La informació es grava sobre el suport quan aquest passa davant de l'electroimant. El suport pot ser un rodet de fil, cinta de paper o cinta magnètica. L'electroimant actua reorientant les partícules del material ferromagnètic (òxids de ferro o de crom) que recobreixen el suport.
La reproducció del so recorre el camí oposat.
El suport sobre el qual es grava el senyal d'àudio és cinta magnètica d'àudio
Fonaments de l'enregistrament magnètic L'enregistrament magnètic (analògica o digital) es basa en la física del magnetisme, més concretament, en la de l'electromagnetisme.
Magnetisme Magnetisme és la capacitat que té determinats materials fèrrics d'atreure o de repel·lir altres materials de similars característiques. Les propietats magnètiques poden ser pròpies per naturalesa (cas dels imants) o poden ser adquirides per inducció magnètica. Per exemple, atraiem una clip amb un imant i, mentre aquest clip estigui magnetitzat per la influència de l'imant, tindrà la capacitat d'atreure altres clips.
Els materials magnètics ho són per l'especial disposició dels seus àtoms. Aquests àtoms estan agrupats formant petits camps. Cadascun d'aquests camps, cada domini magnètic, té idèntiques propietats magnètiques que un imant. Una petita partícula ferromagnètica posseeix milions de dominis magnètics, cadascun amb el seu pol negatiu i el seu pol positiu
En estat natural, és a dir, quan no estan magnetitzades; les partícules ferromagnètiques tenen els dominis magnètics completament desordenats. Una vegada sotmesos a la inducció magnètica, els dominis magnètics s'ordenen (es disposen en el mateix sentit) i es diu que han estat magnetitzats. En l'enregistrament magnètic, induïm el magnetisme en el suport. Aquesta és la causa que aquests suports portin en la seva superfície una capa de partícules fèrriques.
Remanència magnètica Els materials utilitzats per a l'enregistrament magnètic han de ser d'alta remanència magnètica. El cicle d'histèresi (histèresi magnètica) és el fenomen que explica la remanència, és a dir, que la informació magnètica romangui encara en absència del camp magnètic que la va crear. Per tant, la histèresi és la que permet l'emmagatzematge d'informació. La remanència és fonamental. És obvi. De gens serveix induir el magnetisme sobre una superfície, si aquesta queda desmagnetitzada immediatament. Si no hi ha remanència, tal qual es gravés alguna cosa, s'esborraria.
Electromagnetisme Històricament, el magnetisme i l'electricitat havien estat tractats com a fenòmens diferents i, per tant, eren estudiats per ciències diferents. No obstant això, els estudis de diferents científics com Oersted i Michael Faraday van demostrar que electricitat i magnetisme estaven íntimament relacionats.
Va ser el físic escocès James Clerk Maxwell qui, per primera vegada, va descriure el comportament del camp electromagnètic i les interaccions elèctriques i magnètiques que es donen en ell.
El electromagnetisme, en el qual es basen els enregistraments magnètics, consisteix a crear un camp magnètic per l'acció que produeix el corrent elèctric en passar per un electroimant.
Un electroimant consisteix, bàsicament, en una bobina de coure amb nucli de ferro que té la capacitat de magnetitzar a altres elements. És a dir, que pot imantar. L'electroimant constitueix el nucli del capçal d'enregistrament de qualsevol sistema d'enregistrament magnètic analògic.
Procés d'enregistrament electromagnètic En l'enregistrament magnètic, les vibracions sonores són transformades en variacions de voltatge d'idèntica intensitat, amplitud i freqüència mitjançant un transductor electroacústic (micròfon). Les variacions de voltatge s'apliquen sobre l'electroimant del cap gravadora que transforma el corrent elèctric en un senyal magnètic d'idèntica intensitat, amplitud i freqüència. Aquest senyal magnètic actua reordenant les partícules ferromagnètiques (òxids de ferro o de crom) que cobreixen la superfície del suport (cinta magnètica, cinta de paper o filferro d'acer), és a dir, magnetitzant-les, conforme el suport va passant per davant de l'electroimant.
