Магнитная лента

Магни́тная ле́нта — носитель информации в виде гибкой ленты, покрытой тонким магнитным слоем. Информация на магнитной ленте фиксируется посредством магнитной записи.

Катушка магнитной ленты для накопителя ЭВМ

Устройства для записи звука и видео на магнитную ленту называются соответственно магнитофон и видеомагнитофон. Одна из современных разновидностей устройств для хранения компьютерных данных на магнитной ленте называется стример.

Магнитная лента произвела революцию в вещании и записи. Вместо прямых эфиров в телевизионном и радиовещании стало возможным производить предварительную запись программ для последующего воспроизведения. Первые многодорожечные магнитофоны позволяли производить запись на несколько раздельных дорожек от различных источников, а затем впоследствии сводить их в конечную запись с наложением необходимых эффектов. Также развитию компьютерной техники послужила возможность сохранения данных на длительный период с возможностью быстрого доступа к ним.

Некоторые разновидности магнитных лент, изготовленные в 1970—1980-х годах, подвержены деградации. Деградация обусловлена разрушением связующего ленты, в результате чего её использование становится невозможным.

Технология

Магнитная лента состоит из гибкой основы, на которую с одной стороны нанесён рабочий слой — суспензия тонкого ферромагнитного порошка в специальном лаке. Между ними может наноситься промежуточный слой, обеспечивающий лучшее сцепление основы и рабочего слоя. Сам рабочий слой может состоять из нескольких слоев с ферромагнитным порошком разного состава. Кроме того, поверх рабочего слоя иногда наносят ещё один — антифрикционный, для снижения трения в тракте движения ленты, например, из коллоидного графита. Общая толщина ленты составляет от единиц до десятков микрометров, ширина — от единиц миллиметров до 100 мм и более, в зависимости от назначения. Лента поставляется и используется чаще всего смотанной в плотный рулон на сердечнике или катушке той или иной конструкции.

Основа магнитной ленты изготавливается из синтетических материалов, чаще всего ацетатцеллюлозных (диацетата и триацетата), полиэтилентерефталата (лавсана) и полиимидов. Применялись и другие материалы (бумага, целлулоид, полиэтилен, полихлорвинил), но они вышли из употребления, так как хуже отвечали требованиям, предъявляемым к магнитным лентам.

В качестве рабочего слоя используются порошки окислов железа, хрома, кобальта и их смеси, а также порошки чистых металлов. От состава, толщины и однородности рабочего слоя, размеров и формы частиц магнитного порошка во многом зависят основные характеристики ленты.

Существуют также однослойные магнитные ленты, в которых ферромагнитный порошок распределён в толще материала основы, и цельнометаллические, представляющие собой тонкую полосу из углеродистой стали. Однако подавляющее распространение получили именно многослойные ленты, описанные выше.

Типы магнитных лент для бытовых кассетных магнитофонов

Тип магнитной ленты	Материал рабочего слоя	Типовая лента	Постоянная времени записи, мкс
МЭК-1 (Type 1, extra 1, normal, Fe, Fe1, IEC1, EQ 120μS)	${\ce {\gamma-Fe2O3}}$	БАСФ/Р-723Д	120	3180
МЭК-2 (chromdioxid, chrom)	${\ce {CrO2}}$	БАСФ/С-401	70	3180
МЭК-3 (Ferri chrom III, Ferrochrom)	${\ce {\gamma-Fe2O3 + CrO2}}$	Сони/С-301 Сони/М-10655
МЭК-4 (pure metal, metal)	${\ce {Fe}}$	не установлена

В начале рулона ленты с фонограммой подклеивается немагнитный ракорд, цвет которого должен соответствовать скорости записанной фонограммы:

• 19,05 см/с — жёлтый
• 9,53 см/с — синий
• 4,76 см/с — белый.

В конце рулона для всех скоростей используется красный ракорд.

