pondelok 8. marca 2010

Magnetofónový pás

Mám pocit, že je správne, aby som tu zverejnil malé svedectvo o minulosti. Hlavne pre mojich študentov, ktorí sa narodili už do viac-menej digitálnych čias. Toto je magnetofón:


(rozmery tej krabice sú asi 40x60 cm, priemer jedného kotúča asi 16 cm)

Takáto technika bola kedysi veľmi drahá a pre mnohých nedostupná. Zvuk bol nádherne zašumený a každým počúvaním sa kvalita zvuku zhoršovala, pretože sa mechanicky ošúchavala páska, na ktorej bol zvuk nahratý. Podobne aj platne sa časom drali, pretože sa z nich zvuk mechanicky "vyťahoval" pomocou ihly a tým ich zošúchaval.

Tá hnedá páska je nejaký jednoduchý materiál, ktorý je v podstate len akýmsi nosičom pre dôležitú tenučkú vrstvičku, ktorá sa dala zmagnetizovať. Z fyziky možno viete, že zmena elektrického poľa indukuje zmenu magnetického poľa a opačne. To znamená, že okolo kábla, v ktorom tečie prúd vzniká magnetické pole. Ale aj opačne - ak hýbeme magnetom okolo kábla, tak v ňom indukujeme elektrický potenciál. Na tom je založené dynamo na bicykli (ja viem, to už tiež dneska skoro nikto nepoužíva), alternátor v autách, veterné elektrárne a podobne.

Keď teda táto zmagnetizovaná páska prechádza okolo čítacej hlavy v magnetofóne, indukuje tam elektrický potenciál. Ten sa potom (samozrejme, nie je to také priamočiare :-) prenesie až k reproduktoru, kde zase zmena elektrického poľa indukuje zmenu magnetického poľa a tým rozkmitáva magnet, ktorý je pripevnený k membráne reproduktora. Membrána reproduktora sa potom podľa toho rozkmitá a to už je zvuk. Kmitanie vzduhu sa šíri ako kruhy na hladine, keď do jazera šupnete kameň, až kým tie kmity nedorazia k membráne vo vašom uchu (bubienok). Tam sa zase kmitanie membrány bubienka transformuje na elektrické potenciály, ktoré už mozog interpretuje ako zvuk a vy zrazu počujete.

Môže to znieť napríklad takto:



Pár slov k tomu, ako toto video vzniklo: Boli sme na návšteve Miriamkiných rodičov. Otec mojej manželky je technicky najzručnejší človek akého poznám a práve nedávno dokončil opravu tohto starého magnetofónu. Povymieňal v ňom všetky gumičky, ktoré prenášajú otáčky motorčekov vo vnútri a vymenil vypálený tranzistor. Nechápal som, ako vôbec zistil, ktorý tranzistor bol zlý - dozvedel som sa, že si študoval schémy a podľa príznakov poruchy to "vykoumal".

Tá stará nahrávka, to je koncert bigbítovej kresťanskej kapely, v ktorej on kedysi hral na gitare a spieval. Gitarové sólo, ktorým sa začína pesnička v 17. sekunde hrá on :-) Ešte sa trochu idem chváliť šikovnosťou môjho svokra: aj ten efekt na gitaru si vyrobil sám!

Vráťme sa ešte k magnetofónu. Dnes, keď si chcete pustiť nejakú pesničku, tak proste kliknete mp3 alebo zapnete CD a nastavíte stopu, ktorá vás zaujíma. S magnetofónovým pásom to bolo zložitejšie. Na takýto kotúč sa zmestilo dosť veľa hudby, ale keď ste si chceli pustiť tú vašu, nedalo sa to jednoducho "prekliknúť" - bolo treba pásku pretočiť. Na to slúžilo takéto počítadlo:


Keď bol pás na začiatku, počítadlo sa vynulovalo. Potom ste počúvali hudbu, a vždy ste si zapísali, pri akom čísle začína ďaľšia "stopa", pesnička. Keď ste si potom chceli pustiť niektorú konkrétnu nahrávku, pretočili ste pás pomocou tohto počítadla na potrebné miesto.


Ešte jednou zaujímavosťou je stereo. Na takýto pás sa dalo nahrávať stereo. Páska bola pozdĺžne rozdelená na dve stopy. Na jednu stopu ste nahrali jeden kanál, na druhú druhý. Pásy však boli drahé a tak bolo treba šetriť, preto sa dalo nastaviť, či sa nahráva a prehráva na obe stopy alebo len jednu. Keď ste nahrávali len na jednu stopu, tak to bolo, samozrejme, mono. Na tejto fotke vidíte, že sa prehráva len ľavý kanál, je to mono nahrávka.

