테이프 바이어스

Tape bias
1kHz 오디오 톤을 포함하는 스테레오 카세트의 자기장 시각화. 개별 고주파 자기 영역이 보인다.

테이프 바이어스아날로그 테이프 레코더의 충실도를 향상시키는 AC 바이어스와 DC 바이어스라는 두 가지 기법을 일컫는 말이다. DC 바이어스는 녹음되고 있는 오디오 신호에 직류를 추가하는 것이다. AC 바이어스는 오디오 신호에 들리지 않는 고주파 신호(일반적으로 40~150kHz)를 추가하는 것이다. 대부분의 현대 테이프 레코더는 AC 바이어스를 사용한다.

녹화할 때 자기 테이프강제성에 따라 결정되는 비선형 반응을 가진다. 치우침이 없으면 이 응답은 특히 낮은 신호 수준에서 저조한 성능을 초래한다. 테이프의 강제성보다 적은 자기장 강도를 생성하는 녹음신호는 테이프를 자화시킬 수 없고 재생신호를 거의 내지 못한다. 바이어스는 신호를 테이프의 자기 전달 기능 선형적인 영역으로 밀어 넣음으로써 대부분의 오디오 녹음의 신호 품질을 크게 높인다.

역사

자기 녹음은 1878년 10월 4일 소리의 자기 녹음과 관련된 주의사항인 미국 특허청에 출원한 오벌린 스미스에 의해 1878년 초 "일부 가능한 형태의 축음기"[1][2]로 제안되었다. 1898년까지 Valdemar Poulsen은 자기 녹음기와 제안된 자기 테이프를 시연했다.[3] 프리츠 플루머는 1928년 1월 1일 자석 코팅이 된 비자기적 "음향 녹음 캐리어"로 독일 특허를 받았으나,[4] 이후 조셉 A에 의해 초기 미국 특허를 위해 뒤집혔다[citation needed]. 오닐.[5]

DC 바이어스

초기의 자기 기록 시스템은 단순히 기록 헤드에 비접속(베이스밴드) 입력 신호를 적용하여 저주파 응답성이 불량하고 왜곡이 높은 기록을 낳았다. 짧은 순서 내에서 적절한 직류인 DC 바이어스를 신호에 추가하면 선형 반응 영역 내에서 테이프를 실질적으로 작동시켜 왜곡을 줄이는 것으로 밝혀졌다. DC 편향의 주된 단점은 테이프를 그물 자석으로 남겨두었다는 것인데, 이는 테이프 입자의 알갱이 때문에 재생 시 상당한 소음을 발생시켰다. 일부 초기 DC-bias 시스템은 레코드 헤드 근처에 놓여진 영구 자석을 사용했다. 그것은 재생을 위해 어쩔 수 없이 휘둘러야 했다. DC 편향은 AC 편향으로 대체되었지만 후에 일부 매우 저렴한 카세트 레코더에 의해 다시 채택되었다.[6][7][8][9][10]

AC 바이어스

DC 바이어스를 이용한 개선은 유의했지만, AC(대체 전류) 바이어스를 대신 사용하면 훨씬 더 나은 기록이 가능하다. 세계의 여러 사람들이 AC 편견을 재발견했지만, 실제로 널리 사용되어 향후 작업의 모범이 된 것은 독일의 발전이었다.

AC 편향에 대한 원래 특허는 1921년 웬델 L. 칼슨과 글렌 L. 카펜터가 출원했고, 결국 1927년에 특허가 나왔다.[11] 그러나 AC 편향의 가치는 자기 기록의 다른 측면의 원시적인 상태에 의해 다소 가려졌고, 칼슨과 카펜터의 업적은 대체로 무시되었다. 첫 번째 재발견은 1937년경 벨 전화 연구소의 딘 울드리지에 의해 일어난 것으로 보이지만,[12] BTL 변호사들은 원래의 특허를 발견했고, 단순히 AC 편향의 재발견에 대해 침묵을 지켰다.

