Historie magnetického záznamu zvuku

Koncepci elektromagnetického záznamu navrhl jako první v roce 1878 americký inženýr Oberlin Smith (1840–1926). Objev učinil na základě návštěvy Edisonovy laboratoře v Menlo Parku (New Jersey), kde shlédl mechanický fonograf a rozhodl se pro jeho propojení s tehdejším elektrickým telegrafem. 23. září 1878 podrobně popsal konstrukci přítroje zaznamenávající zvuk na ocelový drát. Tento přístroj se mu však nepodařilo zkonstruovat a musel se spokojit jen s publikováním koncepce elektromagnetického záznamu v odborných časopisech La Lumiere Électrique a Electrical World.

S podobným technickým návrhem a řešením přišel shodou okolností také dánský inženýr Valdemar Poulsen (1869–1942) v roce 1898, kdy sestrojil první funkční zařízení zaznamenávající signál na drát navinutý na mosazném bubnu s dráhou ve tvaru šroubovice. Z důvodu neochotných a podezíravých úředníků dánského patentního úřadu byl Poulsen donucen svůj návrh magnetického záznamu rozdělit na několik menších dílčích a pokusit se získat patent v Dánsku, Německu, USA a dalších několika státech Evropy. Oproti Oberlinu Smithovi dokázal Poulsen zařízení zkonstruovat do funkčního stavu a poukázat na jeho komerční využití. Přístroj nazvaný Telegraphone představil světu roku 1900 na Světové výstavě v Paříži, kde provedl úspěšně první dochovanou „magnetickou“ nahrávku slavnostního proslovu císaře Franze Josefa. Následovala další představení telegrafonu po celém světě, včetně Ameriky. Název Telegraphone zvolil Poulsen z důvodu kompatibility přístroje s progresivním telefonním přístrojem. Poulsen sestrojil tři konstrukčně odlišné varianty stroje: „bubnový“ drátofon, „cívkový“ drátofon a také magnetofon na kovové pásky. Záznamová cívka byla napojena na snímací obvod a mikrofonní kapsli telefonního zařízení. Proměnlivý proud v cívce generoval rychle se měnící elektromagnetické pole, které měnilo rozložení remanentního magnetismu uvnitř drátu v daném místě záznamu. V případě potřeby záznam reprodukovat stačilo překlopit páčkový spínač, čímž se v obvodu snímací člen nahradil reprodukčním. Dále stačilo v manipulaci s válcem postupovat stejně jako pří záznamu. Otáčením měděného válce s rovnoměrně do šroubovice namotaným ocelovým drátem pod snímací cívkou se opětovně generoval proměnlivý proud, který mohlo být převeden elektromagnetickým měničem na akustické kmitání.

Poulsen na dalších pokusech spolupracoval s celou řadou techniků. 10. prosince 1907 získali Poulsen a Peder O. Pedersen patent na záznam zlepšující užití stejnosměrné složky napětí, takzvanou předmagnetizaci, jež byla přivedena spolu se signálem z mikrofonu na záznamovou cívku.

Dalším z Poulsenových elektromagnetických vynálezů byl telephone relay. Před tím než bylo vymyšleno elektrické zesílení, pokoušelo se mnoho vynálezců o zesílení slabého signálu z telefonní linky tak, aby jej mohli šířit dál po linkách na dlouhou vzdálenost. Poulsenův telefonní zesilovač pracoval na principu sčítání záznamu nahraného na několik stejně dlouhých kovových pásových smyček. Bylo zapotřebí přesné synchronizace všech smyček, aby nevznikal nechtěný dozvuk. Telegraphone se hojně rozšířil v Evropě, bylo jej užíváno pro záznam telefonních hovorů a také jako diktafon pro stenografické přepisy. Naopak v Americe panovala zprvu jistá opatrnost. V roce 1903 vzniklá společnost American Telegraphone Company (dále jen ATC) nemohla zprvu přesvědčit investory o výnosnosti výroby telegrahonu ve Spojených státech amerických. Po roce 1905 konečně ATC započala výrobu ve Washingtonu DC. S rostoucím zájmem o telefonní linky se dařilo také propagovat a prosadit telegrafon. Okamžitě se objevili další promotéři, jež v Poulsenové vynálezu spatřili zlatý důl. H. P. O’Reilly and Company nastartovala reklamní kampaň argumentující slovy: „telegrafon ušetří 50% těsnopiscova času“. Další velká společnost Sterling Debenture prosazovala přístroje mezi bankovními úředníky, makléři, novinovými redaktory, právniky, obchodníky, dodavateli a dalšími. Velmi často se na propagačních letácích objevovalo srovnaní s dosavadními velice oblíbenými Edisonovými diktafony. Podstatnou výhodou byla možnost některá slova v záznamu mazat a přepisovat. Toho do té doby nebylo na voskových a cínových válečcích možné docílit. Další z výhod byla možnost napojení telegrafonu na telefonní ústřednu. Avšak moderní drátofony si mohly dovolit jen velké prosperující firmy a jejich majitelé, pro které bylo nutné být neustále ve spojení s vlastním výrobním řetězcem a vzdálenými dodavateli prostřednictvím dálkových telefonních linek.

