istorię magnetofonów kasetowych udało się mnie i moim rówieśnikom prześledzić na żywo, na własne oczy, poczynając od pojawienia się pierwszych egzemplarzy, aż do zagłady tej techniki zapisu dźwięku. Może „zagłada” nie jest całkowita, ale magnetofony kasetowe stały się raczej ciekawostką, sprzętem bardziej sentymentalnym, egzotycznym niż użytkowym.
Ewolucja magnetofonów kasetowych potoczyła się takim torem, jakim zwykle losy sprzętów „powszechnego użytku” się nie toczą. Weźmy pierwszy przykład z brzegu, chociażby zegarek. Przecież nie było tak, że ktoś skonstruował zegarek na rękę, a po jego upowszechnieniu ludzie nie doszli do wniosku, że konstrukcja jest na tyle udana, iż została przekształcona w zegar stacjonarny z czasem coraz lepszej jakości, o coraz wyższych parametrach. Jeśliby się lepiej przyjrzeć, to z magnetofonem kasetowym właśnie tak było.

==POCZĄTKI==

Holenderski gigant na rynku elektroniki firma Philips, na wystawie IFA w Berlinie, zaprezentowała w roku 1963, nowy magnetofon, który oszczędzał użytkownikowi fatygi w zakładaniu szpul z taśmą i prowadzenia jej wokół głowic rolek i kołków prowadzących. Produkt nazywał się Compact Cassette. Na początku z założenia był sprzętem przenośnym, bateryjnym. Projektując go Philips nie oczekiwał, że kasety będą służyły do zapisu i odtwarzania muzyki na poziomie hi-fi. Aby nośnik był mały, do jego budowy użyto taśmy o połowę węższej w stosunku do standardowej, ćwierćcalowej taśmy, wykorzystywanej w magnetofonach szpulowych, a także o połowę zmniejszono prędkość przesuwu.

W związku z tym jakość dźwięku pochodzącego z kasety już z założenia była proporcjonalnie gorsza z powodu mniejszej prędkości i węższej szerokości ścieżki zapisu. Mało tego, jego podstawową funkcją miało być nagrywanie przez mikrofon, stąd funkcja uruchamiania magnetofonu przełącznikiem umieszczonym na mikrofonie. Tak naprawdę to dźwięk z kasety miał spełniać wymagania konieczne do rejestracji mowy, co do rejestracji muzyki to efekt pozostawiał wiele do życzenia.

Ponieważ Philips zrezygnował z opłat licencyjnych, produkcja zarówno kaset jak i magnetofonów rozkwitła niemal od razu (wyobraża sobie ktoś, że dzisiaj jakiś koncern rezygnuje z opłat licencyjnych?!). Zainteresowanie kasetą rynku hi-fi było już tylko kwestią czasu.

==MAGNETOFON KASETOWY WKRACZA DO HI-FI==

Ponieważ z czasem udało się uzyskać lepszą jakość zapisanego dźwięku, na rynku pojawiły się kasetowe magnetofony stereofoniczne, które powoli stały się elementem zestawów hi-fi. Początkowo magnetofony przenośne zamieszkały w większych obudowach i rozgościły się na półkach melomanów. Choć wciąż dla „prawdziwych” entuzjastów samodzielnego zapisywania dźwięku jedynym godnym namysłu rozwiązaniem były magnetofony szpulowe. Wydawało się więc, że pojedynek „szpulaka” z „kaseciakiem” to gra do jednej bramki. Rzeczywistość okazała się znacznie ciekawsza od wyobrażeń.

Wydawało się niemożliwe, a jednak się stało – zadziałała reguła, na którą się lubię powoływać: „będzie tylko trochę gorzej, ale za to dużo taniej”. Tym razem w nieco odmienionej formie: „będzie tylko trochę gorzej, ale za to dużo wygodniej”. Co było, niestety, prawdą. Wygoda użytkowania magnetofonu kasetowego w porównaniu z tradycyjnym jest nieporównywalna, no i nośniki zajmują zdecydowanie mniej miejsca. Kaseta była też tańsza od szpuli.

Jak to działa?