일본의 이가라시 테이지, 이시카와 마코토, 나가이 겐조 등이 1938년에 AC 바이어싱에 관한 논문을 발표하고 1940년에 일본 특허를 받았다.[13] 마빈 캠라스(미국)도 1941년 독자적으로 고주파(AC) 편향을 재발견해 1944년 특허를 받았다.[14]

AC 편향에 의해 제공되는 왜곡과 소음의 감소는 1940년 Walter Weber에 의해 Reichs-Rundfunk-Gesellschaft(RRG)에서 일하면서 재발견되었다.[15] 이 독일인 부부는 다음과 같은 여러 가지 관련 특허를 받았다. DE 743411 "음향 캐리어의 고주파 처리".

아마도 웨버와 브라운뮐과는 독립적으로, 영국 회사인 Boosey & Hawkes2차 세계대전 동안 정부 계약에 따라 AC 바이어스를 장착한 강철와이어 레코더를 생산했다. 예시는 여전히 종종 표면화되는데, 많은 것들이 정부 잉여 주식으로 처분되었다. 전쟁이 끝난 후 부시와 호크스도 1950년대 초 독일의 전시기술을 바탕으로 한 와이어가 아닌 자기테이프를 이용해 '리포터' 녹음기를 제작했다.

이론

전류의 시각

테이프가 테이프 헤드의 간격의 후행 가장자리를 벗어나면 AC 바이어스 적용으로 인한 진동 자기장이 훨씬 느리게 변화하는 오디오 신호의 평균 자기장으로 급격히 감소하고, 따라서 테이프 입자는 이 자기 조건에 남게 된다. 테이프 코팅에서 자분 입자의 비선형성은 AC 바이어스 장을 최소 크기(최대 오디오 장의 10배)만큼 크게 하여 극복되며, 이는 이들 입자가 녹음 헤드의 간격을 통과하는 동안 양방향으로 포화시킨다. AC 바이어스 레벨은 상당히 중요하며, 특정 녹음기로 특정 테이프 구성에 맞게 조정된 후에는 대개 변경되지 않은 상태로 유지된다.

이 메커니즘은 녹음 과정에서 원하는 오디오 신호가 테이프에 중첩되어 유지되는 것을 제외하고 테이프를 지우는 데 사용되는 탈자 신호와 유사하다. 큰 AC 편향은 테이프가 머리 위로 이동하면서 기하급수적으로 소멸되는 탈자 신호 역할을 하는 반면, 오디오 신호는 자기 매체에 각인된 채로 남아 있는 잔류장이다.

AC 편향에 대한 정량적 설명은 버트람에 의해 주어졌다.[16]

연습

편향 전류 수준이 변화함에 따라 기록 시스템의 특성은 상당히 현저하게 변화한다. 시스템이 최소한의 왜곡(가장 높은 편향)을 주는 수준이 있다. 고주파 반응이 최대(최저편향)인 수준도 있다. 불행하게도 이러한 조건들은 같은 편향 수준에서 발생하지 않는다. 전문 릴 투 릴과 카세트 레코더는 항상 왜곡을 최소화하도록 설치된다. 소비자 장비, 특히 콤팩트 카세트 레코더는 양호한 주파수 응답과 허용 가능한 낮은 왜곡을 제공하기 위해 편향성이 절충 수준(보통 조금 더 높음)으로 설정되어 있다.

뱅앤올룹슨은 카세트 녹음기의 고주파 응답 향상을 위해 편향 제어를 돌비 시스템과 결합하기 위한 이른바 돌비 HX PRO(Headroom eXtension) 원리를 발명해 특허를 얻었다. 탠드버그는 편향된 별도의 헤드를 사용하는 테이프 레코더용 크로스 필드 레코딩 시스템을 개발했다. 한 헤드에 기록된 신호에 편향을 추가하면 편향과 신호의 상호 작용으로 인해 시스템의 고주파 응답을 제한하는 경향이 있었다. 크로스 필드 시스템은 바이어스 신호로부터 간섭을 덜 발생시켰다. 이를 통해 기록 헤드의 두 신호를 혼합하는 것에 비해 연장된 고주파 성능이 가능했지만 크로스 필드에는 기계적 공차가 촘촘하다. 그 시스템은 잦은 정비를 요구했고 대부분 폐기되었다. 그러나 일본의 제조업체인 Akai는 크로스 필드 편향성을 고수했고 크로스 필드 시스템을 특징으로 하는 휴대용 및 주 작동 기계를 성공적으로 시장에 출시했다.