V roce 1921 v U.S. Naval Research Laboratories Wendell L. Carlson (1897–1994) a Glenn L. Carpenter objevili výrazné zlepšení kvality záznamu přidáním vysokofrekvenčního střídavého napětí (předmagnetizace) k zaznamenávanému signálu. Až o šest let později 30. srpna 1927 jim byl přidělen na tuto inovaci americkým úřadem patent. Kvalita však byla stále nedostačující, a proto byl bohužel tento dílčí objev W. L. Carlsona a Glenna L. Carpentera zapomenut.

V roce 1918 expirovaly Poulsenovy patenty a staly se veřejnými. Přesto na americkém trhu stále dominovaly fonografy Thomase A. Edisona a stroje z newyorské továrny Dictaphone corporations. K dalšímu vývoji a rozmachu magnetického záznamu došlo na území starého kontinentu, zejména v Německu.

Německý vědec Fritz Pfleumer (1881–1945) techniku páskového elektromagnetického záznamu výrazně zdokonalil, když si 1. ledna 1928 nechal patentovat metodu zvukového záznamu na cigaretový papír obohacený o vrstvu oxidu železitého. S totožným návrhem ale přišel již o osm let dříve A. Nasavischwily. A ve stejné době jako Pfleumer vynalezl podobný magnetický pásek také americký inženýr J. A. O’Neill.

V roce 1925 zkonstruoval v Berlíně Kurt Stille (1873–1957) s pomocí Karla Bauera diktační zařízení s magnetickým záznamem na kovový drát a elektronickým zesilovacím obvodem. Nazval jej Dailygraph a o tři roky později je začal vyrábět pod výrobní značkou Echophone. Pozdější sériově vyráběné drátofony měly cívky s drátem uloženy v kovové kazetě, jež měla usnadňovat manipulaci. Stilleho echofony si po celé Evropě získaly velkou oblibu. V roce 1929 koupil od Stilleho licenci britský filmový producent Louis Blattner (1881–1935) z důvodu vývoje zařízení schopného synchronní reprodukce s filmovým pásem, což se mu bohužel nepodařilo. Podařilo se mu ale zkonstruovat zařízení zvané Blattnerphone, schopné poměrně kvalitního zvukového záznamu. Blattnerfony používaly na místo drátu 6 mm široký ocelový pásek a na podzim roku 1930 byl první stroj nainstalován na zkušební provoz v nahrávacím studiu BBC – Avenue House. Postupně ve studiích BBC přibývaly další rekordéry a docházelo k jejich postupnému zdokonalování. Posun pásu probíhal rychlostí 152 cm/s, plná cívka vážila 9,5 kilogramu a možná délka záznamu se pohybovala kolem 20 minut. Novější Blattnerfony měly šíři pásu 3mm a stejnosměrné motory byly pro nespolehlivost nahrazeny motory na střídavé napětí. Stále se jednalo převážně o vývoj a nikoliv o seriovou výrobu. V březnu roku 1933 koupila společnost Marconi práva na konstrukci Blattnerfonu a začala produkovat zdokonalenou verzi stroje s názvem Marconi-Stille ve spolupráci s vývojářským oddělením radia BBC. Stroje se staly spolehlivějšími díky synchronním střídavým motorům a kvalita zvuku dosáhla frekvenčního rozsahu 100 Hz–6 kHz (±2 dB) a odstupem od šumu 35dB. Přetržení pásku zamezovaly dva zásobníky se smyčkou před i za hlavovým blokem. Stroj měl celkem pět hlav ve třech segmentech, dvě mazací, dvě záznamové a jednu reprodukční.