Problemem było osiągnięcie parametrów, które mogłyby zaspokoić ludzi o wyrafinowanych wymaganiach, co zajęło sporo czasu. Najpoważniejsza przeszkoda w realizacji tego celu była oczywiście fizyka.
Nie chcę ze szczegółami opisywać „procesu” samego zapisu na taśmie magnetycznej, ale posłużę się prostym porównaniem. Powiedzmy, że chcemy zapisać jakąś informację i mamy do dyspozycji papier i ołówek. Aby informacja była czytelna kreska musi być odpowiednio gruba, a i ołówek trzeba odpowiednio docisnąć. Jak to jednak zrobić, jeśli papier jest cienki i chropowaty jak kawiarniana serwetka?

Taśma w magnetofonie szpulowym mknie zazwyczaj prędkością 19 cm/s (w studio 38 cm/s, a w zastosowaniach domowych 9,5 cm/s). W magnetofonie kasetowym zdecydowanie wolniej: 4,75 cm/s. Taśma jest węższa (0,15”), a co za tym idzie szerokość śladu zapisu też zdecydowanie mniejsza. Czy można to w jakiś sposób obejść? Okazuje się, że tak – dzięki zastosowaniu odpowiedniej korekcji zapisu i odczytu. To jest tak, jakby dźwięk zapisany słabo poprawiać przez podbijanie odpowiednich częstotliwości korektorem graficznym (equalizerem). I wbrew obiegowym poglądom trudniej utrwalić niskie tony niż wysokie, zwłaszcza impulsy o dużej amplitudzie. Korzystając z naszej analogii – jeśli chcemy zapisać coś bardzo wyraźnie na serwetce i przyciśniemy w tym celu ołówek, to po prostu przedziurawimy papier. Testując magnetofon kasetowy warto więc przysłuchać się uważniej odtwarzaniu impulsów, bo to one najwięcej nam powiedzą o jego jakości.

Co do prędkości przesuwu taśmy możemy się posłużyć nieco zmodyfikowaną analogią zapisu na papierze. Załóżmy, że stawiamy kreski na przesuwającej się taśmie papierowej. Chodzi o to, aby zapisać w czytelny sposób jak najwięcej kresek w jednostce czasu. Jeśli taśma przesuwa się wolno, to kreski będą tak gęsto obok siebie, że mogą zacząć się zlewać i zapis stanie się nieczytelny. Ponadto w pewnym momencie może się okazać, że nie jesteśmy już w stanie szybciej ruszać ołówkiem. Przy zapisie na magnetofonie szpulowym oba wskazane problemy nie występują, ponieważ taśma jest szersza (a więc zapis jest szerszy), a i prędkość przesuwu większa od 2 do 8 razy. Oczywiście analogia, którą się posłużyłem jest „grubymi nićmi szyta”, ale i cel ćwiczenia miał być próbą wyjaśnienia zjawiska w maksymalnie uproszczony sposób, bez wnikania w zagadnienia związane z elektromagnetyzmem.

Co ciekawe, w magnetowidach stereofonicznych VHS także zapisywano dźwięk nieruchomą głowicą, z taśmą przesuwającą się jeszcze wolniej niż w kasecie magnetofonowej - o połowę. To dlatego w tamtych czasach oglądaniu koncertów z kaset VHS towarzyszył dźwięk, łagodnie mówiąc, nienajlepszej jakości. Dopiero zapis dźwięku w magnetowidach Stereo Hi-Fi, realizowany za pomocą wirującej głowicy (czyli z dużą prędkością względną głowicy wobec taśmy) rozprawił się z trudnościami zapisu wysokich tonów przy akceptowalnym poziomie szumów.

Problemy i rozwiązania

No właśnie, pojawiło się magiczne słowo „szum”, nieodłącznie towarzyszące kasecie magnetofonowej.
To jedno z dwu zasadniczych ograniczeń tej technologii nagrywania i odtwarzania. Po pierwsze, problemem dla melomanów był wszechobecny „syk” towarzyszący muzyce, zwłaszcza klasycznej, gdzie więcej jest fragmentów cichych lub wręcz ciszy. Po drugie, problemem był brak dynamiki, czyli mówiąc inaczej, zakresu między dźwiękami głośnymi i cichymi. Głośnymi z powodu ograniczenia przesterowaniem zapisu, któremu towarzyszyły kompletnie nieakceptowane zniekształcenia, albo cichymi, które przy niskim poziomie zapisu po prostu chowały się w szumie taśmy.

