Rodzaje i receptury taśm kompaktowych w kasetach — Compact Cassette tape types and formulations

Różnice w kolorze taśmy w przypadku najpopularniejszych receptur taśm, od góry do dołu: kasety z żelazem, żelazikobaltem, dwutlenkiem chromu i cząsteczkami metali

Standaryzowane nacięcia do automatycznego wyboru taśmy. Od góry do dołu: Typ I (i Typ III), Typ II, Typ IV

Audio, kasety magnetofonowe użyciu taśmy magnetycznej na trzy główne typy, które różnią się w zasadniczych właściwości magnetycznych , poziom polaryzacji stosowane w czasie nagrywania , a optymalny stałą czasową z powtarzaniem wyrównywania . Specyfikacje każdego typu zostały określone w 1979 roku przez Międzynarodową Komisję Elektrotechniczną (IEC). Do tego czasu Typ I (IEC I, taśmy „żelazowe” lub „normalne”) obejmowały preparaty czystego tlenku żelaza gamma , Typ II (IEC II lub taśmy „chromowe”) zawierał preparaty żelazikobaltu i dwutlenku chromu , a Typ IV (IEC IV, czyli taśmy „metalowe” zawierały taśmy z cząsteczkami metalu – najlepsze, ale i najdroższe. W latach 80. zatarły się granice między trzema typami. Firma Panasonic opracowała odparowane taśmy metalowe, które można dopasować do dowolnego z trzech typów IEC. Taśmy z cząstkami metali migrowały do Typu II i Typu I , preparaty żelazkobaltu migrowały do ​​Typu I. Pod koniec dekady wydajność najlepszych taśm żelazkobaltowych Typu I ( nadferryki ) zbliżyła się do taśm Typu IV ; wydajność podstawowych taśm typu I stopniowo poprawiała się aż do samego końca produkcji kaset kompaktowych.

Receptury taśm dwuwarstwowych typu III (IEC III, ferrichrome lub ferrochrome), opracowane przez Sony i BASF w latach 70., nigdy nie zyskały znaczącej obecności na rynku. „Typ 0” było niestandardowym oznaczeniem wczesnych kaset kompaktowych, które nie były zgodne ze specyfikacją IEC; w XXI wieku jest nieformalnie używany do oznaczania każdej kasety niskiej jakości lub podrobionej .

Specyfikacje taśm

Krzywe histerezy taśm Typ I, CrO ₂ Typ II i Typ IV. Na tym wykresie rozpiętość pionowa to remanencja (pozostały magnetyzm), przybliżony wskaźnik maksymalnego poziomu wyjściowego nagrywania. Rozpiętość pozioma pokazuje koercję - ile strumienia potrzeba do namagnesowania taśm.

Koercja i remanencja zaznaczona na opakowaniu „profesjonalnej” kasety (TDK AM, ok. 1995). Są to typowe wartości dla kasety mikroferrycznej.

MOL, SOL, szum bias i zakres dynamiczny zaznaczony na opakowaniu kasety superferrycznej (TDK AR, lata 90.). Wartości zbliżają się do granic technologii taśm żelaznych

Sygnatura na nagranej kasecie dwutlenku chromu przeznaczonej do powtórki jako Typ I (Decca Records, lata 80.)

Logo zgodności IEC I (BASF, 1981). Te logo, opracowane przez BASF i IEC, nie przyjęły się i wkrótce zostały porzucone

Właściwości magnetyczne

Zapis magnetyczny opiera się na wykorzystaniu twardych materiałów ferrimagnetycznych lub ferromagnetycznych . Wymagają one namagnesowania silnych zewnętrznych pól magnetycznych i zachowują znaczne namagnesowanie szczątkowe po usunięciu pola magnesującego. Dwie podstawowe właściwości magnetyczne, istotne dla nagrywania dźwięku, to:

• Remanencja nasycenia ogranicza maksymalny poziom wyjściowy i pośrednio zakres dynamiki nagrań audio. Pozostałość taśm audio, w odniesieniu do szerokości taśmy ćwierćcalowej, waha się od około1100  G dla podstawowych taśm żelaznych do3500 G dla taśm typu IV; reklamowana remanencja kasety JVC Type IV z 1986 r. Osiągnięta4800G .
• Koercja jest miarą zewnętrznego strumienia magnetycznego wymaganego do namagnesowania taśmy i wskaźnikiem niezbędnego poziomu polaryzacji. Koercja taśm audio waha się od350  Oe do1200 E . Cząsteczki o wysokiej koercji są trudniejsze do usunięcia, odchylenia i zapisu, ale także mniej podatne na straty wysokich częstotliwości podczas nagrywania oraz na zakłócenia zewnętrzne i samorozmagnesowanie podczas przechowywania.

Przydatna postać osiągnięć techniki taśmy jest stosunek prostopadłości z krzywą histerezy . Jest wyznacznikiem jednolitości taśmy i jej liniowości w nagraniu analogowym. Zwiększenie współczynnika opóźnia początek kompresji i zniekształceń oraz pozwala na pełniejsze wykorzystanie dynamiki taśmy w granicach remanencji. Stosunek prostopadłości podstawowych taśm żelaznych rzadko przekracza 0,75; współczynnik kwadratowości najlepszych taśm przekracza 0,9.