Papírová podložka však stále skýtala mnoho mechanických nedostatků pro běžné spotřební užití, a proto byl v roce 1934 vyvinut ve spolupráci německých společností AEG (Allgemeine Elektricitäts-Gesellschaft) a firmou BASF (Badische Anilin- und Soda-Fabrik) magnetofonový pás se světle šedou vrstvou karbonylové sloučeniny železa na celulosoacetátové podložce. V roce 1933 zdokonalil německý inženýr Eduard Schüller (1904–1976) konstrukci magnetofonové hlavy. Použil poprvé prstencové jádro kolem kterého byla omotána cívka. Velkou předností této nové hlavy byla její šetrnost vůči páskům a konstrukce umožnila soustředit silné magnetické pole na malou plochu pásu. V roce 1935 AEG, vlastnící Pfleumerův patent, začala poprvé sériově vyrábět magnetofonový přístroj K1. Písmeno „K“ v názvu znamenalo Koffer (v němčině znamená kufr), poněvadž byl stroj umístěn v dřevěném transportním kufru a jeho nedílnou součástí byl i kufr druhý s elektronkovým zesilovačem a reproduktorem. Magnetofon byl levnější a spolehlivější než dosavadní drátofony. Nutné také podotknout, že na vývoji K1 se podílela německá armáda, která měla pro své účely speciální seriové řady (např. „C“ s pružinovým pohonem).

V roce 1935 byl testován v Ludwigshafenu nový pás na přístroji značky AEG na koncertě Londýnské filharmonie. Kvalita však nesplňovala očekávání z důvodu stejnosměrné předmagnetizace. Proto se vysílací RRG (Reichs-Rundfunk-Gesellschaft) spojila se společnosti AEG, která již byla v úzké vazbě s chemickou společností BASF, aby společně pokračovaly na vývoji záznamové techniky.

O rok později bylo zjištěno, že Pfleumerův patent na použití práškového železa na papírovém pásku měl již dávno zapsaný ve svých patentech dánský inženýr Valdemar Poulsen. V dubnu 1940 znovuobjevil předmagnetizaci střídavým napětím německý inženýr Walter Weber (1907–1944) ve výzkumné laboratoři RRG vedené Hansem J. von Braunmühlem. Tento zásadní průlom v kvalitě záznamu byl 10. června 1941 představen novinářům a široké veřejnosti v berlínském kinosále Ufa-Palast am Zoo, jenž byl tehdy vybaven kvalitní reprodukční aparaturou. Magnetický pás značky BASF byl schopný zaznamenat nahrávku s dynamickým rozsahem 60 dB a frekvenčním rozsahem 50-10000 Hz.

Ve Spojených státech amerických se také začalo experimentovat s Pfleumero-Poulsenovským magnetickým pásem a v roce 1941 získal patent na použití oxidu železa pro výrobu magnetofonových pásů Marvin Camras z Armour Research Foundation. Jediné v čem Spojené státy zaostávaly byla konstrukce magnetofonu. Značnou inspiraci jim přinesla až válečná kořist. Major Spojovacího sboru Spojených států amerických John T. Mullin byl specialista na radiovou komunikaci a na konci své mise získal ve frankfurtském radiu válečnou kořist, dva staré magnetofony se zastaralou stejnosměrnou předmagnetizací. Stroje dopravil do USA, doplnil o střídavou předmagnetizaci a 16. května je předvedl na Institutu radiového inženýrství v San Francisku. John T. Mullin se stal pomocným technikem v roce 1944 založené americké společnosti s názvem Ampex (Alexander M. Poniatoff Excellence), která roku 1948 započala první seriovou výrobu páskového magnetofonu s označením Ampex – Model 200 ve Spojených státech.

Americká společnost 3M (Minnesota Mining and Manufacturing Company) v roce 1944 započala velkovýrobu magnetického papírového pásu s označením Scotch 100 s nánosem práškového železa, jež pocházelo z německé výrobny AEG. Po druhé světové válce byl výrobní proces zdokonalen a od roku 1948 byla na plastový pás nanášena magnetická vrstva obsahující oxid železa. V témže roce vyvinula společnost RCA (Radio Corporation of America) zvukové zařízení pro filmový průmysl zapisující záznam na 35 mm magnetický filmový pás, který byl rozměrově shodný s optickým filmovým pásem, čímž bylo usnadněno provádět synchronní střih obou pásů. O popularizaci magnetofonových přístrojů na konci 40. let se zasloužil především americký herec, zpěvák a moderátor Bing Crosby (1903–1977). Byl velice oblíben u radiových posluchačů a právě magnetofonové záznamové zařízení mu umožnilo snadno reprízovat pořady ve všech časových pásmech Spojených států amerických a tím uspokojit všechny nadšené posluchače.

