Файл: Римский-Корсаков А.В. Электро-акустика.pdf

ром около

120'мм и позволяют консервировать

на такой

кассете:

(180X2) : (0,047X60) = 127 мин (2 ч) звукозаписи .

К р о м е

качественной иллюстрации емкости

памяти,

с о з д а в а е ­

используем

в ы р а ж е н и е

Шеннона д л я скорости

передачи

и н ф о р м а ­

ции

в к а н а л е

связи, и м е ю щ е м

полосу частот

A'f, мощность п о м е х /V

типа белого шума и мощность Р

сигнала:

С = А / l o g 2 { { Р + N)IN)

бит/с.

(6.1)

Современная магнитная

запись при скорости 4,7 см/с позволяет

п е р е д а в а т ь

полосу частот около

15 к Г ц . Шум , с о з д а в а е м ы й

магнит ­

ным звуконосителем на в х о д е воспроизводящего усилителя,

м а л о

отличается от белого шума,

а м а к с и м а л ь н ы е

уровни

сигнала в

луч ­

ших

а п п а р а т а х л е ж а т

на

50—55 д Б на д уровнем

шума .

С р е д н я я

мощность с и ш а л а (Р)

будет

п р е в ы ш а т ь

м о щ н о с т ь

помехи

(N)

на

величину,

меньшую, чем 504-55 д Б . Если

принять, что м а к с и м а л ь ­

ные уровни соответствуют т р е м

с т а н д а р т н ы м

отклонениям

от сред ­

ней мощности, то средняя м о щ н о с т ь

сигнала

будет на

1 0 1 g 3 » 5 д Б

н и ж е

м а к с и м а л ь н о й , т. е. в

лучших

а п п а р а т а х

п р е в ы ш е н и е соста­

вит не более 50 д Б , ил и отношение P/N—IQ5,

тогда

(P+\N)/NttP/N

и д л я (6.1)

получим:

С= 1 5 - 1 0 3 l o g 2 1 0 6 «

1,7-Ю6

бит/с.

Н а

кусочке магнитной

ленты

шириной

6 м м и длиной 4,7 см уме­

щ а е т с я в обычных магнитофонах две д о р о ж к и ,

к а ж д а я из

к о т о р ы х

по нашим подсчетам на этой

д л и н е в м е щ а е т

1,7-105

бит. Т а к и м об ­

разом, н а

о б щ у ю п л о щ а д ь

4,7X0,6 = 2 , 8 с м 2 приходится

3,4-105 'бит

или —1,2-105 бит/см2 .

Т а к у ю

ж е

оценку

м о ж н о

д а т ь

долгоиграющей

п л а с т и н к е

диа­

метром 30 ом, п о л е з н а я п л о щ а д ь записи

которой составляет

о к о л о

600 см2 , при динамическом

д и а п а з о н е

40 д Б

(что

соответствует

P / N =

1 0 3 ' 5

« 3 - 1 0 3 ) , полосе

частот Д/ —12 кГ ц и времени

проигры­

в а н и я

30 мин. Подсчет

приводит

к величине

0,36 • 105

бит/см 2 .

Е щ е отчетливее выступает преимущество

магнитной

записи

по -

емкости памяти, если учесть толщину

носителя. К а к у ж е упомина­

лось, объем магнитной пленки .среднего качества

(не очень

тон­

кой)

такой, что на кассете

д и а м е т р о м

около

120 мм

у к л а д ы в а е т с я

количество

ленты, достаточное

д л я двухчасового

воспроизведения

при

скорости

4,7 см/с. Учитывая, что минимальный

д и а м е т р намот ­

ки на

такой

кассете с о с т а в л я е т

около

40 мм, м о ж н о

получить, что

секундный

о б ъ е м намотанной

пленки

'Составляет

о к о л о

10 мм 3 .

Н а

1 м м 3 приходится

около

1,7-104

бит. Д л я пластинки

толщиной

2 мм секундный о б ъ е м

составит

около 67 .мм3 . Учитывая, что запись

ведется с двух сторон пластинки, получим о к о л о

0,1 • 104

б и т / м м 3 .

Следует все ж е отметить,

что сравнительные оценки,

приведен ­

ные

выше,

не предельные . В

настоящее в р е м я

р а з р а б о т а н а

«сверх-

м е л к о д о р о ж е ч н а я » м е х а н и ч е с к а я запись,

п о з в о л я ю щ а я уместить

на

тить

12-іминутную телевизионную программу . В

этом

ж е

направ ­

лении

идет совершенствование и магнитной записи. У механичес ­

кой записи имеется

весьма в а ж н о е

п р е и м у щ е с т в о — п р о ц е с с

раз­

множения копий механической записи (пластинок)

черезвычайно

производительный и относительно простой по технологии.

