W przypadku zapisu analogowego na płycie winylowej właściwości samej płyty warunkują jakość dźwięku. Największym problemem w przypadku płyty analogowej jest zmniejszanie się prędkości liniowej wraz ze zbliżaniem się do jej środka. Na początku strony jakość jest dobra, ale im bliżej końca, tym te parametry się pogarszają i dźwięk jest już gorszy.
W odniesieniu do taśmy magnetofonowej o jakości decyduje kompromis pomiędzy poszczególnymi parametrami nagrania. Można poprawić jeden parametr, ale wtedy pogorszą się pozostałe. Przy czym szybkość przesuwu taśmy nie jest elementem tej układanki. Prędkość przesuwu taśmy można zmieniać i wybrać taką, która spełni określone wymagania. Oczywiście wybór prędkości przesuwu taśmy też sam w sobie jest kompromisem pomiędzy jakością, a ilością użytej taśmy, nam jednak chodzi o inny kompromis. Aby zrozumieć z czego on wynika najlepiej wyjść od biasu dodawanego do nagrywanego sygnału.
Pierwszy rysunek pokazuje, że bias to jest, w przypadku zapisu magnetycznego, dodatkowy sygnał o wysokiej częstotliwości. Możliwe jest też dodawanie prądu stałego, ale praktycznie nikt tego nie stosował.
Pytanie powstaje takie: po co w ogóle jest ten dodatkowy prąd? Na to pytanie możemy odpowiedzieć analizując rys.2
Rysunek przedstawia krzywą transferu. Problem polega na tym, że to jest krzywa. Składa się ona jakby z dwóch liter "S" i właśnie taki kształt mówi nam, że nagranie będzie obarczone nieliniowością, czyli zniekształceniami. Idealna krzywa transferu nie byłaby krzywą, ale prostą. Kształt taki, jak to pokazuje schemat powoduje, że jeśli fragmenty zapisu o średniej głośności wypadną na te bardziej proste części krzywej, to zniekształcenia będą dość małe. Jednak głośne elementy nagrania wypadają na odcinki saturacji, co powoduje powstanie dużych zniekształceń. Tu chodzi generalnie o przesterowanie nagrania. Natomiast ciche fragmenty zapiszą się na tej mocno zakrzywionej części środkowej, w pobliżu przecięcia się osi wykresu.
O ile zniekształceń wynikających z zapisu w rejonach saturacji można uniknąć kontrolując poziom nagrania, to z cichymi dźwiękami jest już gorzej.
W technice jednak można znaleźć rozwiązanie każdego, przypuszczalnie, problemu, więc i z nagrywaniem słabego/cichego sygnału też można sobie poradzić. W tym przypadku rozwiązanie jest dość zaskakujące. Skoro słaby sygnał w nagraniu zostanie zniekształcony, to w takim razie w ogóle nie nagrywajmy słabych sygnałów.
Ale takie rozwiązanie, żeby nie nagrywać słabego sygnału kłóci się z naturą zapisu. Przecież nawet silny sygnał ma swoje miejsca, kiedy jest słaby i chodzi tu o przejście przez zero. Jednak jeśli do sygnału muzycznego dodamy BIAS o określonej wartości, to nawet najcichsze fragmenty będą głośniejsze o podkład.
Popatrzmy jeszcze raz na rys.1. Widzimy, że po dodaniu prądu podkładu sygnał przybrał na sile. Wobec tego, że podkład zwiększa energię sygnału, to wystarczy ją dobrać tak, żeby w środkowym wygięciu krzywej transferu zapisywał się podkład, a właściwy sygnał zostanie wypchnięty na fragmenty bardziej proste.
Na poniższym rysunku widzimy poprawnie zapisany sygnał o maksymalnej amplitudzie.
Kolejny rysunek (nr 4) pokazuje co się stanie z cichymi składowymi sygnału, jeśli BIAS będzie za słaby i nie "wypchnie" sygnału użytecznego na bardziej prostoliniowe części krzywej transferu.