V roce 1948 získal slavný americký vynálezce, skladatel a kytarista Lester William Polsfuss, světově proslulý pod pseudonymem Les Paul (1915–2009), jeden z prvních páskových magnetofonů značky Ampex. Tehdy již byl známý svými experimenty s gramofonovými rycími soupravami a LP deskami. Na základě svých dílčích experimentů přidal do přístroje Ampex jednu další magnetofonovou hlavu, což mu dovolilo současný záznam i reprodukci. Les Paul požádal v roce 1953 firmu Ampex o stavbu prototypového magnetofonu se speciálními osmistopými hlavami, na základě čehož firma Ampex začala v roce 1955 se seriovou výrobou prvních komerčních dvoustopých a třístopých magnetofonů. Na ně navázal v roce 1956 prototyp osmistopého magnetofonu se záznamem na jednopalcový pás. Běžný spotřebitelský trh tehdy ovládala ve Spojených státech společnost Magnecord Company, později přejmenovaná z důvodu uzavření kontraktu s Vox European na MaVoTape, se svým relativně malým a kompaktním magnetofonem PT6, který byl cenově přístupnější a jeho rozměry nepřesáhly velikost běžného cestovního kufříku. V roce 1949 představila tato chicágská firma první dvoukanálový stereofonní magnetofon zvaný Magnecord PT6–BN (Binaural). S vývojem multikanálové záznamové techniky se během šedesátých let výrazně změnily i metody studiové praxe. Asi jedním z prvních profesionálních studií, které operovalo se čtyřkanálovým záznamem byla londýnská Abbey Road Studios. V jejich režijní místnosti se poprvé objevily magnetofony značky Telefunken v roce 1959. O šest let pozdeji je již nahradily spolehlivější stroje švýcarské značky Studer. Legendární kapele The Beatles bylo dovoleno využít vícestopý záznam až koncem roku 1963 a jejich první nahrávkou vytvořenou metodou bouncingu (slučování stop) byl hit I Want to Hold Your Hand. Na území Spojených států čtyřkanálového záznamu bylo použito na začátku šedesátých let v kalifornském nezávislém nahrávacím studiu Pal Recording Studio, kde si potřebný magnetofon postavil sám jeho majitel a inženýr Paul Baff.

V roce 1966 představila americká společnost 3M osmistopý magnetofon M-23 se záznamem na pás o šířce jednoho palce (25,4 mm). Tento stroj byl vyráběn jen do roku 1970 a měla jej nahrávací studia snad po celém světě, včetně již zmiňovaných Abbey Road Studios. O rok později, v roce 1967, firma Ampex uvedla svůj osmistopý jednopalcový magnetofon MM1000, na jehož konstrukci se podílel Les Paul a také jej záhy od společnosti odkoupil pro své domácí nahrávací studio. V průběhu jednoho z prvních natáčení dostal stroj přezdívku „octopus“ (chobotnice) na základě slovní hříčky octo – osm. Ještě týž rok dodal Ampex na zakázku vyrobený šestnáctistopý magnetofon na dvoupalcový pás do newyorských Mirasound Studios. Během sedmdesátých let následoval i vývoj dvacetičtyřstopých a třicetidvoustopých magnetofonů. Dokonce byla tendence použít pro záznam zvuku i třípalcový magnetický pás, avšak vodící mechanismy pásu této šíře nebyly schopny jej udržet v rovnoměrně napnutém stavu při jeho průchodu přes hlavy magnetofonu. Což bylo také jedním z důvodů proč se takové zařízení nikdy nedostalo do seriové výroby.