Ten stan to logiczna konsekwencja rozważanych wcześniej zjawisk. Jeśli bowiem z powodu małej prędkości zapisu nie możemy zapisać wysokich częstotliwości na przyzwoitym poziomie, a usiłujemy je mimo wszystko wydobyć, to rzecz jasna wydobywamy przy okazji wszelkie szumy towarzyszące zapisanemu dźwiękowi. Aby mimo wszystko usłyszeć wysokie tony, nasz „equalizer” musi je podbić i przy okazji podbija wszystko. I tu zaczyna się cały wielki rozdział dotyczący heroicznej walki z szumem towarzyszącym słuchaniu muzyki z kaset magnetofonowych. Jak zrealizować dwa sprzeczne cele, tj. mieć wysokie tony i nie mieć szumów? Tradycyjnie mamy do wyboru dwie drogi: zapobiegać albo leczyć.

Taśma

Przyjrzyjmy się im po kolei, wracając do analogii pisania ołówkiem na papierze. Poprawić skuteczność zapisu można stosując albo lepszy ołówek, albo lepszy papier, albo i jedno i drugie. Naszym papierem jest nośnik czyli taśma w kasecie. W przypadku zapisu na szpuli taśma musi po prostu być. Przy zapisie 38 cm/s nawet spore ubytki taśmy będą ledwie zauważalne. Grubość taśmy będzie kompromisem między jej trwałością i własnościami magnetycznymi, a ilością taśmy jak zmieści się na szpuli, a co za tym idzie przewidywanym czasem zapisu. Im cieńsza taśma tym gorzej z punktu widzenia zapisu.
Poszukiwania te były impulsem do pojawienia się, przeznaczonego dla magnetofonów kasetowych, szerokiego asortymentu innych nośników. CrO2, FeCr, Metal oraz wiele innych, symbolami często wyłącznie marketingowymi, znaków. Do tego tematu powrócimy przy okazji poszukiwania sposobów poprawy jakości dźwięku w magnetofonach kasetowych.

Głowice

A jak wygląda kwestia lepszego ołówka? Temat ten został w zasadzie rozstrzygnięty przy okazji magnetofonów szpulowych. Jak się bowiem okazuje przed głowicami służącymi do zapisu i do odczytu stoją sprzeczne wymagania. Z naszego punktu widzenia znaczy to tyle, że posługiwanie się dla zapisu i dla odczytu tą sama głowicą powoduje, że żaden z tych procesów nie przebiega w sposób optymalny. W magnetofonach szpulowych wykonanie mostka z głowicami mieszczącego trzy głowice kasowanie, zapis, odczyt nie stanowi żadnego problemu i gdyby chcieć postawić kolejne to też da się to zrealizować. W przypadku kasety nie jest to już takie proste.

Zanim udało się osiągnąć wspólny standard w postaci tzw. głowicy podwójnej typu „zapis i odczyt” w jednym korpusie, ale z oddzielnymi szczelinami, próbowano wielu dziwnych, by nie powiedzieć: egzotycznych rozwiązań, wykorzystując bardzo skromne pole manewru, jakie daje front kasety magnetofonowej typu Compact. Niemniej udało to się zrobić i – jak wiadomo – wysokie modele magnetofonów kasetowych są trzygłowicowe.

Kaseta

Co jeszcze można było zrobić? Źródłem szumów są poprzeczne drgania taśmy, którym sprzyja kawałek filcu, który „mieszka” na stałe w kasecie i dociska taśmę do głowic. Proszę zwrócić uwagę, że w magnetofonach szpulowych (za wyjątkiem ZRK) tego elementu po prostu nie ma. Można sobie wyobrazić takie prowadzenie taśmy, gdzie - analogicznie do przyzwoitego magnetofonu szpulowego - taśma opina głowice na skutek odpowiedniego skonfigurowania toru prowadzenia taśmy i mechanizmu napędowego. W tym celu musi być tam element, który wprzódy zdemobilizuje szkodliwy filc, czyli go odsunie i coś, co wytworzy napięcie taśmy, To pierwsze da się uzyskać przez odpowiedni element na głowicy, a to drugie dzięki podwojeniu wałków napędowych z których jedna będzie stała przed, a druga za głowicą podwójną. Takie rozwiązanie znane jest jako „dual capstan”.