Г р а м м о ­

фонные пластинки

остаются

пока

н е з а м е н и м ы м и

д л я

широкого

распространения записей .музыки и речи весьма хорошего

качества,

доступных широкому контингенту потребителей — любителей

музы ­

ки и

профессионалов,

д л я

воспроизведения

их

в д о м а ш н и х

усло ­

виях,

д л я педагогических

целей и составления

р а д и о в е щ а т е л ь н ы х

программ .

М а г н и т н а я запись,

в свою

очередь, о б л а д а е т

в а ж н ы м

достоин­

ством — возможностью

воспроизведения м а г н и т о г р а м м ы

сразу

ж е

после

записи, без промежуточной обработки

ее, в о з м о ж н о с т ь ю

мон­

т а ж а ,

удаления ошибок и текущего контроля при

записи.

6.2.

М Е Х А Н И Ч Е С К А Я

З А П И С Ь

П р о ц е с с ы з а п и с и

Механическая

запись

п о д р а з д е л я е т с я

на д в а

вида:

1)

запись

с последующим р а з м н о ж е н и е м

копий д л я проигрывания, 2)

запись

для непосредственного п р о и г р ы в а н и я . 'Первый в и д получил

широкое

репортерских нужд, составления некоторых п р о г р а м м

радиовеща ­

ния и д л я любительской

записи. В настоящее в р е м я

д л я

этих

целей

применяется

магнитная

запись. О д н а к о

р а з р а б о т к а

записи

д л я не­

посредственного п р о и г р ы в а н и я с

оригинала привела

и к

некоторо­

му изменению в технике записи г р а м м о ф о н н ы х пластинок .

При ­

мерно до

1950 г. запись

д л я

р а з м н о ж е н и я копий в е л а с ь

на

диоках

из воакоподобного

с о с т а в а — м а т е р и а л а

относительно

м а л о

проч­

ного, но

не требовавшего б о л ь ш о й мощности д л я приведения в ко­

лебание

пишущего

р е з ц а .

Д л я

непосредственного

п р о и г р ы в а н и я

потребовался

более

прочный м а т е р и а л

звуконосителя.

В

качестве

такого стали п р и м е н я т ь

тонкие слои л а к а , нанесенного

на

п о д л о ж ­

ку — основание

в виде

металлических,

.стеклянных

или

п л а с т м а с ­

совых .дисков.

Р а з в и т и е

техники

записи

на л а к о в ы е

пленки

позво­

оригиналов

граммофонной записи .

К а к

упоминалось

в о

введении, резец, идущий

по носителю д л я

записи,

м о ж е т к о л е б а т ь с я в

плоскости носителя поперек

направле ­

ния его

движения, оставляя

за

собой извилистую

бороздку, т а к на­

з ы в а е м а я

поперечная

запись,

и л и к о л е б а т ь с я

перпендикулярно

плоскости

носителя,

оставляя

бороздку с х о л м а м и и долинами, —

это т а к

н а з ы в а е м а я

глубинная запись . Глубинная

запись

была при-

менена Эдисоном в его фонографе,

поперечная — п р е д л о ж е н а

Б е р -

линером

в

1887

г.,

н а з в а н а

и м

г р а м м о ф о н н о й

записью .

Впоследст­

вии г р о м м о ф о н н а я запись полностью вытеснила глубинную .

Глу­

бинная

запись

использовалась

в н а ч а л е

20-го

столетия

фирмой

П а т э .

А п п а р а т ы

этой

ф и р м ы

получили

название

«Патефон» .

В д а л ь н е й ш е м

они

полностью

3

2

вышли из употребления . В по­

следнее

время

д л я

получения

д в у х к а н а л ь н ы х

стереофоничес­

ких

записей

вновь

стали

при­

менять

глубинную

запись

в

комбинации

с

поперечной,

д л я

записи на одной

бороздке и счи­

т ы в а н и я

при

воспроизведении

двух

независимых

сигналов .

Н а к о н е ц ,

по

методу

глубинной

записи

ведется

сверхмелкодо -

р о ж е ч н а я

запись .

Процесс записи и

печатания

пластинок

в к р а т ц е

состоит

в

следующем .

Н а

п л а н ш а й б у

станка

д л я

записи

на

диск

(разновидность

прецизионного

карусельного

с т а н к а )

у с т а н а в ­

л и в а е т с я

л а к о в ы й

диск.