To akú úžasnú kvalitu zvukového záznamu si dnes môže hocikto dopriať trebárs cez prestávku z mobilu na slúchadielka je neuveriteľné. Je to trochu zázrak, aká je reprodukovaná hudba v dnešných časoch dostupná.

Čo sa týka obsahovej kvality nahrávok, tak až o takom veľkom pokroku sa hovoriť, žiaľ, asi nedá :-)

5 komentárov:

fedoo povedal(a)...

Jediná nevýhoda tých digitálnych empetrojek je jedine ich diskrétnosť. Platňe a pásky boli krásne spojité, takže žiadne epsilonové medzery.

rasťo povedal(a)...

No, tak takéto výhrady som už počul aj ja, ale iste uznáš, že je to unáhlené. Teda, je pravda, že digitálny signál je diskrétny. Podľa mňa však nie je pravda, že je to nevýhodou.

Podľa Nyquist–Shannon samplovacej vety platí, že ak je samplovacia frekvencia väčšia ako maximálna frekvencia signálu (ktorý nás zaujíma), tak potom sa dá tento signál presne rekonštruovať.

Naše ucho nepočuje vyššie frekvencie ako 20 kHz. Samplovacie frekvencie pri digitálnych nahrávkach bývajú 44 kHz. Teda prevyšujú dvojnásobok najvyššej počuteľnej frekvencie. Čiže je to OK :-)

Tá istá veta sa vlastne učila tuším pri grafickom aliasingu, čo je vlastne ten istý problém.

A ešte by ma celkom zaujímalo, ako to funguje v mozgu = tam sa zvuk asi tiež nejako digitalizuje, či nie? Nevie niekto?

Tomas Pruzina povedal(a)...

@rasťo

Nas sluch zachytava mechanicke vlnenie v cortyho organe (vnutorne ucho), kde sa vlastne nachadzaju take ,,chlpy" pomorene v kvapaline.
Zvuk je mechanicke vlnenie a na tieto nerovnomerne dlhe chlpy sa ,,chyta" ako na taku antenu a rezonuje.

Ak si spominas na detsku vysielacku typu dva pohare a snura, tak nieco take funguje aj v strednom uchu, medzi bubienkom a takou vnutornou blanou, kde sa zvuk zosilnuje a prenasa sustavou 3 kosticiek.

Aby som sa vratil k tomu cortyho organu tak v podstate mas pravdu, zvuk sa tam meni na bioelektricky signal ktory sa siri cez ustrednu nervovu sustavu tusim priamo do mozgu (obide miechu).

Trosku problem je ze nadmerne silny neadekvatny zvukovy podnet (tresk resp huciace sluchatka) dokazu tie chlpky v cortho organe polamat a my si tym nicime sluch.

Sorac za laickost, myslim si ze som to zhruba povedal spravne :D

Tomas Pruzina povedal(a)...

A este doplnim, ze najlepsi kvalitu hudby poskytuje stara dobra Vinylova platna.
Preco?
jednoducho preto, ze v kazdej mp3 skladbe je hudba samplovana na frekvencie akoby po schodoch.

Dorobte do sinusoidy graf na a a vidite ze jednotlive casti sinusoidy su v jednom stlpceku zhustene.

Analogovy vinyl vsak taketo nieco nepozna, resp pozna na prakticky molekulovej urovni (aj platna sa opotrebuje rovnomerne ak ju vzdy pustite od zaciatku az do konca).

Tie samplery a rozny hi-end audia stuff na koncertoch DJov nevidno len preto, ze niekto rad manualne (rukou) upravuje hudbu :)

Vecna skoda ze Vinylove platne su tak nehorazne drahe (cca 8 eur + naklady na copyright atd), takze jeden stary dobry Vinyl od metallicy vas vyjde aj na slusnych 20 euro bez postovneho...

Este ku kvalite mp3 skladieb... myslite si, ze 320kbps znamena, ze ma skladba kvalitu? Vacsinou je to tak, ze 320kbps niekto ripne z CD kvality..... co je zaujimave je to, ze toto robia aj obchody, ktore vlastne skladby predavaju. Kupia copyright, ale zhanat a upravovat skladby je casto namahave...

Anonymný povedal(a)...

Napísať, že MP3 reprodukovaná cez telefón a slúchadlá v jeho príslušenstve má úžasnú môže len úplný diletant, ktorý síce vie, že ľudské ucho počuje do cca 20kHz, ale zároveň nevie, že vzorkovacia frekvencia nie je to isté, ako najvyšší prenášaný kmitočet. Rovnako ako kmitočtový rozsah a odstup signál/šum nie je všetko pre posúdenie kvality reprodukcie. Pravda je taká, že analógovému záznamu sa digitál nevyrovná a mp3 je odpad bez dynamiky (za čo primárne môžu už lepmplácky nahrané pôvodné CDDA).