Аудио компакт-кассеты используют магнитную ленту трех основных типов, которые различаются по основным магнитным свойствам , уровню смещения, применяемого во время записи , и оптимальной постоянной времени выравнивания воспроизведения . Спецификации каждого типа были установлены в 1979 году Международной электротехнической комиссией (МЭК): Тип I (МЭК I, «железные» или «нормальные» ленты), Тип II (МЭК II, или «хромовые» ленты), Тип III (МЭК III, феррихром или феррохром) и Тип IV (МЭК IV, или «металлические» ленты). «Тип 0» был нестандартным обозначением для ранних компакт-кассет, которые не соответствовали спецификации МЭК.
К моменту введения спецификаций Тип I включал в себя чистые формулы оксида гамма-железа , Тип II включал формулы феррикобальта и оксида хрома (IV) , а Тип IV включал ленты с металлическими частицами — самые эффективные, но и самые дорогие. Двухслойные формулы лент Типа III, разработанные Sony и BASF в 1970-х годах, так и не получили существенного присутствия на рынке.
В 1980-х годах границы между тремя типами размылись. Panasonic разработала ленты с напыленным металлом, которые можно было изготовить в соответствии с любым из трех типов IEC. Ленты с металлическими частицами перешли в Тип II и Тип I, феррикобальтовые составы перешли в Тип I. К концу десятилетия производительность лучших лент с феррикобальтом Типа I (суперферриков) приблизилась к производительности лент Типа IV; производительность лент начального уровня Типа I постепенно улучшалась до самого конца производства компакт-кассет. [1]
Магнитная запись основана на использовании твердых ферримагнитных или ферромагнитных материалов. Для их намагничивания требуются сильные внешние магнитные поля , и они сохраняют значительную остаточную намагниченность после удаления намагничивающего поля. [3] Два основных магнитных свойства, важных для аудиозаписи, это:
Полезным показателем качества ленточной технологии является коэффициент прямоугольности кривой гистерезиса . [9] Он является показателем однородности ленты и ее линейности при аналоговой записи. [9] Увеличение коэффициента прямоугольности откладывает начало компрессии и искажений и позволяет полнее использовать динамический диапазон ленты в пределах остаточной намагниченности. [9] [10] Коэффициент прямоугольности основных ферримагнитных лент редко превышает 0,75, а коэффициент прямоугольности лучших лент превышает 0,9. [9]
Производители ленты в больших объемах предоставили чрезвычайно подробные технические описания своего продукта с многочисленными диаграммами и десятками числовых параметров. С точки зрения конечного пользователя, наиболее важными электромагнитными свойствами ленты являются:
Частотный диапазон, сам по себе, обычно не важен. При низких уровнях записи (−20 дБ относительно номинального уровня) все качественные ленты могут надежно воспроизводить частоты от30 Гц до16 кГц , что достаточно для высококачественного звука. [16] Однако на высоких уровнях записи выход высоких частот дополнительно ограничивается насыщением. На уровне записи Dolby верхний предел частоты сжимается до значения между8 кГц для типичной ленты из диоксида хрома и12 кГц для металлических лент; для лент из диоксида хрома это частично компенсируется более низким уровнем шипения. [16] На практике протяженность диапазона высоких частот не так важна, как гладкость средних и высоких частотных характеристик. [19]
Первоначальная спецификация для компакт-кассет была установлена Philips в 1962–1963 годах. Из трех доступных на тот момент рецептур лент, которые соответствовали требованиям компании, лента BASF PES-18 стала исходным эталоном. [21] Другие химические компании последовали за ними с лентами различного качества, часто несовместимыми с эталоном BASF. К 1970 году новое, улучшенное поколение лент прочно обосновалось на рынке и стало фактическим эталоном для выравнивания магнитофонов — таким образом, проблема совместимости еще больше усугубилась. [21] В 1971 году этим занялся Немецкий институт нормирования (DIN), который установил стандарт для лент на основе диоксида хрома. В 1978 году Международная электротехническая комиссия (МЭК) приняла всеобъемлющий стандарт на кассетные ленты (IEC 60094). Год спустя МЭК предписала использование насечек для автоматического распознавания типа ленты. [21] С тех пор четыре типа кассетных лент были известны как IEC I, IEC II, IEC III и IEC IV. [21] Цифры соответствуют исторической последовательности, в которой эти типы лент были коммерциализированы, и не подразумевают их относительное качество или предполагаемое назначение. [22]