Н а д

диском

по

р а д и а л ь н о

располо ­

ж е н н ы м н а п р а в л я ю щ и м

с

по­

Рте.

6.1.

Станок

механической

записи

м о щ ь ю ходового

мелкозаходно -

зівука:

го винта

д в и ж е т с я

от

к р а я

1

—

рекордер, 2 — каретка с регулируемым

упругим подвесом рекордера; 3 — салазки;

диска

к

его

центру

суппорт

с

рующий

сателлит;

6

—

амортизующий

под­

4

—

планшайба;

5

—

резиновый

амортизи­

п и ш у щ и м устройством — рекор ­

вес

двигателя:

7

— двигатель

планшайбы;

дером

(см.

рис.

6.1).

Р е к о р ­

8 — ходовой винт каретки

дер — это

электромеханический преобразователь - двигатель,

к

по-

д в и ж н о й

части

которого прикреплен

сапфировый

или

а л м а з н ы й

ре­

зец,

п р о р е з а ю щ и й

на

диске

тонкую

к а н а в к у

в

виде

спирали,

иду­

щей с м а л ы м

шагом от периферии

диска к центру.

Если

к р е к о р д е р у

подведен

ток

звуковой

частоты,

т о - р е з е ц

ко ­

л е б л е т с я

поперек

хода

бороздки,

в

результате

чего

бороздка

по­

лучается

извилистая

(рис.

6.2)

и

повторяет

форму

записываемого

к о л е б а н и я .

Л а к о в ы й

слой

на

диске изготавливается на основе нитроцеллю ­

лозы

и д о л ж е н

быть

достаточно мягким (пластичным), чтобы про­

цесс

резания

бороздки

н е

требовал

большой

мощности

д л я коле ­

бания р е з ц а ,

и в

то ж е

время

достаточно прочным, чтобы выдер ­

ж и в а т ь проигрывание

иглой. Л а к о в ы й слой

д о л ж е н

быть

идеально

ровный

по

толщине,

з е р к а л ь н о

гладкий,

полностью

свободен от

пылинок, пузырьков,

царапин,

подсохших из-за испарения раство­

рителя

мест, или

ж и р о в ы х

пятен,

отпечатков

пальцев

и

т . п .

Т а к

к ак диск и стружка,

с н и м а е м а я с него

рекордером,

электризуются,

то л а к д о л ж е н иметь

наполнитель, д е л а ю щ и й его

достаточно про ­

водящим, чтобы

статические з а р я д ы

могли стекать с его

поверх­

ности. С т р у ж к а

при записи отсасывается через специальный

возду­

ховод с помощью вакуум - насоса . Основание диска,

к а к п р а в и л о , —

а л ю м ин и ев а я пл астиін а.

Рзіс. 6.2. гВІІІДЬІ модуляшш

бороздкім механической

записи:

/ — смодулированная

бороздка

Олауза);

2 — поперечная

запись

(а);

3—

глубинная

за­

пись; 4—запись

на

левой

стороне

бороздки; 5 — запись на

правой

стороне

бороздки

(б);

6 — стереофоническая

двухканальная

запись

на

обеих сторонах бороздки (в)

К

ходу

п л а н ш а й б ы

станка п р е д ъ я в л я ю т с я

очень жесткие

требо ­

вания

равномерности

в р а щ е н и я

и точности

числа

оборотов.

Систе­

мы успокоителей крутильных колебаний

и

механических

фильтров

з а щ и щ а ю т

п л а н ш а й б у от вибраций и периодических колебаний

ско­

рости хода синхронного двигателя, приводящего п л а н ш а й б у

во

вра ­

щение .

Л а к о в ы й

диск с полученной

на

нем

записью с л у ж и т

д л я полу ­

чения

копий.

После нанесения н а

него

тончайшего

слоя

серебра

или золота

с него в

гальвяноплаетической

ванне снимается

м е д н а я

«отцовская» матрица, на которой все бороздки о к а з ы в а ю т с я

в ы ­

пуклыми . П о с л е тонкой п о д ш л и ф о в к и отцовская

м а т р и ц а

исполь­

зуется д л я

снятия

в т о р ы х

к о п и й — «материнских»

(с

углубленны ­

ми б о р о з д к а м и ) . С

материнских

м а т р и ц с н и м а ю т с я

«дочерние»

с

в ы с т у п а ю щ и м и бороздками . С п о м о щ ь ю этих последних ш

мощных

прессах с подогревом

о т ш т а м п о в ы в а ю т с я г р а м м о ф о н н ы е

пластинки

чтобы в ы д е р ж и в а т ь многократное п р о и г р ы в а н и е

воспроизводящей

иглой, идущей по бороздке.