Pojawia się jednak mały problem – w magnetofonach „dual capstan” może dojść do sytuacji, gdy taśma jest już przyciśnięta do wałków napędowych rolkami, ale jeszcze nie dotyka głowic. Wtedy dalszy ruch mostka z głowicami odbywa się kosztem nadwyrężania (naciągnięcia) taśmy. Występuje to tym mocniej, im szybszy jest ruch mostka przy przechodzeniu do funkcji zapis/odczyt. Właściwie niezależnie od tego, czy sterowanie jest czysto mechaniczne, czy oparte na elektromagnesie trudno jest ten ruch zoptymalizować. Zwolnienie ruchu mostka zapewnia postawienie dodatkowego silnika, który przez odpowiednią przekładnię spowoduje stosunkowo wolne przesuwanie mostka bez wpływu na rozciąganie taśmy. W przeciwieństwie do elektromagnesu, układem silnik + przekładnia można precyzyjnie sterować. Takie rozwiązania można było spotkać np. w magnetofonach kasetowych Nakamichi.

Szum po raz drugi

Kolejną metodą walki z szumem są kolejne generacje systemów redukcji szumów. Generalnie chodzi o to, aby tak zmodyfikować charakterystykę zapisu i odczytu, aby ograniczyć poziom szumów. Jest jeszcze jeden warunek: system musi zapewnić kompatybilność z magnetofonami pozbawionymi systemu redukcji szumów, czyli innymi słowy kaseta powinna się dać odtwarzać w akceptowalny sposób także na innym sprzęcie. Nie chcę na tym etapie rozważać szczegółowo działania wszystkich systemów redukcji szumów, bowiem często różnice między nimi z punktu widzenia słuchacza są minimalne, a różne nazwy czasem mają swoje źródło w kwestiach ominięcia opłat patentowych.

Mamy więc Dolby B, Dolby C, Dolby S, Hi-COM, DBX, ANRS, CNRS itd. W tani sposób można było też podnieść jakoś zapisu na kasecie przez wykorzystanie układów redukcji szumów skonstruowanych i stosowanych do odszumiania połączeń telefonicznych. Takie układy nazywano czasem pseudo-dBX-em. Przyjrzyjmy się bardziej szczegółowo niektórym z układów ograniczenia szumów.

==SYSTEM REDUKCJI SZUMÓW DOLBY==

Do zwiększenia możliwości kasety, jako nośnika zapisu przyczyniło się szereg istniejących juz wówczas innowacji. Przede wszystkim wynaleziony przez Raya Dolby system redukcji szumów Dolby B, który pojawił się pod koniec lat 60. Dolby wykonał wcześniej profesjonalny układ redukcji szumów znany jako Dolby A, który był jednak zbyt kosztowny do masowego zastosowania w sprzęcie powszechnego użytku. Dolby B stanowił jego uproszczenie i korzystał z tej samej zasady działania.

A zasada jest następująca: układ działa na sygnał zarówno w czasie zapisu jak i odczytu przy zapisie „kodując” go, a przy odczycie „dekodując”. Przy zapisie system wzmacnia sygnały wysokich tonów o niskim poziomie, nie ingerując w zapis tonów niskich. Kiedy więc sygnał dźwiękowy dotrze do taśmy najbardziej zagrożone szumem dźwięki nagrane są dużo głośniej od poziomu szumów taśmy. Podczas odtwarzania proces zostaje odwrócony. Sygnałom wysokotonowym zostaje przywrócony ich „normalny” poziom, co oznacza, że szum taśmy także ulega obniżeniu. Standardowo dobrze działające Dolby B może obniżyć poziom szumów o 9 – 10 dB, co oznacza praktycznie likwidację denerwującego szumu taśmy przez sprowadzenie go do praktycznie niesłyszalnego poziomu.

Dolby B stało się w magnetofonach kasetowych standardem i zostało następnie zmodernizowane do standardu Dolby C. To z kolei wykorzystując tę samą zasadę koduje i dekoduje dźwięk dwukrotnie silniej, dając dwukrotnie większy efekt ograniczenia szumów, co zdecydowanie zwiększa możliwy do wykorzystania zakres dynamiki sygnał.

Dalszy rozwój

Po wprowadzeniu Dolby B magnetofony kasetowe, stały się na scenie audio poważnym graczem. Pomimo że wynalazek Philipsa narodził się w Europie, to tak naprawdę dopiero Japończycy podnieśli poziom techniki kasetowej na wysoki poziom. W latach 70. japońscy producenci byli na tyle zaawansowani, że rozważano konstrukcje, które byłyby porównywalne z magnetofonami szpulowymi. Postęp w tej dziedzinie z biegiem czasu był coraz szybszy, a magnetofony kasetowe stawały się coraz lepsze i, co ważne, coraz tańsze. jednocześnie przepaść dzieląca „kasetowce” od „szpulaków” stawała się coraz węższa i płytsza.