Właściwości elektroakustyczne

Producenci taśm zbiorczych dostarczyli niezwykle szczegółowe opisy techniczne swoich produktów, z licznymi wykresami i dziesiątkami parametrów numerycznych. Z punktu widzenia użytkownika końcowego najważniejszymi właściwościami elektroakustycznymi taśmy są:

• Maksymalne poziomy wyjściowe, zwykle określane w dB w stosunku do nominalnego poziomu zerowego 250  nWb/m lub „poziom Dolby”200 nWb/m . Często błędnie nazywane poziomami nagrywania , są one zawsze wyrażane w postaci wyjścia taśmy , co eliminuje jego czułość z równania. Wydajność na niskich i średnich oraz wysokich tonach tradycyjnie charakteryzowały się dwoma powiązanymi, ale różnymi parametrami:
  • Maksymalny poziom wyjściowy (MOL) dotyczy niskich i średnich częstotliwości. Zazwyczaj określany jest na 315 (MOL ₃₁₅ ) lub 400 (MOL ₄₀₀ ) Hz, a jego wartość wyznacza punkt, w którym współczynnik trzeciej harmonicznej osiąga 3%. Dalsze namagnesowanie taśmy jest technicznie możliwe, kosztem niedopuszczalnej kompresji i zniekształceń . Dla wszystkich rodzajów taśm MOL osiąga maksimum w  obszarze 125-800 Hz i spada poniżej125 Hz i więcej800 Hz . Maksymalna wydajność taśmy typu I przy40 Hz jest o 3–5  dB niższy niż MOL ₄₀₀ , w taśmach typu IV jest o 6–7  dB niższy. W rezultacie taśmy żelazne radzą sobie z muzyką z mocnym basem z pozorną łatwością w porównaniu z drogimi taśmami metalowymi.
  • Przy wysokich częstotliwościach głowica odtwarzająca nie może niezawodnie odtworzyć harmonicznych nagranego sygnału. Uniemożliwia to pomiary zniekształceń; zamiast MOL, wysoka częstotliwość charakteryzuje się poziomem wyjściowym nasycenia (SOL) , zwykle określanym na10 kHz (SOL _10k ). Gdy taśma osiągnie punkt nasycenia, dalszy wzrost strumienia rejestracyjnego faktycznie zmniejsza sygnał wyjściowy poniżej SOL.
• Poziom szumu , zwykle rozumiany jako szum bias (syk) taśmy nagranej z zerowym sygnałem wejściowym, odtwarzany bez redukcji szumów, ważony A i określany na tym samym poziomie co MOL i SOL. Różnica między szumem polaryzacji a szumem taśmy pierwotnej jest wskaźnikiem jednorodności taśmy. Innym ważnym, ale rzadko określanym ilościowo rodzajem szumu jest szum modulacyjny , który pojawia się tylko w obecności nagranego dźwięku i którego nie można zredukować za pomocą systemów Dolby lub dbx.
• Zakres dynamiki , lub stosunek sygnału do szumu , był zwykle rozumiany jako stosunek między MOL apoziomem szumu odchylenia A-ważonego . Dźwięk o wysokiej wierności wymaga zakresu dynamiki co najmniej 60–65 dB; najlepsze kasety magnetofonowe osiągnęły ten próg w latach 80., przynajmniej częściowo eliminując potrzebę redukcji szumów. Zakres dynamiczny jestNajważniejszą właściwością taśmy. Im wyższy zakres dynamiki muzyki, tym bardziej wymaga się jakości taśmy; alternatywnie, mocno skompresowane źródła muzyczne mogą dobrze sobie radzić nawet z podstawowymi, niedrogimi taśmami.
• Czułość taśmy, odniesiona do taśmy referencyjnej IEC i wyrażona w dB, była zwykle mierzona przy315 Hz i10 kHz .
• Stabilność odtwarzania w czasie. Niska jakość uszkodzonej kasety magnetofonowej jest notorycznie podatna na zaniki sygnału, co jest absolutnie nie do zaakceptowania w przypadku dźwięku wysokiej wierności. W przypadku taśm wysokiej jakości stabilność odtwarzania jest czasami łączona razem z szumem modulacji oraz wow i flutter w integralny parametr gładkości .

Zakres częstotliwości sam w sobie jest zwykle nieistotny. Przy niskich poziomach nagrywania (-20 dB w odniesieniu do poziomu nominalnego) wszystkie wysokiej jakości taśmy mogą niezawodnie odtwarzać częstotliwości od30 Hz do16 kHz , co jest wystarczające dla dźwięku o wysokiej wierności. Jednak przy wysokich poziomach nagrywania wysokie tony są dodatkowo ograniczane przez nasycenie. Na poziomie nagrywania Dolby górna granica częstotliwości zmniejsza się do wartości między8 kHz dla typowej taśmy z dwutlenku chromu oraz12 kHz dla taśm metalowych; w przypadku dwutlenku chromu jest to częściowo równoważone bardzo niskim poziomem szumu. W praktyce pasmo wysokich tonów nie jest tak ważne, jak gładkość pasma średnich i wysokich tonów.