Неотъемлемой частью семейства стандартов IEC 60094 является набор из четырех эталонных лент IEC. Эталонные ленты типа I и типа II были изготовлены BASF, эталонные ленты типа III — Sony , а эталонные ленты типа IV — TDK . [23] В отличие от потребительских лент, которые изготавливались непрерывно на протяжении многих лет, каждая эталонная лента была изготовлена в одной производственной партии на одобренном IEC заводе. [23] [19] Эти партии были сделаны достаточно большими, чтобы удовлетворить потребности отрасли в течение многих лет. [23] Второй запуск был невозможен, поскольку химики не смогли воспроизвести формулу типа эталонной ленты с должной точностью. [23] Время от времени IEC пересматривала набор эталонов; окончательный пересмотр состоялся в апреле 1994 года. [19] Выбор эталонных лент и роль IEC в целом являются предметом споров. Мейнрад Либерт, конструктор кассетных дек Studer и Revox , критиковал IEC за неспособность обеспечить соблюдение стандартов и отставание от постоянно меняющегося рынка. [24] В 1987 году Либерт писал, что, хотя рынок явно разделился на отдельные, несовместимые подтипы «премиум» и «бюджет», IEC тщетно пыталась выбрать неуловимый «рыночный средний показатель»; тем временем отрасль двигалась вперед, игнорируя устаревшие эталоны. [24] Это, по мнению Либерта, объяснило внезапный спрос на встроенные инструменты калибровки ленты, которые были почти неслыханными в 1970-х годах. [24]
С точки зрения конечного пользователя стандарт IEC 60094 определяет два основных свойства каждого типа ленты:
Тип I, или IEC I, железные или «нормальные» кассеты были исторически первыми, наиболее распространенными и наименее дорогими; они доминировали на рынке предварительно записанных кассет. [8] Магнитный слой железной ленты состоит примерно из 30% синтетического связующего и 70% магнитного порошка — игольчатых (продолговатых, игольчатых) частиц гамма-оксида железа (γ-Fe 2 O 3 ), длиной0,2 мкм до0,75 мкм . [32] Каждая частица такого размера содержит один магнитный домен . [33] Порошок производился и до сих пор производится в больших количествах химическими компаниями, специализирующимися на минеральных пигментах для лакокрасочной промышленности. [32] Ферримагнитные слои имеют коричневый цвет, оттенок и интенсивность которого в основном зависят от размера частиц.
Ленты типа I должны быть записаны с «нормальным» (низким) потоком смещения и воспроизведены спостоянная времени 120 мкс . С течением времени технология оксида железа непрерывно развивалась, и каждые пять лет появлялись новые, более совершенные поколения. [34] Кассеты разных периодов и ценовых категорий можно разделить на три отдельные группы: базовые крупнозернистые ленты; усовершенствованные мелкозернистые, или микроферритовые, ленты; и высококачественные феррикобальтовые ленты, в которых частицы оксида железа инкапсулированы в тонкий слой соединения кобальта и железа. Феррикобальтовые ленты часто называют «легированными кобальтом», однако это исторически неверно. Легирование кобальтом в строгом смысле подразумевает равномерное замещение атомов железа кобальтом. [35] Эта технология была опробована для аудио и потерпела неудачу, уступив диоксиду хрома. [22] Позже промышленность выбрала гораздо более надежный и повторяемый процесс адсорбции кобальта — инкапсуляцию немодифицированных частиц оксида железа в тонкий слой феррита кобальта. [35]
Остаточная намагниченность и свойства прямоугольности трех групп существенно различаются, в то время как коэрцитивная сила остается практически неизменной на уровне около380 Э (360 Э для эталонной ленты IEC, одобренной в 1979 году [36] ). Качественные кассеты типа I имеют более высокий средний диапазон MOL, чем большинство лент типа II, медленный и плавный спад MOL на низких частотах, но меньший запас по высоким частотам, чем у типа II. [13] На практике это означает, что ферритовые ленты имеют более низкую точность по сравнению с хромированными лентами и металлическими лентами на высоких частотах, но часто лучше воспроизводят низкие частоты, присутствующие в музыке с тяжелыми басами.
