Lydbåndteknik 2 - Normer 

Af Oluf Engelstoft 

4. Afspilningsnormer. Der er indlysende brugs- og arkivmæssige fordele ved at lade dét, der er indspillet på et lydbånd opfylde bestemte tekniske normer. Det indspillede bliver herved i princippet uafhængig af tilfældige egenskaber hos de benyttede apparater, og den optimale tekniske kvalitet kan bibeholdes ved apparatskift, arkivering o.s.v., blot man kender den norm, indspilningen er sket efter. Den homogene magnetisering af oxydlaget danner grundlaget herfor, idet man kræver, at den (elektriske) frekvensgang på båndapparatets udgang skal være ret i det ønskede frekvensområde, når der ved en given båndhastighed afspilles et magnetisk fluxforløb svarende til en homogen magnetisering karakteriseret ved en given tidskonstant. Fluxforløbet skal tænkes realiseret som amplitudekarakteristikken for et RC - lavpasled med den givne tidskonstant. Det forholder sig endvidere sådan, at et bånd med oxydlagstykkelsen d og hastigheden ub forbi afspilningshovedet har en "naturlig" tidskonstant af den afspillede magnetiske flux på T = d/ub. Eksempel: Tykkelsen 13 µm og hastigheden 38,1 cm/s giver T  =  (13•10-6)/(38,1•10-2) sekunder  =  (13•102)/38,1 µs eller ca. 35 µs. 

Homogen magnetisering er en særlig, ensartet magnetisk tilstand i oxydlaget på tværs af længderetningen. Den kan ikke helt nås i praksis, men tillader udførlige beregninger på afspilningsprocessen. Nu er virkelige magnetiseringer på lydbånd naturligvis ikke homogene, idet der bl.a. optræder tab (som afhænger af båndtype, formagnetisering m.m.) under indspilningen af høje frekvenser (korte bølgelængder) på båndet. Man får imidlertid magnetiseringen til at "se homogen ud" ved at modvirke tabene ved hjælp af en passende diskanthævning i indspilningsforstærkeren. Undersøgelser har vist, at man foruden minimal modforvrængning desuden samtidig opnår en rimelig balance mellem udstyringsevne (forvrængning) og signal/støjforhold ved de fleste programarter. Den følgende tabel viser nogle normerede tidskonstanter i µs for indspilninger til professionelt og "hjemme" -brug.

            Båndhastighed                                        Tidskonstant µs 

76,2 cm/s       (30 "/s)                                                  35

38,1 cm/s       (15 "/s)                                                  35

19,05 cm/s     (7½ "/s)                                                 70

Herudover anvendes flg. tidskonstanter til "hjemmebrug": 

19,05 cm/s     (7½ "/s)                                                50   og   3180

 9,53 cm/s      (3¾ "/s)                                                90   og   3180

 4,76 cm/s      (1⅞ "/s)                                              120   og   3180 

Professionelle kassetteindspilninger:
19,05 cm/s     (7½ "/s)                                               50   og   3180 

Kompaktkassetteindspilninger til "hjemmebrug":
4,76 cm/s       (1⅞ "/s)                                             120   og   3180  jernoxydbånd

4,76 cm/s       (1⅞ "/s)                                              70   og   3180  kromdioxydbånd      

Båndhastigheden 30 "/s benytter tidskonstanten 35 µs, fordi der her med fordel kan anvendes bånd (f.eks. BASF SPR 60 LH) med den dobbelte oxydlagstykkelse af NP- båndets, altså 26 µm.

Der anvendes 50 µs på 7½ "/s til "hjemmebrug", fordi der i så fald nok bruges tyndere oxydlag (DP-bånd). Dette formodes også at være tilfældet på 3¾ "/s, men den lidt lavere tidskonstant (90 µs kontra de forventede 100 µs) anvendes for at få et noget bedre signal/støj - forhold (på bekostning af forvrængningen i diskanten).

Den laveste båndhastighed 1⅞ "/s (og den endnu lavere, ikke nævnte 15/16 "/s  samt evt. endnu lavere) opfylder ikke større kvalitetskrav, og tidskonstanten er for jernoxydbånd valgt ud fra QP- båndets 4 µm tykkelse (f.eks. i C 90 kassetter). Kromdioxydbånd muliggør et bedre kompromis mellem forvrængning og støj ved en større diskanthævning under indspilning. Tidskonstanten er derfor valgt til 70 (og ikke 120) µs for disse bånd.

 Generelt gælder: Jo mindre tidskonstant ved en given båndhastighed og båndtype, desto større diskanthævning ved indspilningen og mindre ved afspilningen.

Tidskonstanten 3180 µs er indført som en bashævning ved indspilning, der modvirkes af en bassænkning ved afspilningen og dermed giver en noget mindre følsomhed for brumforstyrrelser fra fremmedfelter i afspilningshovedet.