V roce 1958 newyorská společnost RCA (Radio Corporation of America) představila první magnetofonovou kazetu označovanou jako Magazine Loading Cartridge. Kazeta měla rozměry 127 x 197 x 13 mm a umožňovala až 30 minutový stereofonní záznam z každé ze stran při rychlosti 3.75 palců za vteřinu. Využívána byla především ve školách zaměřených na výuku cizích jazyků. RCA nebyla schopna dodat na trh dostatečné množství přehrávačů a tím tento formát v roce 1964 přivedla k definitivnímu konci. Jedním z důvodů byl také vynález formátu audiokazety – Compact Cassette, kterou představila nizozemská firma Philips 28. srpna 1963 veřejnosti v Berlíně a v listopadu 1964 i ve Spojených státech amerických pod výrobní značkou Norelco. V témže roce zkonstruoval v Americe William Powel Lear (1902–1978) osmistopou kazetou, ve které byl pásek šíře 1/4" uložen v uzavřené smyčce. Takzvaná 8-Track vznikla na vývojovém pracovišti společnosti Lear Jet Company za podpory firem Ampex, RCA a Ford. Právě díky autopřehrávačům společnosti Ford mohl 8-Track formát přežít až do osmdesátych let. K inovaci došlo také ve výrobním procesu magnetických pásů firem DuPont (USA) a BASF (DE), které nahradily oxid železa oxidem chromitým umožňující dosáhnout výrazně kvalitnějšího záznamu.

Začátkem sedmdesátých let byl pokus o rozšíření mezi běžné spotřebitele nového čtyřkanálového reprodukčního standadu, takzvané kvadrofonie, který měl navázat na tehdy již oblíbený stereo standard. Pro jeho účel několik firem vyrábělo čtyřkanálové magnetofony na 1/4" pás a také byla vyvinuta reprodukční technika pro kvadrofonní reprodukci ze speciálních gramofonových LP desek. Tento formát však nikdy nezlidověl z důvodu své technické provozní náročnosti. Dnes je již především díky digitalizaci neodmyslitelným standardem multikanálová reprodukce pro dokonalé simulace imaginárních zvukových prostorů uvnitř projekčních kinosálů. Právě filmový průmysl byl a je tím, co vývoj vícekanálové reprodukce žene kupředu již od konce sedmdesátých. Nejvýznamnější měrou se na vývoji podíli spoločenost Dolby Laboratories, kterou v roce 1965 založil američan Ray Dolby (1933). Zprvu zde byla vyvíjena zařízení zvyšující kvalitu magnetického i optického záznamu a reprodukce zvuku. Jedním z prvních produktů této firmy bylo zařízení vyráběné od roku 1968 se systémem Dolby A, které výrazně redukovalo přirozený šum magnetického media. Na něj pak v dalších letech navázaly zvukové systémy Dolby B, FM, C, NR, SR, HX, E a také Dolby Digital (ztrátový kompresní formát).

Magnetický pás byl také používán od počátků kybernetiky v padesátých letech k záznamům číselných dat. K tomuto účelu se od roku 1959 používaly speciální rotující hlavy (byl patentován již 4. května 1932 ruským vynálezcem K. L. Isupovem) typu Helical scan vyvinuté inženýry v laboratořích firmy Toshiba v Japonsku. Americká firma Ampex však použila rotující hlavy již v roce 1956 v prvním video rekordéru s kontrukcí pojmenovanou Quadruplex. Záznam prováděly čtyři rotující hlavy na 2” pás a stopy byly zaznamenávány kolmo na podélnou osu pásu. Konstrukce Helical scan pracovala jen se dvěmi rotujícími hlavami a stopy byly zaznamenávány šikmo na pás.

V roce 1967 by sestrojen první systém pro digitální záznam zvuku pulsní kódovou modulací (PCM) v japonských laboratořích NHK Technical Research Institute. Tento stroj měl vzorkovací frekvenci 30 kHz a 12 bitové kvantování záznamu. Pro zlepšení dynamického rozsahu bylo použito kompandéru (proces pracující na principu kompresoru a expandéru). První komerčně dostupná technika pro digitální zvukový záznam byla představena v roce 1972 firmou Denon.

Na poli elektromagnetického zvukového záznamu byl poslední vývojovou větví systém DASH – Digital Audio Stationary Head vyvinutý firmou Sony v roce 1982. Zařízení byla schopna zaznamenat na magnetický pás zvuk v rozlišení až 24 bitů a se vzorkovací frekvencí 96 kHz. Bohužel ani tento princip nepřežil masivní rozšíření digitálního harddiskového záznamu na konci devadesátých let.

Analogový zvukový záznam s podélnou stopou zápisu
Typy podložky magnetofonového pásu
tloušťka
podložka
běžně užívána
 
acetát
1935-1972
 
papír
1947-1953
 
PVC - Polyvinyl chlodire (Luvitherm)
1944-1972
 
PET - Polyethylene terephthalate (Mylar, Polyester, Tenzar)
1953 - stále

info: hdt@smitmajer.cz

Copyright © 2010 - 2014, Headless Duplicated Tapes.