Prawdziwemu postępowi towarzyszyły jednak rozwiązania, które z czasem okazały się być czystej wody sztuczkami. Magnetofony kasetowe, z założenia sprzęt prosty i wygodny, stały się skomplikowanymi urządzeniami z dużą ilością przełączników, wskaźników, lampek kontrolnych. To, co stanowiło atrakcję dla entuzjastów, dla użytkowników bez technicznego zacięcia przekształciło się w koszmar, mimo tego, że miały przecież ułatwić życie, a nie utrudnić.
Technice mikroprocesorowej zawdzięczamy jedną bardzo pożyteczną i wygodną funkcję polegająca na tym, że magnetofon może sam rozpoznać taśmę i ustawić takie parametry zapisu, aby w pełni wykorzystać jej własności. Tego typu rozwiązanie znajdziemy w szeregu magnetofonów japońskich.

Dla dalszych rozważań musimy na chwilę zapomnieć o używanej wcześniej analogii z zapisem ołówkiem na papierze i jednak przyjrzeć się zapisowi magnetycznemu.

== ZAPIS NA TAŚMIE==

Sygnał dźwiękowy jest zapisywany na taśmie jako ślad magnetyczny ciągnący się wzdłuż taśmy. Sama taśma to pasek tworzywa sztucznego pokrytego warstwą magnetyczną. Warstwa ta zawiera zwykle cząstki tlenku żelaza, ale lepsze taśmy mogą zawierać dwutlenek chromu, albo wręcz cząstki jakiegoś metalu lub stopu metali. Zapis odbywa się przez przesuwanie taśmy ze stałą prędkością przed głowicą, która jest de facto elektromagnesem. Prąd płynący przez uzwojenie tego elektromagnesu wytwarza pole elektromagnetyczne w rdzeniu głowicy.
Rdzeń ukształtowany jest w taki sposób, że występuje w nim niewielka szczelina.
W tej szczelinie następuje koncentracja pola magnetycznego. To zjawisko magnesuje przesuwającą się taśmę. Sygnał dźwiękowy doprowadzony do głowicy powoduje, zatem ciągłe zmiany pola, co oznacza różne namagnesowanie taśmy. Stopień namagnesowania jest, więc analogowym zmagazynowaniem sygnału dźwiękowego na nośniku magnetycznym, jakim jest taśma.

Do odtworzenia dźwięku można wykorzystać tę samą głowicę. W tym wypadku jednak przesuwanie się namagnesowanej taśmy indukuje sygnał w uzwojeniu głowicy. Sygnał ten trzeba wzmocnić i zamienić z powrotem w dźwięk dobywający się z głośników lub słuchawek.
Przed głowicą zapisującą znajduje się głowica kasująca, która „ściera” wszystkie zapisane wcześniej sygnały. Może to zrealizować dzięki poddaniu taśmy silnemu zmiennemu polu magnetycznemu o częstotliwości zdecydowanie wyższej niż najwyższe częstotliwości pasma akustycznego zapisywane na taśmie. Zwykle jest to częstotliwość rzędu 80 kHz. Skutkiem jest chaotyczne zorientowanie cząsteczek magnetycznych taśmy.

Większość magnetofonów kasetowych, poniżej klasy hi-fi ma dwie głowice, z których jedna służy do realizacji funkcji zapisu i odczytu a druga oddzielna do kasowania.
Lepszy rezultat uzyskuje się przez zastosowanie oddzielnych głowic do zapisu i odczytu, co występuje w tzw. magnetofonach trzygłowicowych. W magnetofonie kasetowym założony z definicji rozmiar kaset powoduje trudności w zastosowaniu tego rozwiązania. To wymusiło na producentach magnetofonów trzygłowicowych dużą inwencję, a ostatecznie powstanie zblokowanych głowic zapis - odczyt.

Prąd podkładu

Gdyby zapis na taśmie odbywał się wprost przez podanie sygnału dźwiękowego byłby bardzo silnie zniekształcony. Generalnie chodzi o to, że zależność między prądem na wejściu i amplitudą namagnesowania taśmy jest nieliniowa – co oznacza, że wykres tej zależności nie jest prostą lecz na kształt litery S.
Aby poradzić sobie z ta nieliniowością zastosowano prąd podkładu nałożony na zapisywany sygnał. Zwykle jest to precyzyjnie dawkowany zmienny sygnał używany do kasowania. To pozwala na podniesienie zapisywanego sygnału tak, aby znalazł się w zakresie liniowości zależności krzywej magnesowania w funkcji sygnału wejściowego. Częstotliwość prądu podkładu leży wysoko ponad częstotliwościami słyszalnymi, pozostaje, zatem bez wpływu na odczyt.