Normy i referencje

Oryginalna specyfikacja kasety kompaktowej została ustalona przez firmę Philips w latach 1962-1963. Spośród trzech dostępnych wówczas receptur taśm, które spełniały wymagania firmy Philips, taśma BASF PES-18 stała się oryginalnym wzorcem. Inne firmy chemiczne podążały za nimi z taśmami o różnej jakości, często niekompatybilnymi z referencjami BASF. Do 1970 roku nowa, ulepszona generacja taśm mocno zadomowiła się na rynku i stała się de facto wzorcem do ustawiania magnetofonów - przez co problem kompatybilności jeszcze się pogorszył. W 1971 roku zajął się nim Deutsches Institut für Normung (DIN), który ustanowił standard dla taśm z dwutlenku chromu; w 1978 roku Międzynarodowa Komisja Elektrotechniczna (IEC) uchwaliła obszerny standard dotyczący kaset magnetofonowych (IEC 60094); rok później IEC nakazał stosowanie wycięć do automatycznego rozpoznawania typu taśmy. Od tego czasu cztery typy taśm kasetowych były znane jako IEC I, IEC II, IEC III i IEC IV. Liczby odpowiadają historycznej kolejności, w jakiej te typy zostały skomercjalizowane i nie wskazują na ich względną jakość ani przeznaczenie.

Integralną częścią rodziny norm IEC 60094 jest zestaw czterech taśm referencyjnych IEC. Referencje typu I i II zostały wyprodukowane przez BASF, referencje typu III przez Sony , referencje typu IV przez TDK . W przeciwieństwie do taśm konsumenckich, które były produkowane nieprzerwanie przez lata, każda taśma referencyjna została wyprodukowana w jednej partii produkcyjnej przez fabrykę zatwierdzoną przez IEC. Partie te były wystarczająco duże, aby zaspokoić potrzeby przemysłu przez wiele lat. Drugi przebieg był niemożliwy, ponieważ chemicy nie byli w stanie odtworzyć wzorca z odpowiednią precyzją. Od czasu do czasu IEC zmieniał zbiór odniesień; ostateczna rewizja miała miejsce w kwietniu 1994 r. Wybór taśm referencyjnych i ogólnie rola IEC były przedmiotem debaty. Meinrad Liebert, projektant magnetofonów Studer i Revox , skrytykował IEC za nieprzestrzeganie standardów i pozostawanie w tyle za ciągle zmieniającym się rynkiem. W 1987 Liebert napisał, że podczas gdy rynek wyraźnie rozgałęził się na odrębne, niezgodne podtypy „premium” i „budżet”, IEC na próżno próbował wybrać nieuchwytną „średnią rynkową”; w międzyczasie branża posunęła się do przodu, pomijając nieaktualne referencje. To, według Lieberta, wyjaśniało nagłe zapotrzebowanie na wbudowane narzędzia do kalibracji taśm, które były prawie niespotykane w latach 70. XX wieku.

Z punktu widzenia użytkownika końcowego, norma IEC 60094 zdefiniowała dwie główne właściwości każdego typu:

• Poziom biasu dla każdego typu był ustawiony na równy optymalnemu biasowi odpowiedniej taśmy referencyjnej IEC, a czasami zmieniany wraz ze zmianą taśm referencyjnych IEC. Odchylenie typu II („wysokie odchylenie”) wynosi około 150% odchylenie typu I, odchylenie typu IV („metalowe odchylenie”) wynosi około 250% odchylenie typu I. Prawdziwe kasety niezmiennie odbiegają od referencji i wymagają precyzyjnego dostrojenia biasu; nagrywanie z niewłaściwym biasem zwiększa zniekształcenia i zmienia balans tonalny. Test porównawczy z 1990 r. obejmujący 35 taśm typu I wykazał, że ich optymalne poziomy obciążenia mieściły się w granicach1  dB referencji typu I, podczas gdy taśmy typu IV różniły się od referencji typu IV nawet o3 dB .
• Stała czasowa z wyrównaniem replay (często skracane do EQ) na typ I taśm równymi120 μs , jak w specyfikacji Philipsa. Stała czasowa dla typów II, III i IV jest ustawiona na niższą wartość70 μs . Celem korekcji powtórek jest skompensowanie strat wysokich tonów podczas nagrywania, które w przypadku kaset żelazowych zaczynają się zwykle od około 1–1,5  kHz. Wybór stałej czasowej jest arbitralną decyzją polegającą na poszukiwaniu najlepszej kombinacji sprzecznych parametrów - rozszerzonej odpowiedzi na wysokie tony, maksymalnej mocy wyjściowej, minimalnego szumu i minimalnych zniekształceń. Cofanie wysokich tonów, które nie jest w pełni skompensowane w kanale odtwarzania, może być kompensowane przez pre-emfazę podczas nagrywania. Niższe stałe czasowe odtwarzania zmniejszają pozorny poziom syku (o 4  dB przy obniżeniu ze 120 do70 μs ), ale także zmniejszają pozorne nasycenie wysokich tonów, więc wybór stałych czasowych był kwestią kompromisu i dyskusji. Przemysł i IEC zadecydowały, że bezpiecznie jest zmniejszyć stałą czasową typu II, III i IV do70 μs, ponieważ są mniej podatne na nasycenie wysokich tonów niż współczesne taśmy żelazowe. Wielu się z tym nie zgodziło, twierdząc, że ryzyko nasycenia przy70 μs jest niedopuszczalnie wysoki. Nakamichi i Studer przestrzegali normy IEC, ale zapewnili opcję odtwarzania taśm typu II i typu IV w120 μs i pasujące filtry pre-emfazy w ścieżce nagrywania. Podobny nacisk został zastosowany przez powielacze nagranych kaset z dwutlenkiem chromu: chociaż załadowane taśmą typu II, kasety te były pakowane w pociski typu I i przeznaczone do odtwarzania jako typu I.