Железные формулы начального уровня изготавливаются из чистого, немодифицированного, крупнозернистого оксида железа. Относительно большие (до0,75 мкм в длину), частицы оксида неправильной формы имеют выступающие ответвления или дендриты; эти неровности препятствуют плотной упаковке частиц, снижая содержание железа в магнитном слое и, следовательно, его остаточную намагниченность (1300–1400 Гс) и максимальный выходной уровень. [37] Коэффициент прямоугольности низкий, около 0,75, что приводит к раннему, но плавному началу искажения. [37] Эти ленты, исторически маркированные и продаваемые как «с низким уровнем шума», имеют высокий уровень шипения и относительно низкую чувствительность; их оптимальный уровень смещения на 1–2 дБ ниже, чем у эталонной ленты IEC.
В эту группу также входит большинство так называемых кассет «Тип 0» — смешанный набор ферримагнитных лент, которые не соответствуют стандарту IEC или оригинальной спецификации Philips. [25] [38] Исторически неформально «Тип 0» обозначал ранние кассеты, загруженные лентой, предназначенной для катушечных магнитофонов. [25] В 1980-х годах многие в остальном приличные и пригодные к использованию базовые ленты были фактически понижены до статуса «Тип 0», когда производители оборудования начали настраивать свои деки для использования с премиальными ферримагнитофонами (последние имели гораздо более высокую чувствительность и смещение). [38] В 21 веке «Тип 0» обозначает все виды низкокачественных, поддельных или иным образом непригодных для использования кассет. Они требуют необычно низкого смещения, и даже тогда лишь немногие из них работают наравне с качественными лентами Типа I. [25] Лента «Тип 0», если ее вообще можно использовать, несовместима с шумоподавлением Dolby : при включенном декодере Dolby лента звучит глухо из-за ее низкой чувствительности, что приводит к серьезным ошибкам трекинга Dolby. [38]
В начале 1970-х годов постепенные технологические усовершенствования за предыдущее десятилетие привели к появлению второго поколения лент типа I. Эти ленты имели однородно игольчатые, высокоориентируемые частицы (HOP) гораздо меньшего размера, около0,25 мкм в длину, отсюда и торговый термин микроферрики . [9] Их однородная форма допускала очень плотную упаковку частиц с меньшим количеством связующего и большим количеством частиц на единицу объема, [9] и соответствующим ростом остаточной намагниченности примерно до1600 G. Первый микроферрик (TDK SD) был представлен в 1971 году, а в 1973 году Pfizer начала продавать запатентованный микроферриковый порошок, который вскоре стал отраслевым стандартом. [39] В 20 веке у Pfizer было сильное подразделение минеральных пигментов с заводами в Калифорнии, Иллинойсе и Индиане. В 1990 году Pfizer продала свой бизнес по производству оксида железа компании Harrisons & Crosfield из Соединенного Королевства. [40] Следующим шагом было выравнивание игольчатых частиц параллельно линиям потока, создаваемым записывающей головкой; это делалось с помощью контролируемого потока жидкой магнитной смеси над подложкой ( реологическая ориентация), [9] или путем применения сильного магнитного поля во время отверждения связующего. [41]
Типичные микроферриковые кассеты 1980-х годов имели меньше шипения и, по крайней мере,MOL на 2 дБ выше, чем у базовых лент Type I, за счет увеличения пропечатывания . [42] Шум и пропечатывание взаимосвязаны и напрямую зависят от размера частиц оксида. Уменьшение размера частиц неизменно уменьшает шум и увеличивает пропечатывание. Наихудшее сочетание шума и пропечатывания возникает в крайне нерегулярных формулах, содержащих как необычно большие, так и необычно маленькие частицы. [43] Небольшие улучшения продолжались в течение тридцати лет, с постепенным ростом коэффициента прямоугольности с 0,75 до более 0,9. [9] [42] Более новые ленты последовательно давали более высокий выход с меньшими искажениями при тех же уровнях смещения и сигналов аудиозаписи. [9] Переход был плавным; после внедрения новых, улучшенных формул лент производители часто оставляли старые в производстве, продавая их на разных рынках или под другими, более дешевыми обозначениями. Так, например, TDK гарантировала, что ее премиум-кассета microferric AD всегда опережала начальную microferric D, имея более мелкие частицы и меньший шум. [44]