Kolejny rysunek ilustruje sytuację, kiedy podkład ma za dużą siłę. Wtedy oczywiście słabe elementy sygnału zapiszą się dobrze, ale problem wystąpi z elementami głośnymi, gdyż zbyt duży podkład wypchnie z kolei głośne części sygnału na bardziej nieliniowe regiony nasycenia taśmy.
Dodanie prądu podkładu powoduje wyeliminowanie zniekształceń dla małych sygnałów, ale jednocześnie nieco ogranicza możliwości dynamiczne taśmy. Zazwyczaj myślimy o zakresie dynamiki taśmy jako o czymś, co limituje z jednej strony szum, a z drugiej jej przesterowanie. Teraz widzimy, że dobór prądu podkładu należy wykonać starannie, aby nie zabrać sobie niepotrzebnie części z zakresu dynamicznego, który może oddać taśma.
Rysunek 6 ilustruje wpływ różnych wartości podkładu na poziom nagranego sygnału. Z rysunku widzimy, że sygnał o niskiej i wysokiej częstotliwości (małej i dużej długości fali) zapisze się nieco inaczej. Taśma standardowa wykazuje duże różnice dla sygnałów o małej i dużej długości fali, natomiast taśma niskoszumowa ma te różnice niewielkie, dlatego kompromis z wyborem optymalnego podkładu jest odpowiednio mniejszy. Przy czym tutaj już chodzi o precyzyjny dobór wielkości biasu, bo zmiany wartości tego prądu są, w tym przykładzie, +/- 25%.
W praktyce, dla różnych rodzajów taśm magnetofon ma odpowiednie ustawienia. A magnetofony wyższej klasy mogły być dostrajane do każdej taśmy przez to, że dostępna była korekcja pokazana na poniższych dwóch schematach. Trzeba dodać, że była jeszcze korekta na czułość taśmy, ale tego nie będziemy ilustrować rysunkiem.
Jednak korekta EQ to nie wszystko, gdyż zmiana wielkości podkładu powoduje też zmianę charakterystyki częstotliwościowej. Z rysunku 8 odczytujemy, że jeśli zwiększymy bias, to spadnie ilość wysokich tonów. I odwrotnie, zmniejszenie BIAS-u spowoduje, że wysokich tonów zapisze się więcej. Jednak w tym ostatnim przypadku za mały bias spowoduje wzrost ilości zniekształceń dla cichych składowych sygnału, co ilustruje rys. 4.
W tym momencie wiemy już o najważniejszych rzeczach, które dotyczą działania prądu podkładu, a także o sposobie w jaki się nagrywa na taśmę. W takim razie możemy przejść do najbardziej interesujących nas spraw, a mianowicie do jakości. Tutaj posłużymy się ostatnimi wykresami, które pokazuje rys. 9.
 |
| Rys. 9 Wpływ BIAS na poziom nagrania i wartość zniekształceń. |
Na rysunku w jego prawej części widzimy znany nam już wykres, który widzieliśmy wcześniej na rys. 6. Krzywa ma trochę inny kształt co wynika prawdopodobnie z tego, że dotyczy taśm w kasecie podczas gdy rys. 6 odnosił się to taśm na szpuli, czyli szerszych i grubszych oraz nagrywanych z wyższymi prędkościami. Natomiast rys. 9 pozwala nam powiązać trzy czynniki, a mianowicie wartość prądu podkładu, poziom nagrania oraz wielkość zniekształceń. Zauważamy więc, że całkowicie możliwe jest osiągnięcie bardzo małych zniekształceń, rzędu 0,1%. Jednak z danych katalogowych wiemy, że producenci podają wielkość zniekształceń znacznie wyższy. Dla taśmy typu metal około 0,8%, a dla zwykłej taśmy np. 1,5%.
I w ten sposób dochodzimy do kompromisu i samych możliwości taśmy oraz możliwości magnetofonu. Zacznijmy od magnetofonu.