Taśmy typu I

Kasety typu I lub IEC I, żelazne lub „normalne” były historycznie pierwszymi, najczęstszymi i najtańszymi; zdominowali rynek nagranych kaset. Warstwa magnetyczna taśmy żelazowej składa się w około 30% z syntetycznego spoiwa i w 70% z proszku magnetycznego - igiełkowatych (podłużnych, igiełkowatych) cząstek tlenku żelazowego gamma (γ-Fe ₂ O ₃ ), o długości0,2 μm do0,75 μm . Każda cząsteczka o takiej wielkości zawiera pojedynczą domenę magnetyczną . Proszek był i nadal jest produkowany masowo przez firmy chemiczne specjalizujące się w pigmentach mineralnych dla przemysłu farbiarskiego. Ferricowe warstwy magnetyczne mają brązowy kolor, a jego odcień i intensywność zależą głównie od wielkości cząstek.

Taśmy typu I muszą być nagrywane z „normalnym” (niskim) strumieniem polaryzacji i odtwarzane z Stała czasowa 120 μs . Z biegiem czasu technologia tlenku żelaza stale się rozwijała, a nowe, lepsze generacje pojawiają się mniej więcej co pięć lat. Kasety z różnych okresów i przedziałów cenowych można podzielić na trzy odrębne grupy: podstawowe taśmy gruboziarniste; zaawansowane taśmy drobnoziarniste lub mikrożelazne; oraz najwyższej jakości taśmy żelazikobaltowe, zawierające cząstki tlenku żelaza zamknięte w cienkiej warstwie związku kobaltowo-żelazowego. Remanencja i prostopadłość trzech grup znacznie się różnią, podczas gdy koercja pozostaje prawie niezmieniona w około380 Oe (360 Oe dla taśmy referencyjnej IEC zatwierdzonej w 1979 r.). Wysokiej jakości kasety typu I mają wyższy MOL tonów średnich niż większość taśm typu II, powolny i łagodny odpływ MOL przy niskich częstotliwościach, ale mniejszy zapas wysokich tonów niż typ II. W praktyce oznacza to, że taśmy żelazowe mają niższą wierność w porównaniu z chromowanymi i metalowymi przy wysokich częstotliwościach, ale często lepiej odtwarzają niskie częstotliwości występujące w muzyce z mocnym basem.

Podstawowe taśmy żelazne

Kompaktowa kaseta Sony C60 (1974)

Podstawowe preparaty żelazowe są wykonane z czystego, niemodyfikowanego, gruboziarnistego tlenku żelazowego. Stosunkowo duży (do0,75 μm długości), cząstki tlenku o nieregularnym kształcie mają wystające gałęzie lub dendryty; Nieregularności te uniemożliwiają ciasne upakowanie cząstek, zmniejszając zawartość żelaza w warstwie magnetycznej, a w konsekwencji jej remanencję (1300–1400  G) oraz maksymalny poziom wyjściowy. Współczynnik prostopadłości jest przeciętny, około 0,75, co skutkuje wczesnym, ale płynnym początkiem zniekształceń. Taśmy te, tradycyjnie sprzedawane jako „niskoszumowe”, charakteryzują się wysokim poziomem syczenia i stosunkowo niską czułością; ich optymalny poziom biasu jest o 1-2  dB niższy niż w przypadku odniesienia IEC.

W grupie znajduje się również większość tak zwanych kaset „ typu 0” – mieszany worek taśm żelaznych, które nie spełniają normy IEC ani oryginalnej specyfikacji Philipsa. Historycznie nieformalny „typ 0” oznaczał wczesne kasety załadowane taśmą przeznaczoną do magnetofonów szpulowych. W latach 80. wiele przyzwoitych i użytecznych podstawowych taśm zostało skutecznie zdegradowanych do statusu „typu 0”, gdy producenci sprzętu zaczęli dopasowywać swoje decki do najwyższej jakości ferrykobaltów (te ostatnie mają znacznie wyższą czułość i stronniczość). W XXI wieku „typ 0” oznacza wszelkiego rodzaju kasety niskiej jakości, podrobione lub w inny sposób nienadające się do użytku. Wymagają niezwykle niskiego biasu, a nawet wtedy tylko nieliczne z nich działają na równi z wysokiej jakości taśmami typu I. „Typ 0”, jeśli w ogóle nadaje się do użytku, jest niekompatybilny z redukcją szumów Dolby : przy włączonym dekoderze Dolby taśma brzmi matowo, a jej słaba czułość powoduje poważne błędy Dolby.