Третий и наиболее эффективный класс ферритовых лент состоит из мелких частиц железа, заключенных в тонкую оболочку.30 Å слой смеси кобальта и железа , близкий по составу к ферриту кобальта . [45] Первые кассеты с кобальтовым легированием, представленные 3M в 1971 году, имели исключительно высокую чувствительность и MOL для того периода и были равны современным лентам из диоксида хрома [46] — отсюда и торговое название superferrics . Из многих конкурирующих технологий легирования кобальтом наиболее распространенной была низкотемпературная инкапсуляция оксида железа в водном растворе солей кобальта с последующей сушкой при 100–150 °C. [45] [47] Инкапсулированные микроферриковые частицы сохраняют игольчатую форму и могут быть плотно упакованы в однородные анизотропные слои. [45] [47] Впервые этот процесс был коммерциализирован в Японии в начале 1970-х годов. [48]
Остаточная намагниченность кассет из феррикобальта составляет около1750 G , в результате чего около4 дБ усиления MOL и 2–3 дБ усиления чувствительности по сравнению с базовыми лентами Type I; их уровень шипения находится на одном уровне с современными микроферриковыми формулами. Динамический диапазон лучших феррикобальтовых кассет (истинных суперферриков) равен 60–63 дБ, а MOL на более низких частотах превышает MOL лент Type IV. В целом, суперферрикы хорошо соответствуют Type IV, особенно при записи акустической музыки с широким динамическим диапазоном. [49] [38] Это отразилось на цене топовых суперферриковых лент, таких как Maxell XLI-S или TDK AR-X, которая к 1992 году сравнялась с ценой металлических лент «начального уровня».
Ленты IEC Type II предназначены для записи с использованием высокого (150% от нормального) смещения и воспроизведения с постоянной времени 70 мкс. Все поколения эталонных лент Type II, включая эталон DIN 1971 года, который предшествовал стандарту IEC, были изготовлены BASF. Тип II исторически известен как « лента с диоксидом хрома » или просто «хромовая лента», но на самом деле большинство кассетных лент Type II не содержат хрома . [50] «Псевдохромы» (включая почти все ленты Type II, производимые тремя большими японскими производителями — Maxell, Sony и TDK) на самом деле представляют собой феррикобальтовые составы, оптимизированные для настроек записи и воспроизведения Type II. [50] [51] Настоящая хромовая лента может иметь характерный запах «старого мелка», а точнее, любых масляных или восковых мелков, в которых есть пигменты диоксида хрома, такие как хромовый желтый, который отсутствует в «псевдохромах». Оба типа лент типа II в среднем имеют более низкие значения MOL и SOL на высоких частотах и более высокое отношение сигнал/шум, чем качественные ленты типа I. [52] Это вызвано предыскажением средних и высоких частот , применяемым во время записи для соответствия 70 -мкс выравниванию при воспроизведении. [52]
В середине 1960-х годов компания DuPont создала и запатентовала промышленный процесс изготовления мелких ферромагнитных частиц диоксида хрома (CrO 2 ). Первые ленты CrO 2 для данных и видео появились в 1968 году. [41] В 1970 году компания BASF, которая станет основным сторонником CrO 2 , запустила производство кассет из хрома; [51] в том же году компания Advent представила первую кассетную деку с возможностью использования хрома и шумоподавлением Dolby . Сочетание малошумящей ленты CrO 2 с компандированием шумоподавления привело к революционному улучшению воспроизведения звука на компакт-кассетах, почти достигнув уровня высокой точности . Однако лента CrO 2 потребовала перепроектирования схемы подмагничивания и выравнивания воспроизведения. Эта проблема была решена в 1970-х годах [53] , но три нерешенных вопроса остались: стоимость производства порошка CrO 2 , стоимость роялти, взимаемых DuPont, и воздействие загрязнения отходами шестивалентного хрома . [54] [51]