Звукозапись

Магнитофоны Marconi-Stille, применявшиеся на BBC с 1935 по 1950 год, работали с лентой из легированной стали. Толщина ленты 0,08 мм, ширина 3 мм, длина 1000 м, длительность записи — 35 минут

Лента «Тип-2» для бытового катушечного магнитофона выпускалась с 1955 года (ширина 6,35 мм, толщина 55 мкм, материал основы — диацетат)

В компакт-кассетах используется лента на лавсановой основе шириной 3,81 мм и толщиной от 9 до 18 мкм

Основная статья: Магнитная звукозапись

Магнитная лента была разработана в 1930-е годы в Германии при сотрудничестве двух крупных корпораций: химического концерна BASF и электронной компании AEG при содействии немецкой телерадиовещательной компании RRG.

В 1927 году немецкий инженер Фриц Пфлёймер (Fritz Pfleumer), после ряда экспериментов с различными материалами, сделал напыление порошком оксида железа на тонкую бумагу с помощью клея. В 1928 году он получил патент на применение магнитного порошка на полоске бумаги или киноплёнке. В этом же году он демонстрирует свой прибор для магнитной записи с бумажной лентой публике. Бумажная лента хорошо намагничивалась и размагничивалась, её можно было обрезать и склеивать. В 1936 году Национальный суд Германии признал права по патенту Пфлеймера недействительными, так как покрытие бумажной ленты железным порошком было изложено ещё в патенте Поульсена от 1898 года.

В 1932 году компания AEG, взяв на вооружение идею Пфлёймера, начала производство прибора для магнитной записи под названием «Magnetophon К1». Носителем в «Magnetophon К1» была лента, которую изготавливал немецкий химический концерн BASF. «Magnetophon К1» был представлен публике в 1935 году на радиовыставке в Берлине.

Фридрих Маттиас (Friedrich Matthias) из IG Farben/BASF разработал многослойную ленту, состоящую из подложки, клея и напыления порошком оксида железа. В 1939 году BASF представил публике эту ленту. Это изобретение было революционным. Параллельно этому инженер Вальтер Вебер работал над улучшением качества воспроизведения магнитофонов, производимых AEG. Он проводил эксперименты с подмагничиванием ленты. Опытным путём было доказано, что высокочастотное подмагничивание переменным током намного улучшает качество воспроизведения. Весной 1940 года Вебер получает патент на технологию высокочастотного подмагничивания переменным током, и уже в 1941 году AEG выпускает новую модель магнитофона «Magnetophon K4-HF». Технические характеристики этой модели аппарата магнитной записи превосходили все существовавшие тогда аппараты магнитной записи: благодаря открытой Вебером технологии, отношение сигнал/шум составило 60 дБ, а воспроизводить он уже мог частоты выше 10 кГц.

В 1942 году AEG начала проводить эксперименты по стереофонической записи звука.

Наиболее распространёнными в звукозаписи стали ленты шириной 6,35 мм/0,25 дюйма (для катушечных магнитофонов) и 3,81 мм/0,15 дюйма (в компакт-кассетах). Ленты другой ширины применялись в студийных многодорожечных магнитофонах, для видеозаписи, записи цифровых данных и для других специальных целей.

Ведущими мировыми производителями магнитных лент являлись компании BASF, Agfa (Германия), 3M (США), Denon, Maxell, TDK, Sony (Япония). В СССР главными производителями магнитной ленты были Шосткинское ПО «Свема», Казанское ПО «Тасма» имени В. В. Куйбышева и Переславское ПО «Славич».

Видеозапись

Видеокассета VHS

Основная статья: Видеокассета

Первый в мире видеомагнитофон был представлен фирмой Ampex 14 апреля 1956 года. Небольшая компания, основанная русским эмигрантом Александром Матвеевичем Понятовым в Калифорнии, смогла сделать настоящий прорыв в технологии видеозаписи, изобретя поперечно-строчную видеозапись и применив систему с вращающимися головками. Они использовали ленту шириной 2 дюйма (50,8 мм), которая наматывалась на бобины — так называемый формат Q (Quadruplex). 30 ноября 1956 года — Си-Би-Эс впервые использовала «Ампэкс» для отсроченного выпуска в эфир программы новостей. Видеомагнитофоны произвели настоящую технологическую революцию на телецентрах.

