: архив : архив журнала "Звукорежиссер" : 1999 : #4

Столетие магнитной записи
Леонид Чирков

Осенью прошлого года мировая научно-техническая общественность не очень пышно, но отметила 100-летие магнитной записи. Сейчас без магнитной записи немыслимо звуковое и телевизионное вещание, компьютерная техника. Магнитные ленты и диски широко применяются для долговременной записи и накопления больших массивов самой различной информации. Магнитная запись быстро включилась в работу и во многом определила современный научно-технический прогресс самых передовых технологий гражданского и военного производства. Словом, этот заслуженный ветеран мирового технического прогресса последнего столетия был удостоен не по заслугам скромным вниманием.

Первым аппаратом записи звуковых сигналов стал фонограф Эдисона, он появился за два десятилетия до телеграфона - первого прибора магнитной записи звука. Вероятно, именно по этой причине и рождение магнитной записи прошло при скромном внимании ученых и инженеров конца XIX века. Но замечено оно было. Более того, магнитная запись пусть и не очень быстро, но преодолела инерцию привычного и стала набирать весомые очки.

К последнему десятилетию прошлого века о магнитных явлениях знали уже достаточно много, чтобы догадаться о принципиальной возможности записи сигналов на основе магнитных явлений. Была известна и хорошо изучена способность ферромагнетиков сохранять длительное, практически неограниченное время намагниченность. При этом направление магнитного поля и его напряженность оставались неизменными во времени. Также было известно, что эти параметры можно было изменить с помощью внешнего магнитного поля, возбуждаемого, например, соленоидом. Новые параметры поля намагничивания после снятия внешнего поля оставались неизменными сколь угодно долго. Этих сведений достаточно, чтобы задуматься над идеей записи на основе явлений магнетизма.

Мировая практика, однако, показывает, что путь от идеи до ее воплощения в приборе сложен, тернист и требует особого видения проблемы. Изобретателей, а точнее рационализаторов, способных по накатанной схеме бесконечно улучшать тот или иной прибор или конструкцию, всегда хватало. А вот на создателей от Бога, способных предложить и довести до воплощения нечто принципиально новое, счет всегда шел на единицы. Проблема магнитной записи как раз и относилась к принципиально новым. Ее решение ждало своего созидателя - датского инженера и изобретателя Вальдемара Поульсена (Valdemar Poulsen). Он родился в 1869 г. и прожил 73 года. Ему было всего 29 лет, когда состоялось его главное изобретение.

Прежде, чем магнитная запись могла бы считаться освоенной, надо было многое продумать и изобрести. Например, излюбленный прибор исследователей магнитных явлений - соленоид - напрямую не годился как возбудитель внешнего магнитного поля записи. Надо было создать устройство, позволяющее сконцентрировать магнитное поле в малом объеме. Иначе достаточно плотную и длительную запись не получить. Итак, необходим "магнитный карандаш", достаточно остро "заточенный". Как перемещать такой "карандаш" относительно ферромагнитного материала, чтобы "рисовать" на его поверхности крошечные магнитики - следы записи? Как затем улавливать в нужной последовательности магнитное поле элементарных магнитиков? Как, наконец, преобразовать считанную запись в сигналы, например, звука? Это лишь большие фрагменты вопросов, на которые предстояло ответить изобретателю.

Записью сигналов В. Поульсен заинтересовался, работая в Датской телефонной компании. Поэтому понятно, почему в качестве преобразователя звука в электрический сигнал при записи он предпочел микрофон обычного телефона. Это же устройство было использовано им и при воспроизведении.

В качестве носителя изобретатель выбрал проволоку. Замечу - это первое применение в аппаратах записи линейного носителя с продольной записью сигналов. Эта революционная идея на столетие, а, может быть, и более, определила магистральное направление развития реверсивных средств записи и накопления информации. Конкретно, В. Поульсен использовал стальную рояльную струну, которая в экспериментальном образце была просто протянута через его лабораторию. Запись и считывание осуществлялись с помощью винтового механизма, он перемещал вдоль струны каретку с микрофоном и "магнитным карандашом".

"Магнитным карандашом" стал тонкий стержень из магнитно-мягкого материала.

Такие материалы обладают высокой магнитной проницаемостью и малой коэрцитивной силой. Иными словами, они эффективно "впитывают" силовые линии магнитного поля, но практически не обладают остаточным намагничиванием, столь характерным для ферромагнетиков. На стержень нанесена обмотка. Обмотка, фактически, являлась соленоидом - возбудителем внешнего магнитного поля записи. Стержень по функциональному назначению - магнитопровод. У заостренного конца стержня формировалось сконцентрированное в малой области магнитное поле. В соответствии с колебаниями тока в обмотке менялась напряженность магнитного поля записи. Меняющееся поле концентрировалось в магнитопроводе и выводилось через заостренный конец стержня. Это магнитное поле и формировало остаточные магнитики - элементы записи - в стальной магнитно-жесткой проволоке. Магнитно-жесткие материалы обладают высокой коэрцитивной силой. Их остаточная намагниченность пропорциональна напряженности внешнего магнитного поля. Для воспроизведения записи использовался тот же самый стержень. Меняющееся в соответствии с записанными сигналами магнитное поле элементарных участков проволоки воспринимается стержнем-магнитопроводом. Оно возбуждает в обмотке электродвижущую силу. Формируемый ею электрический ток воздействует на устройство воспроизведения.