Corba d'histèresi i senyal de bias L'enregistrament sobre un suport magnètic no és lineal de principi a fi, sinó que una inducció magnètica no sempre correspon a una magnetització idèntica.
La corba d'histèresi mostra la corba de magnetització d'un material. Sigui el que sigui el material específic, la forma sempre és la mateixa. Al principi, la magnetització requereix un major esforç elèctric (és l'anomenada zona reversible); fins que arribat a un punt, la magnetització es produeix de forma proporcional (zona lineal). Finalment, s'arriba a un instant a partir del qual, per molta força magnètica que apliquem la cinta magnètica d'àudio ja no es magnetitza més, és l'anomenat punt de saturació (que determina l'inici de l'anomenada zona de saturació).
El senyal d'àudio cal gravar-la solament a la zona lineal, de manera contrària, per a dalt o per a baix, sofriria deformacions. Per sobrepassar la zona reversible es grava una freqüència que es coneix amb el nom de Bias (senyal de bies) o corrent de polarització.
Es tracta d'un senyal no audible que indueix el magnetisme a la zona lineal (la zona on s'ha de gravar). Sense el senyal de bias la cinta comptaria amb menor remanència, la qual cosa implicaria majors nivells de distorsió. Aquesta freqüència resulta també útil en el procés d'esborrat.
El senyal de bias és una freqüència que es troba entre els 80-100 i 150-200 kHz. Com més gran sigui l'amplitud d'aquest senyal, major serà la profunditat en què es gravi el so en la capa d'òxid. Els requisits de polarització (el nivell concret d'aquest corrent de polarització) varien depenent del tipus de cinta, per això, abans d'iniciar un enregistrament cal realitzar un ajust de bies. Un mal ajust de les bies podria comprometre les altes freqüències en l'enregistrament.
Qualitat de l'enregistrament La qualitat d'un enregistrament dependrà del tipus de cinta utilitzada, de la seva grandària i de la velocitat d'arrossegament.
La cinta magnètica d'àudio. El tipus d'emulsió (ferro, crom, etc.) determina la resposta en freqüència i, per tant, la qualitat.
Les velocitats d'arrossegament usades pels magnetòfons professionals són de 3 ¾, 7 ½, 15 i 30 polzades/s. A major velocitat d'arrossegament, més qualitat.
Les amplàries de cintes magnetoscòpiques són de ¼, ½, 1 i 2 polzada. A major amplària de cinta, major velocitat d'arrossegament i, per tant, més qualitat.
Inconvenients de l'enregistrament magnetofònic L'enregistrament magnetofònic té 3 grans inconvenients:
Existeix un frec constant entre el suport i el cap lector. Aquesta fricció, a llarg termini, produeix una pèrdua en la qualitat del so.
Si es desmagnetitza la cinta (per apropar-la a un imant o a un corrent elèctric, etc), la informació perduda (esborrada) resulta irrecuperable.
No permeten la multigeneració més enllà de la 4a o 5a, per acumulació de pèrdua de qualitat.
Com l'últim punt indica, cada nova generació (còpia de còpia) suposa una petita pèrdua irrecuperable. Aquesta pèrdua pot suposar una petita deformació del senyal original o un augment lleuger del soroll (xiuxiueig de fons). Més enllà de la quarta generació, tots els defectes són audibles, amb el que la qualitat pot arribar a ser pèssima. Aquest problema pot resoldre's en gran manera, encara que mai del tot, amb els sistemes de reducció de soroll, com Dolby® i dbx®. Els Dolby utilitzen un sistema de compressió que amplifica els sons més tènues perquè se sentin per sobre del soroll de fons. Dbx s'utilitza en el sector professional i la seva funció és expandir tot l'espectre sonor a l'hora de gravar-ho, per efectuar la inversa en la seva reproducció. Si s'utilitza un d'aquests sistemes durant l'enregistrament és necessari utilitzar el mateix per a la seva reproducció. Una reproducció emergent sense el sistema emprat de reducció podria fer-se en el cas del Dolby, ja que l'atenuació sonora no és tan distorsionada com ho fa dbx, encara que tampoc s'aconsegueixen tants dB en relació senyal-soroll com en l'últim.