Эталонная лента CrO 2 , одобренная МЭК в 1981 году, характеризуется коэрцитивной силой490 Э (высокое смещение) и остаточная намагниченность1650 G. [ 55] [48] Кассеты CrO 2 в розничной продаже имели коэрцитивную силу в диапазоне от 400 до550 Э. [ 56] Благодаря очень «чистой», однородной форме частиц, хромовые ленты легко достигают почти идеального коэффициента прямоугольности 0,90. [48] [57] «Истинные хромы», не модифицированные добавлением железных добавок или покрытий, имеют очень низкий и благозвучный свист (шум смещения) и очень низкий шум модуляции на высоких частотах. [58] [8] Двухслойные кассеты CrO 2 имеют самый низкий абсолютный шум среди всех аудиоформул; эти кассеты генерируют меньше шума на4,76 см/с , чем ферри лента на19,05 см/с . [53] Их чувствительность обычно также очень высока, но MOL низок, наравне с базовыми лентами типа I. Лента CrO 2 не очень хорошо переносит перегрузку: начало искажения резкое и диссонансное, поэтому уровни записи следует устанавливать консервативно, значительно ниже MOL. [58] На низких частотах MOL лент CrO 2 спадает быстрее, чем у ферритовых или металлических лент, отсюда и репутация «застенчивости басов». Кассеты CrO 2 лучше всего подходят для записи динамичной музыки с богатым гармоническим содержанием и относительно низкими уровнями басов; [58] их динамический диапазон хорошо подходит для записи с несжатых цифровых источников [34] и для музыки с протяженными тихими пассажами. [8] Хорошие ферритовые ленты могут иметь такой же или более высокий SOL высоких частот, но ленты CrO 2 все равно звучат субъективно лучше из-за меньшего шипения и шума модуляции. [59]
После появления кассет CrO 2 японские компании начали разрабатывать альтернативу патенту DuPont, не требующую уплаты роялти, на основе уже известного процесса легирования кобальтом. [48] Контролируемое увеличение содержания кобальта приводит к почти линейному увеличению коэрцитивной силы, таким образом, лента «псевдохром» типа II может быть изготовлена простым добавлением около 3% кобальта к ленте феррикобальта типа I. [35] К 1974 году технология была готова к массовому производству, и TDK и Maxell представили свои классические «псевдохромы» (TDK SA и Maxell UD-XL), одновременно убив свои настоящие хромовые линии (TDK KR и Maxell CR). К 1976 году формулы феррикобальта захватили рынок видеокассет, [60] и в конечном итоге они стали доминирующей высокопроизводительной лентой для аудиокассет. [51] Диоксид хрома исчез с внутреннего рынка Японии, [51] хотя хром оставался лентой выбора для высококачественного копирования кассет среди музыкальных лейблов. На потребительских рынках хром сосуществовал как отдаленное второе место с «псевдохромами» до самого конца эры кассет. Технология феррикобальта непрерывно развивалась: в 1980-х годах японские компании представили «премиальные» двухслойные феррикобальты с исключительно высокими MOL и SOL; в середине 1990-х годов TDK выпустила первый и единственный трехслойный феррикобальт, SA-XS. [61] [62]
Электромагнитные свойства феррикобальтов типа II очень близки к свойствам их собратьев типа I. Благодаря использованию70 мкс эквализации воспроизведения, уровень шипения ниже, но также и уровень насыщения высоких частот. Динамический диапазон феррикобальтов типа II, согласно тестам 1990 года, лежит между 60 и 65 дБ. Коэрцитивная сила 580–700 Э и остаточная намагниченность 1300–1550 Гс близки к эталонной ленте CrO 2 , но разница достаточно велика, чтобы вызвать проблемы совместимости. [50] TDK SA была неофициальным эталоном в Японии. Реклама TDK хвасталась, что «больше дек выравнивается по SA, чем по любой другой ленте», но очень мало информации из первых рук о том, какие ленты фактически использовались на заводах. Японские производители предоставили списки рекомендуемых лент, но не раскрыли свои эталонные ленты. Однако есть достаточно косвенной информации, сходящейся с TDK SA. Например, в 1982 году, когда японская компания Harman Kardon отправила образцы для сертификации