Итак, именно В. Поульсен создал первую универсальную магнитную головку. Строго говоря, это - стержневая магнитная головка. Значительно позже появились кольцевые магнитные головки, которые в настоящее время применяются во всех аппаратах магнитной звуковой и видеозаписи. Однако следует подчеркнуть, что и стержневые головки дожили до наших дней и успешно используются в компьютерных устройствах магнитной записи и аппаратах специального назначения.

К началу XX века изобретатель усовершенствовал экспериментальный образец и создал первую модификацию телеграфона (Telegraphone), пригодную для публичных демонстраций. Стальная проволока наматывалась на цилиндрический барабан и приводилась в движение его вращением. Свободный участок проволоки шел над барабаном параллельно образующей цилиндра. Стержневой вывод магнитной головки имел полукруглую выемку, диаметр которой совпадал с диаметром проволоки. Таким образом, головка скользила по проволоке подобно троллям, прижимаясь к ней.

Принципиально новая концепция, физика функционирования и конструкция первого аппарата магнитной записи поразила современников. На Всемирной ярмарке в Париже телеграфон В. Поульсена был удостоен высшей награды (Grand Prix). Взглянуть на аппарат пришел Франц Иосиф, император Австрии. Была записана и воспроизведена его небольшая речь. Император в своем отзыве предсказал изобретению долгую и счастливую жизнь. Но ни престижная награда, ни благоприятный отзыв авторитетного монарха никак не повлияли на прохладное отношение к телеграфону тех, от кого зависело положительное решение о производстве и внедрении принципиально нового прибора. Давно привычный фонограф с восковыми валиками еще многие годы будет оттеснять конкурента, которому, в сущности, проигрывал по всем статьям. Так в очередной раз инерция привычного притормозила прогресс.

Как многие до него и после, изобретатель отправился искать счастья за океан. В 1903 г.

В. Поульсен основал Американскую телеграфонную компанию в рамках Американской ассоциации в Washington DC. Здесь он попытался наладить производство телеграфона, усовершенствовав его. В частности, в новой версии проволока наматывалась не на барабан, а на катушки. Таким образом, был сделан важный шаг к лентопротяжным механизмам.

В. Поульсен не просто изобрел магнитную запись, но и разработал основные узлы магнитофона, используемые и поныне.

В первых аппаратах, выпущенных на американской земле, скорость протягивания проволоки достигала 213 см/с. Это очень большая скорость. Тем не менее, время непрерывной записи 30 мин было достаточно высоким. В катушках телеграфона должно было содержаться около 4,5 км стальной проволоки. Всего было выпущено несколько сотен аппаратов. В 1918 г. деятельность компании была прекращена, во многом из-за плохого менеджмента.

Надо сказать, что телеграфон обладал рядом существенных недостатков, снижавших его потребительские свойства. Еще не было известно, например, высокочастотное подмагничивание, из-за чего фонограмма тонула в шумах. Очень низким был уровень выходного сигнала. Каждый, кто имел "удовольствие" поиграть со стальной проволокой, знает насколько это капризный материал. Даже самые тонкие образцы нет-нет, да и проявят норов неуступчивого материала. "Прелести" общения со стальной проволокой в полной мере ощущали владельцы телеграфона. При любом удобном случае проволока, к примеру, путалась и скручивалась. Приходилось тратить много времени на восстановление порядка. При этом часто образовывались изломы и т. п. А все вместе, к тому же, изрядно ухудшало качество и без того плохого сигнала.

Однако все эти недостатки не относились к самому принципу магнитной записи, но были вполне естественными и преодолимыми "детскими болезнями". Более того, там, где В. Поульсен потерпел относительную неудачу как предприниматель, другие компании, подхватив идею и общую концепцию аппарата записи, напротив, добились заметного успеха. Это, например, Webcor, Brush. Последняя компания, в частности, разработала аппараты с различными типами носителей: проволочными, дисковыми, ленточными. Была проделана большая работа по улучшению стали, специально предназначенной для магнитной записи. Первым ленточным аппаратом магнитной записи стала машина фирмы Marconi Stille - это Blattnerphone, названный по имени изобретателя Блаттнера. Материал ленты - все та же сталь со всеми ее капризами. Новый прорыв произошел в середине тридцатых годов, когда на фирме BASF была разработана, по сути, современная лента на ацетатной основе и с порошковым ферромагнитным материалом (гамма-окись железа).

Что ж, на пути от великого изобретения к его внедрению Вальдемар Поульсен споткнулся. Увы, талантливые изобретатели нередко оказываются не слишком удачливыми предпринимателями. И тогда идею, если она стоит того, подхватывают носители гена предприимчивости.

К счастью, Вальдемар Поульсен прожил достаточно долго, чтобы увидеть взлет созданной им магнитной записи.