Nivells de referència per a l'enregistrament magnètic S'utilitzen per ajustar el flux magnètic de l'enregistrament: Si el flux magnètic adquireix alts nivells es produeix distorsió i saturació. Si per contra, el flux magnètic té un nivell a l'excés baix es produeix soroll.
Per obtenir un enregistrament òptim, el marge de rang dinàmic útil ha de situar-se entre un nivell de sortida màxim (MOL - maximum output level) i un de mínim (nivell típic de soroll).
Les xifres exactes entre tots dos depenen del magnetòfon i del tipus de cinta magnètica d'àudio.
El nivell de flux magnètic pot ajustar-se controlant la relació entre el nivell de voltatge a l'entada del gravador i el nivell de flux magnètic sobre la cinta. Per poder realitzar aquest ajust s'utilitzen les cintes de prova (test tapi). Aquestes cintes de prova recopilen nivells de referència estandarditzats i contenen tons pregravats a un nivell de flux magnètic concret.
Existeixen cintes de prova per a totes les velocitats d'arrossegaments i amples de cinta i per a l'estàndard necessari: CCIR (estàndard europeu). NAB (estàndard americà). DIN (estàndard alemany).
Durant el procés d'ajust, la qual cosa es fa és posar l'entrada de l'equip un to determinat (habitualment 1kHz a O dBu) i ajustar la sortida perquè també llegeixi aquests 0 dBu, la qual cosa ens assegura que estem gravant amb un nivell de flux de 320 nWb m-1 (nivell IEC). Aquests 0dBu, normalment, a un nivell de 4 en el picòmetre (PPM 4) o de ?4 en el vúmetre (-4 VU).
Un decibel (dB) no és un valor absolut sempre fa referència una comparació entre senyals. La unitat de mesura dBu és una unitat logarítmica de nivell de voltatge. Quan un voltímetre indica 0 VU, està indicant un estàndard professional de +4 dBu que es corresponen a 1,228 V a 600 ohms d'impedància.
El nivell de flux magnètic es mesura en nanofibers per metre (nWb m-1). El weber és la unitat de flux magnètic.
El MOL per a una cinta d'alta qualitat està en un nivell magnètic al voltant d'1.000 nWb m-1.
Hi ha 3 estàndards de nivell de flux magnètic: L'americà (NAB: 200 nWb m-1). L'alemany (DIN: 250 nWb m-1). L'europeu (IEC: 320 nWb m-1).
És molt important conèixer exactament en què estàndard estem, perquè per exemple, si ajustem el nivell de l'enregistrament en funció d'una test tapi NAB i després realitzem l'enregistrament en una cinta que el seu estàndard és l'IEC estarem gravant 4dB per sobre del recomanat.
A més de nivells de referència de flux magnètic les cintes també inclouen altres tons a altres freqüències que poden servir per a altres ajustos (azimut dels caps, equalització de lectura, etc,)
Equips Reproductors/gravadors magnètics Tots els equips d'enregistrament/reproducció magnètica reben el nom de magnetòfon, encara que aquesta nomenclatura la hi hagi apropiat el magnetòfon de bobina oberta.
Existeixen 3 tipus de magnetòfons: Magnetòfon de bobina oberta. Magnetòfon de casset (casset o platina). Magnetòfon de cartutxos (cartutxera).
Tots aquests equips per ser enquadrats dins del grup d'equips per a ús professional han de complir 4 requisits:
Precisió de la marxa. Assegura la compatibilitat entre la velocitat d'enregistrament i reproducció. Així una cinta gravada en un equip diferent al que va a ser reproduïda no tindrà cap problema. Les velocitats estàndards són 4?75, 9?5, 19 i 38 cm/s. A major velocitat, major qualitat en el so resultant. Estabilitat de la marxa. Velocitat uniforme de desplaçament de la cinta. Si està és alterada, es produeix l'efecte de ploro. Minimització de la Diafonia. Es produeix la diafonia quan es llegeix, a més de la pista corresponent, part de so d'una altra pista adjacent.