Dolby , они были приведены в соответствие с эталоном IEC CrO 2. Однако производственные копии тех же моделей были приведены в соответствие с TDK SA. [63] Поскольку японцы уже доминировали как на рынке кассетного, так и на рынке hi-fi оборудования, несовместимость еще больше подорвала рыночную долю кассетных дек и кассет CrO 2 европейского производства . [64] В 1987 году IEC решила проблему совместимости, назначив новую эталонную ленту типа II U 564 W, феррикобальт BASF со свойствами, которые были очень близки к современным лентам TDK. С недолговечным Reference Super 1988 года даже BASF начала производство и продажу лент типа II из феррикобальта. [65] [66]
Коэрцитивность смеси металлических частиц железа и кобальта, осажденных из водных растворов, зависит от содержания кобальта. Изменение содержания кобальта от 0% до 30% вызывает постепенное увеличение коэрцитивности примерно от400 Э (уровень Типа I) до1300 Э (уровень типа IV); легированные частицы железа и кобальта могут достигать коэрцитивной силы2200 Э. [ 67] Это делает возможным изготовление лент с металлическими частицами, соответствующих требованиям смещения типа II и даже типа I. [68]
На практике только Denon , Taiyo Yuden и, всего несколько лет спустя, TDK когда-либо пытались изготовить металлическую ленту типа II. Эти редкие дорогие кассеты характеризовались высокой остаточной намагниченностью, приближающейся к остаточной намагниченности лент типа IV (2600 Гс ); их коэрцитивная сила800 Э были ближе к лентам типа II, чем к лентам типа IV, но все еще довольно далеки от любого из этих типов. [69] Независимые тесты лент Denon и Taiyo Yuden 1990 года поместили их на самую вершину спектра типа II — если записывающая дека могла справиться с необычно высокой чувствительностью и обеспечить необычно высокий ток смещения. [70]
В 1973 году Sony представила двухслойные феррихромовые ленты с пятимикронной железной основой, покрытой одним микроном пигмента CrO 2. [71] [51] Новые кассеты рекламировались как «лучшее из двух миров» — сочетающие хорошую низкочастотную MOL микроферриковых лент с хорошими высокочастотными характеристиками хромовых лент. [42] [22] Новинка стала частью стандарта IEC под кодовым названием Type III; формула Sony CS301 стала эталоном IEC. [23] Однако эта идея не привлекла последователей. Помимо Sony, только BASF, Scotch и Agfa представили свои собственные феррихромовые кассетные ленты. [72]
Эти дорогие феррихромовые ленты так и не завоевали существенной доли рынка, а после выпуска металлических лент они утратили свою предполагаемую исключительность. [51] [42] Их место на рынке заняли более качественные и менее дорогие феррикобальтовые составы. [51] [42] К 1983 году производители кассетных дек прекратили предоставлять возможность записи лент типа III. [23] Феррихромовая лента оставалась в линейках BASF и Sony до 1984 [72] и 1988 [73] годов соответственно.
Использование феррихромных лент осложнялось противоречивым обоснованием воспроизведения этих лент. Официально они были предназначены для воспроизведения с использованием70 мкс эквализации. Информационная брошюра, которую Sony вкладывала в каждую коробку кассет с феррихромом, рекомендовала: «Если селектор имеет два положения, NORMAL и CrO 2 , установите его в положение NORMAL». [74] (которое применяется120 мкс эквализация). В листовке отмечается, что диапазон высоких частот будет улучшен, и что для компенсации следует настроить тембр. В той же листовке рекомендуется, чтобы если воспроизводящая машина предлагает выбор «Fe-Cr», то ее следует выбрать. На машинах Sony это автоматически выбирает70 мкс эквализация. В руководстве по эксплуатации для Sony TC-135SD, одной из немногих кассетных дек, предлагающих позицию «Fe-Cr», показан селекторный переключатель типа ленты, параллельный выбору эквализации феррихрома с выбором эквализации диоксида хрома (70 мкс ). [75] Ни кассеты Sony, ни BASF не имеют выемок на задней поверхности, которые автоматически выбираютЭквализация 70 мкс на тех машинах, которые имели систему автоматического обнаружения.