В 1965 году «Ampex» изобрела принцип цветной видеозаписи с переносом спектра.

В 1969 году компания Sony представила формат наклонно-строчной аналоговой магнитной видеозаписи U-matic. Это первый кассетный формат, использующий видеокассету, с магнитной лентой ширины 3/4 дюйма.

Настоящим прорывом в бытовой видеозаписи стал формат VHS, представленный компанией JVC в 1976 году. Недорогие и надежные видеомагнитофоны, а также удачный маркетинг способствовали массовому распространению формата.

В 1982 году Sony выпустила систему Betacam. Частью этой системы была видеокамера, которая впервые в одном устройстве объединяла и телевизионную камеру и записывающее устройство. Между камерой и видеомагнитофоном не было кабелей, таким образом, видеокамера давала значительную свободу оператору. В Betacam используется 1/2" кассеты. Он быстро стал стандартом для производства теленовостей и для студийного видеомонтажа.

В 1986 году Sony представила первый цифровой формат видеозаписи D1, стандартизованный SMPTE, это положило начало эре цифровой видеозаписи. Наиболее распространённым бытовым форматом цифровой видеозаписи стал формат DV, представленный в 1995 году.

Хранение данных

Кассета QIC-80

Основная статья: Ленточный накопитель

Магнитная лента была впервые использована для записи компьютерных данных в 1951 году в компании Eckert-Mauchly Computer Corporation на ЭВМ UNIVAC I. В качестве носителя использовалась тонкая полоска металла шириной 12,65 мм, состоящая из никелированной бронзы (называемая Vicalloy). Плотность записи была 128 символов на дюйм (198 микрометров / символ) на восемь дорожек.

В 1964 году семейства IBM System/360, в фирме IBM был принят стандарт 9-дорожечной ленты с линейной записью, который впоследствии распространился также в системах других производителей и широко использовался до 1980-х годов.

В домашних персональных компьютерах 1970-х и начала 1980-х годов (вплоть до середины 1990-х) в качестве основного внешнего запоминающего устройства во многих случаях использовался обычный бытовой магнитофон и компакт-кассета.

В 1989 году компаниями Hewlett-Packard и Sony на базе аудиоформата DAT был разработан формат хранения данных DDS (англ. Digital Data Storage).

В 1990-е годы для систем резервного копирования персональных компьютеров были популярны стандарты QIC-40 и QIC-80, использовавшие небольшие кассеты физической ёмкостью 40 и 80 Мбайт соответственно.

Гарантированный срок хранения информации на магнитных лентах составляет 30-40 лет, хотя есть примеры сохранённой информации с возрастом более 50 лет.

См. также

• Деградация магнитной ленты

Литература

• Магнитофонная лента // Товарный словарь / И. А. Пугачёв (главный редактор). — М.: Государственное издательство торговой литературы, 1958. — Т. V. — Стб. 221—225. — 588 с.
• Брагинский Г. И., Тимофеев Е. Н. Технология магнитных лент. — М.: «Химия», 1987, ISBN 5-7245-0055-8
• Мазо Я. А. Магнитная лента. — М.: Энергия, 1975
• В. И. Шевченко, В. Н. Ткаченко, В. Л. Митьевский. Бытовая аппаратура магнитной записи: Справочник. — 2-е, перераб. и доп.. — Москва: Радио и связь, 1987. — 320 с.

Ссылки

• Владимир Островский. Истоки и триумф магнитной звукозаписи // «625» : журнал. — 1998. — № 3. Архивировано 5 марта 2012 года.
• Валерий Самохин, Наталия Терехова. Формату VHS — 30! // «625» : журнал. — 2006. — № 8. Архивировано 13 марта 2012 года.
• Reelin' in the years: Tracking the history of magnetic tape. Part One: From wheels of steel to ribbons of rust. By Bob Dormon