Proces ten w zasadzie nie obchodzi użytkownika, tłumaczy jednak różnice w dawkowaniu prądu podkładu w zależności od rodzaju wykorzystywanej taśmy – aby optymalnie wykorzystać jej własności. Dlatego magnetofony mają dwu lub więcej położeniowy przełącznik wyboru prądu podkładu, stosownie do rodzaju taśmy np. „normal”, „chrome” i „metal”.

Oczywiście w ramach tej samej grupy taśm prąd podkładu jest jakoś uśredniony, co może lepiej pasować do jednych taśm, a mniej do innych. Jeżeli prąd podkładu jest niewłaściwy, to zazwyczaj słychać to w postaci wpływu na przenoszone pasmo — za mały prąd podkładu podnosi poziom wysokich tonów i czyni brzmienie „jaśniejszym”, za dużo podkładu przynosi efekt odwrotny, zanik wysokich tonów i dźwięk wyraźnie „przytłumiony”.

Ustawienie prądu podkładu zawsze jest kompromisem między wieloma czynnikami. Na szczęście różne przepisy próbowały wymusić na producentach taśm jakąś formę standardu, który ich produkty powinny spełniać.
Cześć magnetofonów posiadała wyprowadzoną na panel przedni możliwość płynnej regulacji prądu podkładu. Był nawet model Pioneera, gdzie obok dwu tradycyjnych wskaźników był trzeci, pokazujący wielkość prądu podkładu.

Skoro to takie dobre i jednocześnie proste rozwiązanie, to można by postawić pytanie: dlaczego producent tego nie zoptymalizował? Pytanie jest niestety nie na miejscu, bowiem owszem, producent to zoptymalizował, a pokrętło regulacji służy psuciu tej optymalizacji. Ograniczanie prądu podkładu powoduje podniesienie poziomu wysokich tonów przy jednoczesnym wzroście zniekształceń. To pierwsze daje poczucie subiektywnej poprawy, to drugie, zaś mało prawdopodobne, że ktokolwiek usłyszy, choć z całą pewnością da się je zmierzyć. Na szczęście można jednak wykorzystać zjawiska towarzyszące zmianie prądu podkładu i zautomatyzować je w celu ograniczenia szumów i generalnie podniesieniu jakości zapisu.

Dolby HX

W procesie nagrywania na taśmę potrzebny jest kompromis przy doborze prądu podkładu, który zapewni dobre parametry przy zapisie 315 Hz i jednocześnie rozsądny zakres zapisu wysokich częstotliwości. Lepsze niskie częstotliwości da wyższy prąd podkładu, ale spowoduje ograniczenie zapisu wysokich i ułatwi ich przesterowanie. Jeśli trzeba poprawić wysokie częstotliwości, to można to uzyskać ograniczając prąd podkładu, ale kosztem zwiększenia zniekształceń przy zapisie tonów niskich. Ideałem byłoby zatem takie sterowanie prądem podkładu, które odpowiadałoby chwilowej strukturze częstotliwościowej sygnału. Pomysł nie był nowy, ale nigdy wcześniej jego realizacja nie zapewniła właściwych efektów.

Sposób realizacji tego zadania zaproponował Kenneth Gundry z Dolby Laboratories. Jego system nazywał się Dolby HX, który to skrót oznacza Headroom Extension. Po raz pierwszy system Dolby HX został zaprezentowany ćwierć wieku temu na Chicago CES Show w czerwcu 1979.
Dolby HX nie przyjęło się jednak w zakresie, który mógł być oczekiwany. Zadecydowały o tym trzy powody:
1. Aby pokazać wszystkie atuty Dolby HX, od sprzedawców oczekiwano wyższych kompetencji niż dotychczas.
2. Dobór odpowiedniej taśmy stawał się coraz bardziej niejasny. Z różnych względów producenci magnetofonów chcieli uniknąć ścisłych zaleceń, co do rodzaju taśmy, a ci, którzy używali taśm dość luźno kompatybilnych z systemem nie byli zadowoleni z efektów.
3. System wymagał od producentów dużo staranniejszej kontroli regulacji magnetofonów w fazie produkcji podczas, gdy ci i tak słabo sobie radzili ze standardową kontrolą.