Чистые металлические частицы имеют неотъемлемое преимущество перед оксидными частицами из-за в 3–4 раза более высокой остаточной намагниченности, очень высокой коэрцитивной силы и гораздо меньшего размера частиц, что приводит к более высоким значениям как MOL, так и SOL. [76] [77] Первые попытки изготовить ленту с металлическими частицами (MP), а не с лентой с частицами оксида металла , датируются 1946 годом; жизнеспособные формулы железа-кобальта-никеля появились в 1962 году. [56] В начале 1970-х годов компания Philips начала разработку формул MP для компакт-кассеты. [64] Современная порошковая металлургия еще не могла производить мелкие частицы субмикронного размера и должным образом пассивировать эти высокопирофорные порошки . [78] [79] Хотя последние проблемы были вскоре решены, [78] химики не убедили рынок в долгосрочной стабильности лент MP; подозрения о неизбежной ранней деградации сохранялись до конца эпохи кассет. [56] Опасения не оправдались, [56] и большинство лент с металлическими частицами пережили десятилетия хранения так же хорошо, как и ленты типа I; однако сигналы, записанные на лентах с металлическими частицами, деградируют примерно с той же скоростью, что и на хромовых лентах, около 2 дБ за предполагаемый срок службы кассеты. [80] [81]
Компакт-кассеты с металлическими частицами, или просто «металлические» ленты, были представлены в 1979 году и вскоре были стандартизированы IEC как Тип IV. [56] [79] Они имеют те жеПостоянная времени воспроизведения 70 мкс , как у лент типа II, и может быть правильно воспроизведена любой декой, оснащенной эквалайзером типа II. [19] Запись на металлическую ленту требует специальных магнитных головок с высоким потоком и усилителей с высоким током для их управления. [19] [79] Типичная металлическая лента характеризуется остаточной намагниченностью 3000–3500 Гс и коэрцитивной силой 1100 Э, таким образом, ее поток смещения устанавливается на уровне 250% от уровня типа I. [42] [56] [82] [19] Традиционные головки из стеклоферрита насыщали свои магнитные сердечники до достижения этих уровней. «Способные к металлу» деки должны были быть оснащены новыми головками, построенными на основе сердечников из сендаста или пермаллоя , или новым поколением головок из стеклоферрита со специально обработанными материалами зазора. [83]
Ленты с металлическими частицами, особенно высококачественные ленты с двойным покрытием, имеют рекордно высокие средние частоты MOL и высокие частоты SOL, а также самый широкий динамический диапазон в сочетании с самыми низкими искажениями. [84] Они всегда были дорогими, почти эксклюзивными, недоступными для большинства потребителей. [84] Они превосходно воспроизводят тонкие нюансы несжатой акустической музыки или музыки с очень высоким содержанием высоких частот, такой как духовые и ударные. [84] [8] Однако для раскрытия их потенциала им нужна высококачественная, правильно выровненная дека. [84] [8] Ленты с металлическими частицами первого поколения были последовательно схожи по своим требованиям к подмагничиванию, но к 1983 году более новые формулы отошли друг от друга и от эталонной ленты. [85]
В отличие от процессов нанесения мокрого покрытия, носители с металлическим испарением (ME) изготавливаются путем физического осаждения испаренного кобальта или смеси кобальта и никеля в вакуумной камере . [86] Синтетического связующего вещества, удерживающего частицы вместе, нет; вместо этого они прилипают непосредственно к подложке из полиэфирной ленты. [86] [79] Электронный луч расплавляет исходный металл, создавая непрерывный направленный поток атомов кобальта по направлению к ленте. [86] Зона контакта между лучом и лентой продувается контролируемым потоком кислорода , что способствует образованию поликристаллического покрытия из оксида металла. [86] Массивный вращающийся барабан с жидкостным охлаждением , который втягивает ленту в зону контакта, защищает ее от перегрева. [86]
Металлические напыленные покрытия, наряду с ферритом бария , имеют самую высокую плотность информации из всех перезаписываемых носителей. [87] Технология была представлена в 1978 году компанией Panasonic , первоначально в форме аудиомикрокассет , и совершенствовалась в течение 1980-х годов. [87] [79] Металлические напыленные носители зарекомендовали себя на рынке аналоговых ( Hi8 ) и цифровых ( Digital8 , DV и MicroMV ) видеокассет, а также на рынке хранения данных ( Advanced Intelligent Tape , Linear Tape Open ). [87] Технология казалась многообещающей для аналоговой аудиозаписи; однако очень тонкие металлические напыленные слои были слишком хрупкими для потребительских кассетных дек, покрытия слишком тонкими для хорошего MOL, [79] а производственные затраты были непомерно высокими. Металлические напыленные кассеты Panasonic Type I, Type II и Type IV, представленные в 1984 году, продавались всего несколько лет только в Японии и оставались неизвестными в остальном мире. [79]
В течение многих лет, когда кассетные деки были популярны, многие аудиожурналы публиковали сравнительные измерения характеристик производительности широкого спектра различных лент, которые были доступны на рынке. [88] [89] [90] [91] [92] [ 93] [94] Эти измерения обычно включали такие параметры, как MOL, SOL, частотная характеристика при 0 дБ и −20 дБ относительно уровня Dolby, отношение сигнал/шум, шум модуляции, уровень смещения и чувствительность. На первом рисунке показаны графики частотной характеристики для образцов кассетных лент Type I, Type II и Type IV, сравнивающие их производительность MOL, SOL и 0 дБ.
