2. Теоретичні основи відео і аудіотехніки

2.1. Фізичні основи магнітного запису електричних сигналів звуку і зображення Магнітний запис звуку

Магнітним записом називається запис електричних сигналів на магнітні носії інформації, до яких слід віднести:

• магнітні диски;

• магнітні стрічки;

• магнітний дріт і т.д.

Принцип магнітного запису електричних сигналів заснований на зміні намагніченості магнітного носія інформації за законом записуваного електричного сигналу.

Даний принцип реалізується таким чином: є|наявний| перетворювач записуваних електричних сигналів в магнітний потік Фс|, що змінюється за даним законом. Такі перетворювачі називаються магнітними головками|голівками| (МГ). Повз магнітну головку|голівки| з|із| постійною швидкістю протягується|простягається|, наприклад, магнітна стрічка (МС|) (мал. 1). Магнітний потік Фс| перетинає магнітний шар МС| і намагнічує його за законом записуваного електричного сигналу. Таким чином, на МС| залишаються ділянки, намагнічені за певним законом. З огляду на те, що магнітний шар зроблений з|із| магнітотвердих| матеріалів (окисел заліза, окисел заліза з|із| добавкою хрому, чистого заліза і т. д.), намагніченість залишається гранично довгою.

Мал. 1. Принципи магнітного запису: 1 — феритове осердя|осердя|; 2 — робочий зазор; 3— обмотка; 4— магнітного шару магнітної стрічки	Мал. 2. Магнітна головка|голівка|: 1 — осердя|осердя|; 2 — робочий зазор; 3 — обмотка; 4— додаткового зазору

При відтворенні записаних сигналів відбувається|походить| зворотний процес; відтворний електричний сигнал знімається з обмотки, на яку при записі подавався. Такий принцип запису використовується для запису звукових сигналів. Щоб забезпечити необхідні параметри запису і відтворення електричних сигналів, необхідно пред'явити певні вимоги до елементів і вузлів пристроїв|устроїв| запису і відтворення. Основним елементом, від якого залежить якість відтворних сигналів, є|з'являється,являється| магнітна головка|голівка| (мал. 2).

Магнітна головка|голівка| (МГ) складається з:

1. осердя|осерді|, виконаного з|із| магнітотвердого| матеріалу, наприклад, фериту, сендасту| і т.д. Осердя|осердя| підсилює|посилює| корисний магнітний потік при заданому струмі|току| записуваного сигналу /с в декілька тисяч разів;

2. робочого зазору МГ, необхідного для виведення корисного магнітного потоку Фс| з|із| осердя|осерді|.

Ширина робочого зазору а вибирається з|із| необхідності забезпечення якісного запису нижніх і верхніх частот записуваного електричного сигналу.

Розглянемо|розгледимо| два випадки (мал. 3):

Перший випадок. Використовується МГ1| з|із| шириною робочого зазору d₁ = _м1. де _м1 — магнітна довжина хвилі, відповідна максимальній верхній частоті записуваного електричного сигналу.

Де:

_мл| — швидкість протягування|протягання| магнітної стрічки, м/с; Т — період електричних коливань записуваного сигналу, с|із|; f_в — верхня частота записуваного сигналу, Гц; d — ширина робочого зазору, м. При _м=d запис сигналів неможливий, оскільки|тому що| намагнічена за час позитивного напівперіоду магнітна стрічка буде перемагнічена за час негативного|заперечного| напівперіоду, що неприпустимо|недопустимо|. Тому ширина зазору і повинна бути менше, ніж _м принаймні в два рази.

Мал. 3. Вибір ширини робочого зазору МГ

Другий випадок. При використанні МГ2 з|із| іншою шириною зазору d₂ = d₁ /2 і при тій же верхній частоті і запис буде можливий, оскільки|тому що| стирання сигналу не відбудеться. Тому ширина зазору вибирається з|із| розрахунку

Висновок|виведення|: чим вища частота записуваного сигналу, тим менше повинна бути ширина зазору.

Зменшення ширини зазору вирішує задачу запису верхньої частоти, але|та| погіршує умови запису нижніх частот. Це зв'язано з|із| тим, що величина ЕРС| індукції (е) сигналу при відтворенні залежить від швидкості зміни магнітного потоку (dФ/dt).

е= - (dФ/dt),

де  |із| — кількість витків обмотки магнітної головки|голівки|;

(dФ/dt)| — швидкість зміни магнітного потоку.

Фізичний сенс|зміст,рація| цього показаний на мал. 4.

Мал. 4. Вплив ширини зазору МГ на запис і відтворення низьких частот електричного сигналу

Таким чином, чим менша нижня частота записуваного сигналу (тим більше магнітна довжина хвилі А, м), тим менша швидкість зміни магнітного потоку, а отже, менше ЕРС| сигналу відтворення. Величина цієї ЕРС| може бути менше напруги|напруження| шумів магнітної стрічки, і виділити корисний сигнал буде неможливо. Тому ширина робочого зазору магнітної головки|голівки| вибирається з|із| умови запису як нижніх, так і верхніх частот. На практиці ширина зазору магнітних головок|голівок| для запису звуку складає 4—8мкм|. Такий зазор дозволяє проводити|виробляти,справляти| запис і нижньої частоти f_н= (20—100) Гц і верхньої f_в=(12— 18) кГц|.

Обмотка МГ. Кількість витків вибирається з|із| умови отримання|здобуття| необхідної ЕРС| при відтворенні, а також розмірів МГ. На обмотку або подається електричний записуваний сигнал, або знімається сигнал при відтворенні. ЕРС| при відтворенні може складати сотні мікровольт, одиниці мілівольт|.

Додатковий зазор магнітного осердя|осерді| необхідний для запобігання магнітному насиченню осердя|осерді| при великих струмах|токах| під час запису. Режим насичення вносить нелінійні спотворення при записі електричного сигналу. Цей зазор робиться|чиниться| тільки|лише| для МГ запису, оскільки|тому що| в МГ відтворення величина ЕРС| відтворення нормована по амплітуді.

Залежно від режиму магнітного запису МГ бувають:

• МГ запису;

• МГ відтворення;

• МГ стирання раніше записаної інформації.

Останнім часом для запису і відтворення використовуються універсальні МГ.

Оскільки|тому що| сигнал звуку записується|занотовується| уздовж|вздовж,уподовж| магнітної стрічки безперервно, то такий спосіб називається подовжньо-безперервним способом запису електричних сигналів.

Для якісного запису звукових сигналів на магнітну стрічку використовується спосіб запису з|із| високочастотним підмагнічуванням|. Суть даного способу полягає в тому, що в МГ запису одночасно із записуваним сигналом подається чисто синусоїдальний високочастотний сигнал частоти 40—60 кГц|. Високочастотне підмагнічування дозволяє усунути нелінійні спотворення запису невеликих по величині електричних сигналів. Високочастотне підмагнічування як би руйнує (розтріпує) магнітний зв'язок елементарних магнітиків осердя|осерді| МГ, і вони легко після|потім| цього перемагнічуються під дією малого по величині сигналу запису. Частота 40—60 кГц| узята з|із| умови, щоб вона була в 2—3 рази більше верхньої частоти звукового сигналу (тобто 20 кГц|), і тому вухо цю частоту не чує. Тим паче, що частота 40—60 кГц| при даній ширині зазору МГ не записуватиметься|занотовуватиметься| на магнітну стрічку.