Dolby HX Professional

Drogą na skróty realizującą zasady Dolby HX okazał się obwód opatentowany przez firmę Bang & Olufsen i wprowadzony w jej magnetofonach 8002 i 9000. W tym rozwiązaniu działanie HX jest automatycznie sterowane przez sumaryczny prąd sygnału i podkładu, przepływający przez uzwojenie głowicy. Prąd podkładu dobiera się wstępnie do rodzaju taśmy, a system jest mniej wrażliwy na jej właściwości. Rezultat jest równie dobry, jak w systemie HX. Ponadto system jest kompatybilny przy powielaniu kaset z większą prędkością zapisu. System zapewniał też drastyczną poprawę jakości przy nagraniach z obniżoną prędkością przesuwu taśmy

Dolby C

Oficjalna prezentacja nowego produktu Dolby Laboratories, Dolby C nastąpiła w listopadzie 1980 roku. Układ ten zawiera po dwa obwody scalone Dolby B po stronie zapisu i odczytu, o tak zmodyfikowanych stałych czasowych, że ograniczenie szumów sięga poniżej 350 Hz. Te zmiany pozwoliły na niemal całkowite w porównaniu z Dolby B wyeliminowanie szumów powyżej 15 kHz i przyniosły radykalną poprawę w kwestii przesterowania taśm w zakresie wysokich częstotliwości. To wszystko zaowocowało niemal zupełnym brakiem szumów i czystym dźwiękiem nawet przy znacznych poziomach sygnału. Co istotne, Dolby C zachęcało do zmniejszenia prędkości taśmy i wprowadzenia mikrokaset także do świata hi-fi.

Wbrew pozorom kasety fabrycznie nagrane z użyciem Dolby C były lepiej „tolerowane” przez odtwarzacze bez systemu redukcji, np. samochodowe, niż te nagrane z Dolby B. Zawdzięczamy to faktowi, że Dolby C sięga niższych częstotliwości, a więc jego ingerencja jest bardziej „równomierna”. Dolby C bardzo szybko stało się dominującym standardem także dzięki temu, że nie podnosiło znacząco kosztów produkcji magnetofonów kasetowych.

DNL

Jeśli nie powiodło się zapobieganie, to pozostaje jeszcze możliwość leczenia… Rozumiem przez to sytuację, w której mamy do czynienia z nagraną kasetą i chcemy ograniczyć poziom szumów towarzyszących zapisanemu dźwiękowi. Do tego celu mogą służyć systemy typu DNL, bramki szumowe lub po prostu filtry dolnoprzepustowe. Działaniu tych układów zwykle towarzyszą skutki uboczne, ich wykorzystanie jest więc kwestią subiektywnych odczuć słuchacza.

==INNE SPOSOBY WALKI O JAKOŚĆ ZAPISU==

Prędkości zapisu

Oryginalny opis patentowy Philipsa odnośnie formatu Compact Cassette narzuca tylko jedną prędkość 4,8 cm/s, ale w większości krajów wygasł on już dość dawno. Nie ma więc zasadniczo żadnego sposobu na wyegzekwowanie tego ograniczenia. Podobnie zresztą było z magnetofonami szpulowymi, gdzie prędkość malała od standardowej niegdyś19 cm/s do 9,5, a później do 4,8 cm/s, a nawet 2,4 cm/s, w pewnym ograniczonym zakresie zastosowań.
Wracając do kaset, to działania poszły w obu kierunkach, firma BIC wprowadziła większą prędkość (9,5 cm/s) w przeciwieństwie do Nakamichi, które postąpiło dokładnie odwrotnie. Producenci magnetofonów zaczęli się przymierzać do maszyn o dwu a nawet trzykrotnie wyższych prędkościach.

Rozwój technologii taśm

Rozwój technologii taśm to oczywiście dalszy rozwój taśm typu “metal” oraz zastosowanie cienkiej warstwy dwutlenku chromu dla poprawy kontaktu taśma-głowica. Ma to z w pewnej mierze negatywny wpływ na wysokie częstotliwości, ale generalnie poprawia trwałość taśm. Rozważano także stosowanie „kosmicznych” materiałów, takich jak rod lub pierwiastki ziem rzadkich.