На втором рисунке показаны характеристики частотной характеристики типичных кассетных лент Type I, Type II и Type IV, полученные для ряда различных уровней входного сигнала с использованием высококачественной стереокассетной деки Pioneer CT-93 1990-х годов. [95] [94] Для каждой из трех формул ленты характеристики записи/воспроизведения кассетной деки были приведены в соответствие с соответствующей эталонной лентой IEC, и каждая протестированная лента была измерена с неизменными смещением и выравниванием относительно этой эталонной позиции. Частотная характеристика записи/воспроизведения была протестирована на четырех уровнях: +6 VU, 0 VU, −10 VU и −20 VU (уровень Dolby отмечен на +3 VU для CT-93). Таким образом, эти графики предоставляют данные о линейности различных формул ленты как при высоких, так и при средних уровнях записи. Интересно отметить, что лента Type I показывает характеристики +6 VU и 0 VU, которые намного более плоские, чем у ленты Type II. При +6 VU лента типа II демонстрирует значительную компрессию уровня сигнала во всем диапазоне частот, снижая компрессию сигнала примерно до 2 дБ между 80 Гц и 1 кГц.
Некоторые репрезентативные измеренные характеристики производительности небольшого числа коммерчески доступных типов лент представлены в таблице ниже. [90] [88]
Максимальный выходной уровень (дБ относительно уровня Dolby 400 Гц) | |||||||||||||
3% Гармонические искажения | 3% двухтональной интермодуляции | Высокая частота -3 дБ точка (кГц) | |||||||||||
Лента | Тип | 100 | 400 | 1к | 2к | 5к | 10к | Отношение сигнал/шум (дБА) | Уровень входного сигнала 0 дБ | Уровень входного сигнала −20 дБ | Мод. шум (дБ) | Смещение (дБ) | Чувствительность (дБ) |
BASF LH-MI | я | +4.0 | +4.8 | +5.6 | +0,8 | −2,4 | −8,8 | 58.3 | 10.6 | — | −45,7 | +0,4 | −0,3 |
Макселл УР | я | +3.9 | +4.3 | +4.4 | +0,5 | −2,5 | −9.0 | 57.0 | 9.8 | — | −43,8 | −0,5 | 0.0 |
Макселл UD-XL I | я | +6.5 | +6.8 | +6.8 | +0,8 | −2.0 | −8,5 | 58.8 | 10.0 | 23.9 | −46,3 | +0.1 | +0,9 |
Сони ВЧ | я | +2.0 | +2.4 | +2.5 | −0,9 | −4.1 | −10,3 | 54.3 | 8.9 | — | −36,1 | −0,9 | −1.0 |
ТДК Д | я | +2.6 | +3.5 | +4.5 | 0.0 | −3.1 | −9,6 | 55,5 | 9.3 | 22.9 | −45,4 | −0,1 | −1.0 |
ТДК АД | я | +3.8 | +6.2 | +6.2 | +1.3 | −1,7 | −8,2 | 60.3 | 9.9 | 23.2 | −44,3 | +0,5 | −0,3 |
BASF CR-Mll | II | +4.8 | +5.4 | +4.0 | −4.0 | −8,3 | −12,8 | 63.0 | 7.3 | — | −51,0 | +1.0 | +1.0 |
Макселл UD-XL II | II | +4.4 | +5.2 | +5.1 | −2.1 | −5,6 | −10,6 | 60.4 | 9.2 | 22.1 | −48,0 | −0,1 | +1.7 |
Меморекс CDXII | II | +5.7 | +6.3 | +6.1 | −0,4 | −3.1 | −6,9 | 61.2 | 11.9 | — | −47,4 | +1.3 | +2.9 |
ТДК СА | II | +3.4 | +4.4 | +4.9 | −1,9 | −5,7 | −11,2 | 60,9 | 8.9 | 20.3 | −47,2 | +0.1 | +1.1 |
TDK SA-X | II | +3.7 | +4.4 | +3.6 | −2,8 | −7,3 | −11,5 | 63.2 | 7.8 | 23.8 | −47,8 | +1.0 | +1.6 |
Макселл МХ | IV | +8.0 | +9.1 | +9.5 | +2.3 | −1,9 | −6,8 | 62.7 | 12.5 | 25.0 | −50,4 | +0.1 | +0,8 |
Sony Metal-ES | IV | +8.8 | +10.2 | +10.3 | +2.1 | −2,4 | −7.1 | 66.0 | 12.5 | — | −50,8 | +0,6 | +2.0 |