Zazwyczaj najbardziej fascynowały nas parametry dotyczące pasma przenoszenia. Jeśli na taśmie "metal" pasmo sięgało do 20.000 Hz, to było coś. Jednakże teraz mamy już świadomość tego, że na taśmie można z powodzeniem nagrywać znacznie wyższe częstotliwości, przecież BIAS ma zazwyczaj częstotliwość około 100 kHz. Więc skoro nagrywa się 100 kHz, to jako problem nagrać 20 kHz?
Problem wynika z kompromisu. Możemy zmniejszyć podkład i wtedy pasmo poszerzy się nam w kierunku wyższych częstotliwości, ale odbędzie się to, jak już wiemy, kosztem powiększenia zniekształceń. W odwrotną stronę - zwiększenie BIAS-u pozwoli nam bardzo mocno zmniejszyć zniekształcenia, nawet do 0,1%, ale odbędzie się to kosztem zawężenia pasma, w tym sensie, że charakterystyka dla wysokich częstotliwości zacznie silnie opadać, a ponadto zawęzimy sobie zakres użytecznej dynamiki sygnału. Elektronika magnetofonu sama w sobie pozwala na osiągnięcie ekstremalnie niskich zniekształceń, jak każdy inny element toru audio. Natomiast katalogowe dane dotyczące zniekształceń biorą się z innego źródła - z właściwości taśmy.
Logiczne wydaje się ustalenie, że wybieramy kompromis pomiędzy zniekształceniami dość dużymi, w sensie jak to się prezentuje w tabeli, ale jednak niesłyszalnymi. Bo przecież nawet zniekształcenia 2% mogą być dla nas niezauważalne, gdyż będą dotyczyć najgłośniejszych części sygnału, a więc basu. Jeśli możemy usłyszeć harmoniczne od 1% dla średnich tonów, to dla niskich częstotliwości raczej już nie będziemy w stanie tego zauważyć.
Teoretycznie można dać większy BIAS i skorygować charakterystykę, ale przeszkodzi nam tu histereza. Otóż krzywe histerezy pokazują nam przede wszystkim to, jak sygnał sam siebie kasuje, kiedy go nagrywamy na nośnik magnetyczny. W takim razie zwiększenie BIAS-u, żeby było mniej zniekształceń i podbicie wysokich tonów, żeby wyrównać charakterystykę spowoduje, że wysokie tony zaczną się same wykasowywać.
Wobec tego rozumiemy już pewne zagadnienia związane z zapisem na taśmie magnetycznej. Producenci znaleźli ten najlepszy kompromis i w tej postaci zaproponowali go klientom. Mimo wszystko piętą achillesową taśmy jest to, że ona jednak dość mocno szumi. A problemów z systemami redukcji szumów jest kilka. Przede wszystkim, żeby układ redukcji szumu dobrze działał trzeba bardzo dokładnie ustawić poziom nagrania. Chodzi o to, że nie można się kierować poziomem sygnału na wejściu, ale trzeba kontrolować poziom nagrania na taśmie. Nagrywając sygnał 0 dB musimy mieć poziom na taśmie również tego sygnału dokładnie 0 dB. Ponieważ taśmy mają różną czułość i różnie reagują na prąd podkładu, to dostrojenie parametrów nagrania do konkretnej taśmy staje się koniecznością.
Postawmy takie pytanie: czy profesjonaliści zawsze to robili? I jeśli już ustawiali, to czy zawsze te ustawienia były dokładne? A jeśli dodamy do tego wypowiedzi różnych bardziej współczesnych nam użytkowników magnetofonów, że bias i korekcję to oni robią "na oko" (ucho), wtedy mamy pełniejszy obraz techniki analogowej.
Wypada zakończyć ten post następującym zdaniem. Magnetofony analogowe to bardzo efektowne urządzenia, jednak sama technika jest tu wyjątkowo kapryśna i osiągniecie naprawdę dobrych rezultatów wymagało nie tylko użycia naprawdę dobrego sprzętu, ale wymagało od użytkownika sporej wiedzy i dużej dokładności.