Taśmy mikroferryczne

Na początku lat 70-tych stopniowe udoskonalenia technologiczne poprzedniej dekady zaowocowały drugą generacją taśm Type I. Taśmy te miały jednolicie ukształtowane igły, wysoce orientowalne cząstki (HOP) o znacznie mniejszych rozmiarach, około0,25 μm długości, stąd termin handlowy microferrics . Jednolity kształt pozwolił na bardzo gęste upakowanie cząstek, z mniejszą ilością spoiwa i większą liczbą cząstek na jednostkę objętości oraz odpowiadającym wzrostem remanencji do około1600G . Pierwsza mikroferry (TDK SD) została wprowadzona w 1971 roku, aw 1973 firma Pfizer rozpoczęła sprzedaż opatentowanego proszku mikroferrycznego, który wkrótce stał się standardem w branży. Kolejnym krokiem było ustawienie cząstek w kształcie igieł równolegle do linii strumienia generowanych przez głowicę rejestrującą; odbywało się to poprzez kontrolowany przepływ ciekłej mieszanki magnetycznej po podłożu ( orientacja reologiczna ) lub przez przyłożenie silnego pola magnetycznego podczas utwardzania spoiwa.

Typowe kasety mikrożelazowe z lat 80. miały mniejszy syk i przynajmniej 2 dB wyższy MOL niż podstawowe taśmy typu I, kosztem zwiększonej przepustowości . Niewielkie ulepszenia trwały przez trzydzieści lat, ze stopniowym wzrostem współczynnika prostopadłości z 0,75 do ponad 0,9. Nowsze taśmy konsekwentnie dawały wyższą moc wyjściową przy mniejszych zniekształceniach przy tych samych poziomach odchylenia i sygnałów nagrywania dźwięku. Przejście było płynne; po wprowadzeniu nowych, lepszych receptur, producenci często utrzymywali w produkcji te starsze, sprzedając je na różnych rynkach lub pod innymi, tańszymi oznaczeniami. W ten sposób, na przykład, firma TDK zapewniła, że ​​jej najwyższej jakości kaseta microferric AD zawsze wyprzedzała podstawowy model microferric D, mając drobniejsze cząstki i niższy poziom hałasu.

Taśmy Ferricobalt typu I

Trzecia, najbardziej wydajna klasa taśm żelazowych jest wykonana z drobnych cząstek żelazowych zamkniętych w cienkiej Warstwa 30  Å mieszanki kobaltowo - żelazowej o składzie zbliżonym do ferrytu kobaltowego . Pierwsze kasety domieszkowane kobaltem, wprowadzone przez firmę 3M w 1971 r., miały wyjątkowo wysoką czułość i MOL jak na ten okres i były równe współczesnym taśmom z dwutlenkiem chromu – stąd nazwa handlowa superferrics . Rywalizacji wielu technologii kobaltu domieszkujących, najbardziej rozpowszechnione było niskie temperatury kapsułkowanie z tlenku żelaza w roztworze wodnym z soli kobaltu z następnym suszeniem w temperaturze 100-150  ° C. Zamknięte cząstki mikrożelazowe zachowują kształt igły i mogą być ciasno upakowane w jednolite warstwy anizotropowe . Proces został po raz pierwszy skomercjalizowany w Japonii na początku lat 70-tych.

Remanencja kaset ferricobaltowych jest w pobliżu 1750 G , co daje około4 dB wzmocnienia w MOL i 2-3  dB wzmocnienia czułości w porównaniu z podstawowymi taśmami typu I; ich poziom syczenia jest równy ze współczesnymi sformułowaniami mikroferrycznymi. Zakres dynamiczny najlepszych kaset ferricobaltowych (prawdziwe superferryki) wynosi 60–63  dB dB; MOL przy niższych częstotliwościach przewyższa MOL taśm typu IV. Ogólnie rzecz biorąc, superferryki dobrze pasują do typu IV, szczególnie w przypadku nagrywania muzyki akustycznej z szerokim zakresem dynamiki. Znalazło to odzwierciedlenie w cenie topowych superferryków, takich jak Maxell XLI-S czy TDK AR-X, która do 1992 roku zrównała się z ceną „podstawowych” taśm metalowych.

Taśmy typu II

Kompaktowa kaseta Sony Chrome (1976)

TDK KR ( Krom ) była jedyną taśmą chromowaną kiedykolwiek wyprodukowaną przez firmę. W latach 1974-1975, gdy tylko TDK uruchomiła technologię żelazobaltu, całkowicie zabiła produkcję chromu.

Wszystkie kasety typu II wykonane przez TDK po 1975 roku (pokazano SA, SA-X, SA-XS) były żelazobaltami, a nie chromami

Kaseta BASF Chrome Extra II (1988)

Taśmy IEC Type II są przeznaczone do nagrywania z wysokim (150% normalnego) biasu i odtwarzania ze  stałą czasową 70 μs. Wszystkie generacje taśm referencyjnych typu II, w tym referencja DIN z 1971 r., poprzedzająca normę IEC, zostały wyprodukowane przez firmę BASF. Typ II był historycznie znany jako „ taśma z dwutlenku chromu ” lub po prostu „taśma chromowana”, ale w rzeczywistości większość kaset typu II nie zawiera chromu . "Pseudochromy" (w tym prawie wszystkie typy II wykonane przez japońskich producentów Wielkiej Trójki - Maxell, Sony i TDK) są w rzeczywistości formułami ferricobalt zoptymalizowanymi pod kątem ustawień nagrywania i odtwarzania typu II. Prawdziwa taśma chromowana musi mieć charakterystyczny zapach gorącego wosku, którego brakuje w „pseudochromach”. Oba typy Typu II mają średnio niższy poziom wysokich tonów MOL i SOL oraz wyższy stosunek sygnału do szumu niż jakościowe taśmy Typu I. Jest to spowodowane pre-emfazą średnich i wysokich tonów zastosowanych podczas nagrywania, aby dopasować korekcję 70 μs podczas odtwarzania.

