумоподавления Dolby C и Dolby S, обеспечивавшие более высокий уровень подавления шума; Dolby C стала распространённой на высококачественных магнитофонах, но Dolby S, выпущенная в период снижения продаж кассет, не получила широкого распространения. Она лицензировалась только для использования на магнитофонах высокого класса, оснащённых двумя двигателями, тремя головками и другими усовершенствованиями. Расширитель динамического диапазона Dolby HX Pro обеспечивал улучшенную высокочастотную характеристику за счёт регулировки неслышимого предмагничивания во время записи сильных высокочастотных звуков, которые сами оказывали влияние на предмагничивание. Разработанная компанией Bang & Olufsen, она не требовала декодера для воспроизведения. Поскольку B&O владела патентными правами и взимала лицензионные сборы, многие другие производители воздерживались от её использования. Другие усовершенствования для повышения качества кассет включали DYNEQ от Tandberg, adres [ja] от Toshiba и High Com от Telefunken, а на некоторых магнитофонах высокого класса – автоматическую регулировку предмагничивания, точную настройку тональной головки и (иногда) регулировку азимута головки, как, например, в моделях Tandberg TCD 330 и TCD 340A. К концу 1980-х годов, благодаря этим улучшениям в электронике, материале ленты и технологиях производства, а также значительному повышению точности изготовления кассетного корпуса, головок и механизма транспортировки, качество звука на аппаратуре от ведущих производителей значительно превзошло первоначальные ожидания от этого носителя. На подходящем аудиооборудовании кассеты могли обеспечить очень приятное звучание. Высококлассные кассетные магнитофоны могли достигать частотной характеристики 15 Гц – 22 кГц ±3 дБ с отклонением скорости вращения (wow and flutter) менее 0,022% и отношения сигнал/шум до 61 дБ (для ленты типа IV без шумоподавления). При использовании шумоподавления типичные показатели отношения сигнал/шум составляли 70–76 дБ с Dolby C, 80–86 дБ с Dolby S и 85–90 дБ с dbx. Многие обычные слушатели не могли различить компакт-кассету и компакт-диск. С начала 1980-х годов качество предварительно записанных кассет начало значительно улучшаться. В то время как Dolby B уже широко использовалась в 1970-х годах, предварительно записанные кассеты дублировались на ленту довольно низкого качества (часто) на высокой скорости и не могли сравниться по качеству со звуком с высококачественных виниловых пластинок. Однако такие системы, как XDR, в сочетании с использованием более качественной ленты (например, диоксида хрома, но обычно записываемой таким образом, чтобы воспроизводиться в стандартной позиции 120 мкс), и частое использование Dolby HX Pro, сделали кассеты жизнеспособным вариантом высокого качества, более портативным и менее требовательным в обслуживании, чем виниловые пластинки. Кроме того, оформление обложки, которое ранее обычно ограничивалось одним изображением обложки LP вместе с минимальным количеством текста, стало адаптироваться и к кассетам, с раскладывающимися вкладышами с текстами песен или либретто и разворотными обложками, ставшими обычным явлением. Некоторые компании, такие как Mobile Fidelity, выпускали аудиофильские кассеты в 1980-х годах, которые записывались на высококачественную ленту и дублировались на премиальном оборудовании в реальном времени с цифрового мастер-диска. В отличие от аудиофильских виниловых пластинок, которые продолжают привлекать поклонников, эти кассеты потеряли актуальность после распространения компакт-дисков. Почти все кассетные магнитофоны оснащены MPX-фильтром для улучшения качества звука и отслеживания системы шумоподавления при записи с FM-стереовещания. Однако во многих, особенно более дешевых магнитофонах, этот фильтр нельзя отключить, из-за чего частотная характеристика при записи/воспроизведении в этих магнитофонах обычно ограничена 16 кГц. В других магнитофонах MPX-фильтр можно включать или выключать независимо от переключателя Dolby. В некоторых других магнитофонах фильтр выключен по умолчанию, и возможность его включения или выключения предоставляется только при активации Dolby; это предотвращает использование MPX-фильтра, когда он не требуется.
Системы развлечений в автомобиле
Ключевым элементом успеха кассеты было ее использование в автомобильных развлекательных системах, где небольшой размер ленты был значительно удобнее, чем у конкурирующей 8-трековой картриджной системы. Кассетные проигрыватели в автомобилях и для домашнего использования часто были интегрированы с радиоприемником. Автомобильные кассетные проигрыватели первыми получили функцию автоматического реверса ("автореверса") – автоматического изменения направления ленты в конце каждой стороны, что позволяло воспроизводить кассету непрерывно без ручного вмешательства. Вскоре эта функция появилась и в домашних кассетных магнитофонах. Были разработаны адаптеры для кассетных лент, позволяющие подключать современные медиаплееры к существующим кассетным декам, особенно в автомобилях, которые обычно не оснащены входными разъемами. Эти устройства не подвержены проблемам с приемом, характерным для систем на основе FM-передатчиков, используемых для воспроизведения медиаплееров через FM-радио, хотя использование поддерживаемых частот FM-передатчиков, не задействованных коммерческими радиостанциями в данном регионе (например, частот ниже 88,1 МГц в США), в некоторой степени решает эту проблему.