Н а п о м н и м , что п е р в о н а ч а л ь н о г р а м м о ф о н н а я

запись в е л а с ь чис­

записи на

д и с к ) : система приемных

рупоров со звуководами - труб -

к а м и подсоединялась к капсюле с мембраной,

приводившей

в ко­

лебание резец

с

помощью р ы ч а ж н о г о устройства. П р и

воспроизве­

дении пластинок

игла г р а м м о ф о н а ,

с в я з а н н а я

с м е м б р а н о й ,

уста ­

новленной

в

горле рупора, и д я по

бороздке

записи,

з а с т а в л я л а

колебаться

мембрану, которая излучала звук

с п о м о щ ь ю рупора .

теля

записи — адаптера .

В

а д а п т е р е

игла,

и д у щ а я

по

бороздке,

с в я з а н а

с подвижной

частью

электромеханического

преобразова ­

т е л я — генератора,

и

полученное

на

электрической стороне

адап ­

тера

н а п р я ж е н и е

подается

через

усилитель

к

громкоговорителю .

Д л я

правильного

воспроизведения

записи

с пластинок любой

фир­

мы или з а в о д а с помощью

г р а м м о ф о н о в любого

производства

тре ­

буется

некоторая

с т а н д а р т и з а ц и я

характеристик

записи.

Стандартизуется

глубина,

ширина

и п р о ф и л ь

бороздки,

разме ­

ры диска

пластинки,

число

бороздок

на

1 м м

радиуса

пластинки

и р а з м е р ы кончика

иглы, идущей

по бороздке. К р о м е

стандартиза ­

ции

этих

чисто

геометрических

характеристик,

у с т а н а в л и в а е т с я

т а к ж е определенная

зависимость

м е ж д у

амплитудой

отклонения

бороздки

от среднего

п о л о ж е н и я

и

частотой

при п о д а ч е

на

рекор­

дер

синусоидального

сигнала

с

постоянной

амплитудой

н а п р я ж е ­

ния. Эта

зависимость,

н а з ы в а е м а я

частотной

характеристикой

за­

писи, д о л ж н а

обеспечивать

при проигрывании

сигнала,

записанно ­

го при

постоянной

амплитуде

н а п р я ж е н и я

на

рекордере,

т а к у ю

ж е постоянную амплитуду

н а п р я ж е н и я — на выходе адаптера .

С

учетом

возможностей

технологии

записи

и р а з м н о ж е н и я ,

свойств

электромеханических

п р е о б р а з о в а т е л е й — рекордера

и

а д а п т е р а — п е р в о н а ч а л ь н о

д л я

записей

со

скоростью

в р а щ е н и я

78 об/мин

п р и м е н я л а с ь запись

с

постоянной

амплитудой

скорости

резца на

частотах

в ы ш е

300'Гц,

а

на 'более

низких

частотах

вы ­

д е р ж и в а л о с ь

условие

постоянства

амплитуды

отклонения

резца

при

постоянной амплитуде

н а п р я ж е н и я . На

частотах

в ы ш е

4500—

5000 Гц при этом

с т а н д а р т е

записи

на п л а с т и н к а х

из

естественных

смол с а б р а з и в н ы м наполнителем

(который

был необходим,

чтобы

противостоять

значительным

усилиям,

р а з в и в а ю щ и м с я

м е ж д у

стальной

иглой и

бороздкой)

запись было

трудно

осуществить так,

чтобы при воспроизведении

не п о я в л я л с я

шумовой

фон. Д л я

этого

потребовалось

б ы

искусственно

увеличить

амплитуду

записи

н а

высоких

частотах, в в е д я п р е д ы с к а ж е н и е

в сигнал . Тогда

пр и

вос ­

соких

частот, улучшив в

конечном итоге

отношение

сигнал/шум .

О д н а к о увеличение

а м п л и т у д записи

н а

высоких

ч а с т о т а х ведет

к чрезмерному уменьшению р а д и у с о в

к р и в и з н ы в

у ч а с т к а х

макси­

м а л ь н о г о отклонения

извилин бороздки (рис. 6.3).

П р и б л и ж е н н о , к а к известно,

р а д и у с к р и в и з н ы

кривой

.состав­

л я е т

г та (сРх/дг2)-1.

Та к

ка к

отклонение

и г л ы

('бороздки)

A' = x m c o s (oyz/v),

где

v—скорость

д в и ж е н и я

носителя,

а г — коор ­

д и н а т а

вдоль бороздки, то

г та — (р*1о?хт) cos - 1 (со z/v),

I

r m n I =

v*/{tfxm).

(6.2)