Taśmy z dwutlenku chromu

W połowie lat 60-tych DuPont opracował i opatentował przemysłowy proces wytwarzania drobnych ferromagnetycznych cząstek dwutlenku chromu (CrO ₂ ). Pierwsze taśmy CrO ₂ dla danych i wideo pojawiły się w 1968. W 1970 BASF, który stał się głównym orędownikiem CrO ₂ , rozpoczął produkcję kaset chromowanych; w tym samym roku Advent wprowadził pierwszy magnetofon kasetowy z funkcją chromowania i redukcją szumów Dolby . Połączenie niskoszumnej taśmy CrO ₂ z redukcją szumów towarzyszących przyniosło rewolucyjną poprawę brzmienia kompaktowej kasety, prawie osiągając wysoki poziom wierności . Jednak taśma CrO ₂ wymagała przeprojektowania obwodów korekcji polaryzacji i odtwarzania, a wczesne formuły rzekomo powodowały nadmierne zużycie głowy. Problemy te zostały rozwiązane w latach siedemdziesiątych, ale pozostały trzy nierozwiązane kwestie: koszt wytwarzania proszku CrO ₂ , koszt opłat licencyjnych pobieranych przez firmę DuPont oraz skutki zanieczyszczenia odpadów sześciowartościowego chromu .

Taśma referencyjna CrO ₂ , zatwierdzona przez IEC w 1981 r., charakteryzuje się koercją490 Oe (wysokie stronniczość) i remanencja1650G . Detaliczne kasety CrO ₂ miały koercję w zakresie od 400 do550 Oe . Dzięki bardzo „czystemu”, jednolitemu kształtowi cząstek, taśmy chromowane z łatwością osiągają niemal idealny współczynnik prostopadłości równy 0,90. „Prawdziwe chromy”, niezmodyfikowane przez dodanie dodatków lub powłok żelazowych, mają bardzo niski i eufoniczny szum (szum polaryzacji) oraz bardzo niski szum modulacji przy wysokich częstotliwościach. Dwuwarstwowe kasety CrO ₂ mają najniższy bezwzględny poziom szumów spośród wszystkich formuł audio; te kasety generują mniej hałasu przy4,76 cm/s niż taśma żelazowa przy19,05 cm/s . Czułość jest zwykle również bardzo wysoka, ale MOL jest niski, na równi z podstawowymi taśmami typu I. Taśma CrO ₂ nie toleruje przeciążenia: początek zniekształceń jest ostry i dysonansowy, więc poziomy nagrywania powinny być ustawione ostrożnie, znacznie poniżej MOL. Przy niskich częstotliwościach MOL z taśm CrO ₂ spływa szybciej niż w taśmach żelaznych lub metalowych, stąd reputacja „nieśmiałości basu”. Kasety CrO ₂ najlepiej nadają się do nagrywania dynamicznej muzyki o bogatej zawartości harmonicznych i stosunkowo niskim poziomie basów; ich zakres dynamiki dobrze pasuje do nagrywania z nieskompresowanych źródeł cyfrowych oraz do muzyki z rozszerzonymi cichymi pasażami. Dobre taśmy żelazowe mogą mieć tę samą lub wyższą górę SOL, ale taśmy CrO ₂ nadal brzmią subiektywnie lepiej dzięki niższemu szumowi i szumowi modulacji.

Taśmy Ferricobalt typu II

Po wprowadzeniu kaset CrO ₂ japońskie firmy zaczęły opracowywać bezpłatną alternatywę dla patentu DuPont, opartą na już ustalonym procesie domieszkowania kobaltem. Kontrolowany wzrost zawartości kobaltu powoduje prawie liniowy wzrost koercji, tak więc „pseudochrom” typu II można uzyskać, po prostu dodając około 3% kobaltu do żelazokobaltu typu I. W 1974 technologia była gotowa do masowej produkcji; TDK i Maxell wprowadzili swoje klasyczne „pseudochromy” (TDK SA i Maxell UD-XL) i zabili swoje prawdziwe linie chromu (TDK KR i Maxell CR). W 1976 roku formuły ferricobalt przejęły rynek taśm wideo, ostatecznie stając się dominującą taśmą o wysokiej wydajności do kaset audio. Dwutlenek chromu zniknął z japońskiego rynku krajowego, chociaż chrom pozostał taśmą z wyboru do powielania kaset o wysokiej wierności wśród wytwórni muzycznych. Na rynkach konsumenckich chrom współistniał, jako odległa sekunda, z „pseudochromami” aż do samego końca ery kasety. Technologia Ferricobalt stale się rozwija; w latach 80. japońskie firmy wprowadziły dwuwarstwowe ferrykobalty „premium” o wyjątkowo wysokim poziomie MOL i SOL, w połowie lat 90. firma TDK wprowadziła na rynek pierwszy i jedyny potrójnie powlekany ferrykobalt SA-XS.