다른 유형의 테이프에는 서로 다른 바이어스 필드의 진폭이 최적이므로 대부분의 녹음기는 제어판에 바이어스 설정 스위치를 제공하거나, 컴팩트 오디오 카세트의 경우 카세트 쉘의 컷아웃에 따라 자동으로 전환될 수 있다. 철분 기반 테이프는 가장 낮은 바이어스 필드가 필요한 반면 크롬 기반 테이프(사이비크롬 포함)는 더 높은 레벨이 필요하고 금속 입자 테이프는 더 많은 것이 필요하다. 금속으로 증발한 테이프는 가장 높은 수준의 치우침을 받아들이지만 대부분 디지털 기록(비선형이 크게 문제가 되지 않기 때문에 치우침을 사용하지 않는 것)에 사용된다. 더 얇은 크롬 층이 더 두꺼운 철층층을 덮은 FeCr 변종인 복합 카세트 테이프도 마찬가지다. 그 이면의 아이디어는 낮은 주파수와 높은 헤드 전류에서는 철층층이 더 깊이 자화되는 반면, 높은 주파수에서는 상위 Cr층만 활성화된다는 것이었다. 실제론 이런 게 잘 먹히지 않았고, 이 얇은 크롬 층이 사용량이 많은 상태에서 빠르게 닦아졌다는 주장도[who?] 나왔다.

참고 항목

참조

  1. ^ 엥겔, 프리드리히 칼, 에드. (2006) "오벌린 스미스와 자기 소리 녹음의 발명: 발명가 탄생 150주년 기념 감사" 1878년 10월 4일 자석 매체에 소리 녹음에 관한 스미스의 주의 사항은 14-16페이지에 나온다. RichardHess.com에서 이용 가능:
  2. ^ 스미스, 오버린 (1888년 9월 8일) "일부 가능한 형태의 축음기," 전기 세계, 12 (10) : 116–117.
  3. ^ Poulsen, Valdemar, "자성체에 자력적으로 영향을 주어 음성 또는 신호 저장에 영향을 미치는 방법 및 장치" BP 8961, 1898, 3, 34쪽.
  4. ^ DE 500900
  5. ^ 오닐, 조셉 A, "음향과 액션을 재현한 음반", 미국 특허 번호 165만3,467호(1926년 3월 22일; 발행: 1927년 12월 20일).
  6. ^ 스티브 비칭. "비디오캠코더 서비스기술". 2001. 섹션 "테이프 바이어스(오디오)" 페이지 5.
  7. ^ Michael Talbot-Smith. "오디오 엔지니어 참고서". 2013. 섹션 "편향된 선형으로 개선". 3-7페이지.
  8. ^ 찰스 G. 웨스트콧. "테이프 레코더, 어떻게 작동하는지" 1956. 페이지 83.
  9. ^ 피터 햄마르와 돈 오소스케. "독일 마그네토폰 테이프 레코더의 탄생 1928-1945" 페이지 34-35.
  10. ^ 유진 트런들 "텔레비전비디오 기술에 대한 뉴네즈 가이드" 15장: 자기 테이프 녹음 2001.
  11. ^ 칼슨, 웬델 L., 카펜터, 글렌 W. "라디오 전신 시스템" US 1640881 (Filed: 1921년 3월 26일; 발행: 1927년 4월 30일)
  12. ^ McKnight, Jay. "AC Bias at Bell Telephone Laboratories, 1936...1939" (PDF).
  13. ^ Jay McKnight; Jeffrey McKnight (2012), Some Popular Misconceptions About Magnetic Recording History and Theory (PDF), Audio Engineering Society, retrieved 18 December 2018
  14. ^ Camras, Marvin, "Method and methods of magnetic recording" US 2351004 (Filed: 1941년 12월 22일, 발행: 1944년 6월 13일)
  15. ^ Engel, Friedrich Karl (August 2006). "Walter Weber's Technical Innovation at the Reichs-Rundfunk-Gesellschaft" (PDF). Retrieved 18 June 2010.
  16. ^ Bertram, Neal. "Monte Carlo Calculation of Magnetic Hysteresis" (PDF). Retrieved 14 December 2015. Cite 저널은 필요로 한다. journal= (도움말)[영구적 데드링크]

추가 읽기

외부 링크