5. Niveau og sporbredde. 

Et bånd må hverken indspilles for svagt eller for kraftigt, for ellers høres der enten generende sus eller forvrængning. Derfor er der fastlagt niveauer passende de fleste programarter.

Niveauet angives ved den magnetiske flux på båndet pr. længdeenhed. Båndets forvrængning mv. er direkte afhængig af denne intensitet, som gerne angives i nWb/m (nanoWeber pr. meter sporbredde, altså målt vinkelret på længderetningen).

Udstyret justeres ved afspilning af normbånd med niveau, spaltekontrol af afspilningshovedet samt frekvensgang og derefter indspilning på referencebånd, f.eks. AGFA PER 525, charge 1544. Frekvensgangen skal indspilles svagt, 20 dB under niveauet, men allerførst foretages spaltekontrollen af indspilningshovedet ved 10 kHz, 10 dB under niveau og derefter indstilles formagnetiseringen (HF-Bias) ved 10 kHz og samme niveau, f.eks. til 2 dB overbias (ved ikke for brede indspilningsspalter).

Niveauer på kvarttomme 7½"/s  og 15 "/s Studiebånd:

Mono:           320 nWb/m ved 1 kHz.

Stereo:           514 nWb/m ved 1 kHz.

Begrundelsen for niveauvalget er følgende: Uafhængige, lige kraftige signaler i hver sin stereokanal giver ved afspilning på monomaskinen det samme niveau (mono - stereo kompatibilitet).

Eksempel:  514 nWb/m i en stereokanal giver fluxen 514•2,75•10-3  = 1,41 nWb. Lægges kanalerne sammen, stiger niveauet √2 gange til 2 nWb, som er  den samme flux, der fås med 320 nWb på en monomaskine: 320•6,25•10-3 = 2 nWb.

Ovennævnte niveauer skal ved tilslutning til udstyrets udgang af et standard udstyringsinstrument efter IEC 268-10 "Programme level meters" with Nordic PPM scale acc.to Nordic Recommendation N10 -(1993) give indikationen: +6 dB/test (kanten af det røde område).

Bredere bånd (fra ½" til 2" med 4, 8, 16 eller 24 spor) anvendes gerne med samme niveauer og tidskonstanter som nævnt ovenfor.

Sporbredder på kvarttomme  7½"/s og 15"/s Studiebånd:

Mono: Principielt bruges hele båndets bredde (6,3+0-0,06  mm), men indspilningshovedet bør have lidt større bredde og afspilningshovedet lidt mindre for at undgå afspilning af ulineære randeffekter fra båndet.

Stereo: 2 spor med hver 2,75 mm bredde, indbyrdes afstand 0,75 mm. Samme bemærkning som ovenfor.

Kompaktkassettebånd.

Kompaktkassetteranvender 3,81 mm (0,150") bånd, og stereokassetter har 0,6 mm sporbredde.

Den fuldt optrukne kurve viser amplitudekarakteristikken for den homogene magneti-sering. Den punkterede kurve for RC - ledet (med tidskonstanten d/ub) ligger omkring grænsefrekvensen ub/2πd tydeligt over den anden kurve, men forskellen er mindre end 1 dB. Det er derfor noget af en heldig tilsnigelse, at man kan tillade sig at sammen-ligne en abstrakt kurve med noget så simpelt som en µs - kurve! Den inducerede spænding i et ideelt afspilningshoved findes ved differentiation af fluxkurven Фk = f(ub/λ) med hensyn til frekvensen, d.v.s. ved lave frekvenser stiger spændingen 6 dB/oktav, og ved høje frekvenser (over grænsefrekvensen) er den konstant.

Litteratur

Absalon Larsen: Telegrafonen og den trådløse.
Ingeniørvidenskabelige skrifter, 1950 Nr. 2
Akademiet for de tekniske Videnskaber og Dansk Ingeniørforening.

 Die magnetische Schallaufzeichnung in Teorie und Praxiz
von Dipl.-Ing. Dr. techn. F. Krones
Sonderausgabe der Monatsschrift
RADIOTECKNIK/RADIO-AMATEUR
Zeitschrift für Hochfrequenztechnik
Wien 1952

Technik der Magnetspeicher
Herausgegeben von Dr.-Ing. Fritz Winckel, Berlin
Springer-Verlag
Berlin/Göttingen/Heidelberg 1960

J. Boisen Schmidt: F. E. Jensen og Danmarks Radio under Besættelsen, 1965, p. 327.
(Min Rejse til Berlin og Leipzig 9 - 13 Februar 1942, p. 319 - 328) 

Desuden anvendes eget materiale fra min undervisning på Danmarks Radios Personalekursus fra. ca. 1963 og fremefter.

Første artikel i serien om båndteknik: Lydbåndteknik 1