Właściwości elektroakustyczne ferrykobaltów typu II są bardzo zbliżone do właściwości ich kuzynów typu I. DziękiKorekcja powtórek 70 μs , poziom szumów jest niższy, ale też poziom nasycenia wysokich tonów. Zakres dynamiczny ferrykobaltów typu II, zgodnie z testami z 1990 roku, wynosi od 60 do 65  dB. Koercja 580–700  Oe i remanencja 1300–1550  G są zbliżone do wzorca CrO ₂ , ale różnica jest na tyle duża, że ​​powoduje problemy z kompatybilnością. TDK SA był nieformalnym punktem odniesienia w Japonii. Ponieważ Japończycy zdominowali już rynki kaset i sprzętu hi-fi, niekompatybilność jeszcze bardziej osłabiła udział w rynku europejskich decków i kaset CrO ₂ . W 1987 r. IEC rozwiązała problem kompatybilności, wyznaczając nową taśmę referencyjną typu II U 546 W a ferricobalt firmy BASF o właściwościach bardzo zbliżonych do współczesnych taśm TDK. Wraz z krótkotrwałym modelem Reference Super z roku 1988 firma BASF rozpoczęła produkcję i sprzedaż taśm ferricobaltowych typu II. .

Taśmy z cząsteczkami metalu typu II

Koercja mieszanki żelazowo-kobaltowej MP wytrąconej z roztworów wodnych zależy od zawartości kobaltu. Zmiana zawartości kobaltu od 0 do 30% powoduje stopniowy wzrost koercji od około400 Oe (poziom typu I) do1300 Oe (poziom typu IV); cząstki stopowe żelazo-kobalt mogą osiągnąć koercję2200 Oe . Umożliwia to produkcję taśm MP zgodnych z wymaganiami dotyczącymi polaryzacji typu II, a nawet typu I.

W praktyce tylko Denon , Taiyo Yuden i tylko przez kilka lat TDK podejmowali próby wykonania metalowej taśmy Typu II. Te rzadkie, drogie kasety charakteryzowały się wysoką remanencją, zbliżoną do typu IV (2600G ); ich przymus800 Oe był bliższy Typowi II niż Typowi IV, ale wciąż dość daleko od obu typów odniesienia. Niezależne testy taśm Denon i Taiyo Yuden z 1990 roku umieściły je na samym szczycie spektrum Typu II - o ile magnetofon mógłby poradzić sobie z niezwykle wysoką czułością i zapewnić niezwykle wysoki prąd polaryzacji.

Taśmy typu III

Taśmy żelazochromowe

W 1973 roku firma Sony wprowadziła dwuwarstwowe taśmy żelazochromowe, mające pięciomikronową podstawę żelazową pokrytą jednym mikronem pigmentu CrO ₂ . Nowe kasety były reklamowane jako „najlepsze z obu światów” – łączące dobry niskotonowy MOL taśm mikrożelazowych z dobrą wydajnością wysokich tonów taśm chromowanych. Nowość stała się częścią standardu IEC o kryptonimie Typ III; formuła Sony CS301 stała się referencją IEC. Jednak pomysł nie przyciągnął zwolenników. Oprócz Sony tylko BASF i Agfa wprowadziły własne kasety ferrichrome.

Te drogie taśmy nigdy nie zyskały znaczącego udziału w rynku, a po wydaniu taśm metalowych straciły swoją postrzeganą ekskluzywność. Ich miejsce na rynku zajęły lepsze i tańsze preparaty ferricobalt. Do 1983 roku producenci magnetofonów przestali udostępniać opcję nagrywania typu III. Taśma Ferrichrome pozostawała w składzie BASF i Sony odpowiednio do 1984 i 1988 roku.

Użycie taśm ferrichromowych komplikowało sprzeczne uzasadnienie odtwarzania tych taśm. Oficjalnie: miały być odtwarzane za pomocąKorekcja 70 μs . W ulotce informacyjnej dołączonej przez firmę Sony do każdego opakowania kasety ferrichrome zaleca się: „Jeśli selektor ma dwie pozycje, NORMAL i CrO ₂ , ustaw go w pozycji NORMAL”. (co dotyczy)korekcja 120 μs ). W ulotce zauważono, że zakres wysokich częstotliwości zostanie wzmocniony, a regulacja tonów powinna zostać dostosowana w celu kompensacji. Ta sama ulotka zaleca, aby jeśli urządzenie odtwarzające oferuje wybór „Fe-Cr”, to należy go wybrać. Na komputerach Sony to automatycznie wybieraKorekcja 70 μs . Ani kasety Sony, ani BASF nie mają nacięć na tylnej powierzchni, które automatycznie wybierająKorekcja 70 μs na maszynach wyposażonych w automatyczny system wykrywania.