Содержание
Кассетные устройства нуждаются в регулярном обслуживании, так как магнитная лента находится в физическом контакте с магнитной головкой и другими металлическими частями механизма магнитофона. Без регулярного обслуживания ухудшается высокочастотный отклик устройства. Одна из проблем возникает, когда частицы оксида железа (или аналогичных веществ) с ленты застревают в магнитной головке. В результате, головки требуют периодической очистки для удаления этих частиц. Металлический прижимной ролик и резиновый валик могут покрываться этими частицами, что приводит к менее точному протягиванию ленты через головку. Это, в свою очередь, вызывает смещение азимута ленты относительно головки, проявляющееся в нечёткости высоких частот, как если бы головка была неправильно установлена. Для очистки головок подходят изопропиловый и денатурированный спирт. Магнитные головки и другие металлические компоненты тракта ленты (например, втулки и прижимные ролики) могут со временем намагничиваться и требовать демагнетизации (см. Демагнетизатор для кассет).
Снижение популярности
Ожидалось, что продажи аналоговых кассетных магнитофонов быстро сократятся с появлением компакт-дисков и других технологий цифровой записи, таких как цифровые аудиоленты (DAT), MiniDisc и записывающие устройства CD-R. Компания Philips ответила разработкой цифровой компакт-кассеты – системы, обеспечивающей обратную совместимость с существующими аналоговыми кассетами для воспроизведения, однако она не смогла завоевать значительную долю рынка и была снята с производства. Одной из причин, по которой цифровые форматы записи, такие как DAT, не получили широкого распространения, был страх правообладателей контента, что возможность создания высококачественных копий нанесет ущерб продажам защищенных авторским правом записей. Быстрый переход не состоялся, и компакт-диски и кассеты успешно сосуществовали почти 20 лет. Способствовать этому могло и то, что ранние CD-плееры не всегда надежно считывали диски с повреждениями поверхности и не предлагали функции защиты от пропусков при воспроизведении в условиях вибрации, например, в автомобилях или на природе. Раннее оборудование для воспроизведения CD также, как правило, было дороже кассетного оборудования аналогичного качества и не поддерживало функцию записи. Многие домашние и портативные развлекательные системы поддерживали оба формата и часто позволяли записывать CD на кассету. Распространение недорогих полностью цифровых портативных музыкальных систем на основе MP3, AAC и подобных форматов, в конечном итоге, привело к упадку кассетных магнитофонов. По состоянию на 2020 год, Marantz, Teac и Tascam – одни из немногих компаний, которые все еще производят кассетные магнитофоны в относительно небольших количествах для профессионального использования и узкоспециализированных рынков. К концу 1990-х годов автомобили оснащались развлекательными системами, поддерживающими как кассеты, так и компакт-диски. К концу 2000-х годов автомобилей с кассетными магнитофонами практически не предлагалось. Последней моделью автомобиля в США, в которой был установлен кассетный проигрыватель в заводской комплектации, был Lexus SC 430 2010 года выпуска. Поскольку радиоприемники стали тесно интегрированы в приборные панели, многие автомобили даже не имели стандартных отверстий для установки кассетных проигрывателей сторонних производителей. Несмотря на снижение производства кассетных магнитофонов, эти устройства по-прежнему ценятся некоторыми. Людям с нарушениями зрения и пожилым людям зачастую очень сложно освоить новые цифровые технологии по сравнению с кассетным форматом. Кассеты не подвержены царапинам при обращении (хотя открытая магнитная лента может растянуться при прикосновении), и воспроизведение начинается с того места, где оно было остановлено (хотя некоторые современные MP3-плееры предлагают функцию сохранения позиции воспроизведения в электронном виде). Кассеты также можно перезаписывать многократно (хотя некоторые твердотельные цифровые рекордеры теперь предлагают такую функцию). Сегодня большинство людей не считают кассетные магнитофоны ни самыми универсальными, ни самыми высококачественными устройствами для записи звука, поскольку даже недорогие CD- или цифровые аудиоплееры могут воспроизводить широкий диапазон частот без изменения скорости. Многие современные бюджетные кассетные магнитофоны не имеют переключателя типа ленты для установки оптимальных параметров смещения и эквализации, чтобы в полной мере использовать расширенный частотный диапазон кассет типа II [High Bias] и типа IV [Metal Bias]. Кассеты по-прежнему популярны для аудиовизуальных приложений. Некоторые CD-рекордеры, особенно предназначенные для делового использования, включают в себя кассетный магнитофон, позволяющий записывать на оба носителя встречи, церковные проповеди и аудиокниги.