Taśmy typu IV

Taśmy typu IV z cząstkami metali

Najwyższej klasy kasety typu IV były pakowane w drogie, precyzyjnie zaprojektowane łuski. Powłoka TDK MA-R (góra) miała sztywną ramę ze stopu, Sony Metal Master (dół) miał ceramiczne połówki skorupy i ceramiczną wkładkę prowadzącą taśmę

Cząstki czystego metalu mają nieodłączną przewagę nad cząsteczkami tlenków ze względu na 3-4  razy większą remanencję, bardzo wysoką koercję i znacznie mniejszy rozmiar cząstek, co skutkuje zarówno wyższymi wartościami MOL, jak i SOL. Pierwsze próby wytworzenia taśmy z cząstek metalu (MP), a nie z tlenku metalu , datuje się na 1946 r.; opłacalne preparaty żelazowo-kobaltowo-niklowe pojawiły się w 1962 roku. Na początku lat 70. firma Philips rozpoczęła opracowywanie preparatów MP do kaset kompaktowych. Współczesna metalurgia proszków nie mogła jeszcze wytworzyć drobnych cząstek o wielkości submikronowej i odpowiednio pasywować tych wysoce piroforycznych proszków. Chociaż ten ostatni problem został szybko rozwiązany, chemicy nie przekonali rynku do długoterminowej stabilności taśm MP; podejrzenia o nieuniknioną wczesną degradację utrzymywały się do końca ery kasety. Obawy się nie spełniły: większość taśm metalowych przetrwała dziesięciolecia przechowywania tak samo dobrze, jak taśmy typu 1; jednak sygnały nagrane na taśmach metalowych ulegają degradacji z mniej więcej taką samą szybkością jak na taśmach chromowych, około 2  dB przez szacowany czas życia kasety.

Kompaktowe kasety z cząstkami metali, lub po prostu „metale”, zostały wprowadzone w 1979 r. i wkrótce zostały znormalizowane przez IEC jako Typ IV. Dzielą sięStała czasowa odtwarzania 70 μs z typem II i może być poprawnie odtworzona przez dowolny deck wyposażony w korekcję typu II. Nagrywanie na taśmę metalową wymaga specjalnych wysokostrumieniowych głowic magnetycznych i wzmacniaczy wysokoprądowych do ich napędzania. Typowa taśma metalowa charakteryzuje się remanencją 3000–3500  G i koercją 1100  Oe, stąd jej strumień polaryzacji jest ustawiony na 250% poziomu Typu I. Tradycyjne głowice ze szkła ferrytowego nasyciłyby swoje magnetyczne rdzenie przed osiągnięciem tych poziomów. Pokłady „zdolne do metalu” musiały być wyposażone w nowe głowice zbudowane na rdzeniach typu sendust lub permalloy , lub w nową generację głowic ze szkła ferrytowego ze specjalnie przygotowanymi materiałami szczelinowymi.

Taśmy MP, w szczególności najwyższej klasy taśmy podwójnie powlekane, mają rekordowo wysokie średnie MOL i wysokie SOL oraz najszerszy zakres dynamiki połączony z najniższymi zniekształceniami. Zawsze były drogie, prawie ekskluzywne, poza zasięgiem większości konsumentów. Doskonale sprawdzają się w odtwarzaniu drobnych niuansów nieskompresowanej muzyki akustycznej lub muzyki o bardzo wysokiej zawartości wysokich tonów, takiej jak instrumenty dęte blaszane i instrumenty perkusyjne. Potrzebują jednak wysokiej jakości, odpowiednio dopasowanej talii, aby ujawnić swój potencjał. Taśmy MP pierwszej generacji były konsekwentnie podobne pod względem wymagań dotyczących odchylania, ale w 1983 roku nowsze formuły odeszły od siebie i taśmy referencyjnej.

Taśmy naparowywane z metalu

W przeciwieństwie do opisanych wcześniej procesów powlekania na mokro, media odparowane z metalu (ME) są wytwarzane przez fizyczne osadzanie odparowanego kobaltu lub mieszanki kobaltowo- niklowej w komorze próżniowej . Nie ma syntetycznego spoiwa, które łączyłoby cząstki; zamiast tego przylegają bezpośrednio do podłoża taśmy poliestrowej . Wiązki elektronów topi źródła metalu, tworząc ciągły przepływ kierunkowy atomów kobaltu w kierunku taśmy. Strefa kontaktu między belką a taśmą jest przedmuchiwana kontrolowanym przepływem tlenu , co pomaga w tworzeniu polikrystalicznej powłoki z tlenku metalu. Masywny chłodzony cieczą bęben obrotowy, który wciąga taśmę w strefę styku, chroni ją przed przegrzaniem.

Powłoki ME, wraz z ferrytem barowym , mają najwyższą gęstość informacji ze wszystkich nośników, które można ponownie zarejestrować. Technologia została wprowadzona w 1978 roku przez firmę Panasonic , początkowo w postaci mikrokaset audio , a dojrzała do lat 80. XX wieku. Nośniki odparowane z metalu ugruntowały swoją pozycję na rynku analogowych ( Hi8 ) i cyfrowych ( Digital8 , DV i MicroMV ) taśm wideo oraz przechowywania danych ( Advanced Intelligent Tape , Linear Tape Open ). Technologia wydawała się obiecująca w przypadku analogowego nagrywania dźwięku; jednak bardzo cienkie warstwy ME były zbyt kruche dla konsumenckich magnetofonów kasetowych, powłoki zbyt cienkie dla dobrego MOL, a koszty produkcji były zaporowo wysokie. Wprowadzone w 1984 roku kasety Panasonic Type I, Type II i Type IV ME były sprzedawane w samej Japonii tylko przez kilka lat i pozostawały nieznane w innych częściach świata.

Uwagi

Bibliografia

Bibliografia