Inne formaty kaset

W zastosowaniach bardziej profesjonalnych próbowano wprowadzić inny standard taśm w kasecie, o nazwie Elcaset, wykorzystujący znacznie większą kasetę, z szerszą, bo ¼ calową taśmą. Standard ten, wprowadzony przez firmę Sony pozostał jednak egzotyką gatunku. Trochę szkoda, bowiem nie mieliśmy w przypadku tego standardu, tak dalekiej sprzeczności z prawami fizyki jak przy kasecie Compact.

Dla pełnego obrazu należałoby wspomnieć jeszcze o istnieniu dwu standardów: popularnego tylko w USA standardu 8-track i mikrokaset stosowanych głównie w dyktafonach. Mikrokasety (Microcassettes) miały zasadniczo służyć w dyktafonach i automatycznych sekretarkach rejestrując dźwięk przy prędkości 2,4 oraz 1,2 cm/s. W ramach tego standardu pojawiły się stereofoniczne magnetofony wyposażone w Dolby B, a także pełnowymiarowe „decki”, wykorzystujące mikrokasety. Przy zastosowaniu Dolby C lub HX Professional, uzyskano akceptowalne wyniki.

==EWOLUCJA MECHANIZMÓW==

Wróćmy teraz do kwestii realizacji pomysłu, aby magnetofon kasetowy stał się elementem zestawu klasy hi-fi. Jak już wspominałem pierwsze magnetofony o takim przeznaczeniu były oparte o mechanizmy magnetofonów przenośnych. Oznacza to, że był to spory dość płaski przedmiot, do którego kasetę wkładano od góry - zresztą wcześniej z magnetofonami szpulowymi i później z magnetowidami VHS było podobnie. Wiąże się to z faktem, że pojęcie „wieży” wówczas jeszcze nie istniało.
W wielu wypadkach podstawowym elementem zestawu był amplituner („receiver”). Uzasadnieniem była mocno jeszcze tkwiąca tradycja posiadania radioodbiornika, zwłaszcza w firmach o długiej tradycji w dziedzinie ich produkcji. Ale na przykład Tandberg oferował jeden typ wzmacniacza i w ogóle nie miał w ofercie tunera. Zresztą w Polsce było podobnie - łatwiej było o radio stereofoniczne niż o wzmacniacz.

Jeśliby się przyjrzeć dokładnie, to te amplitunery budową przypominały radia („werk” w „meblowej” skrzynce). Rozdzielenie na wzmacniacz i tuner dopiero się zaczynało, a w Polsce ze względu na skromną ofertę programów stereofonicznych miało mało sensu. Dlatego też „wieża” składała się z jednego, no góra dwu elementów. Obok tego na honorowym miejscu stał gramofon, a po drugiej stronie magnetofon szpulowy, kasetowy lub obydwa. To wszystko wymagało miejsca. Dlatego powoli magnetofon kasetowy musiał zmienić wygląd. W pierwszym ruchu można go było postawić pionowo, co nie stanowiło problemu jak w przypadku magnetofonu szpulowego. Przydało się to, że sprzęt był zaprojektowany jako przenośny. W ten sposób powstała grupa magnetofonów stojących pionowo – były to magnetofony „leżące”, tyle że pracujące w pionie.

Na bazie wyrobów niektórych firm można obserwować ewolucję mechanizmów - od wykorzystania prymitywnego mechanizmu magnetofonu przenośnego do skonstruowanego na potrzeby standardowej „wieżowej” konstrukcji mechanizmu wielosilnikowego.
Ponieważ na rynek magnetofonów kasetowych wkraczały firmy wyspecjalizowane w magnetofonach szpulowych, to pojawiła się też grupa mechanizmów wykonanych zgodnie z regułami sztuki obowiązującymi wśród szpulowców, a najlepszym tego przykładem są magnetofony firmy Tandberg TCD 310 i TCD 330.

Yamaha TC-800GL

Ciekawostką jest wczesny magnetofon firmy Yamaha. Otóż w czasach, kiedy rodziły się magnetofony kasetowe hi-fi Yamaha, producent m.in. instrumentów muzycznych i motocykli, postanowiła wejść na rynek audio. Ponieważ nie bardzo było widomo, jak ma wyglądać magnetofon kasetowy, jego wystrój zlecono styliście samochodowemu Belliniemu. Ten zaprojektował dla Yamahy magnetofon kasetowy TC-800GL i słuchawki.

Magnetofon, dzięki specjalnej podstawce, stoi pod skosem, ale równie dobrze może być użytkowany w pozycji lezącej. Tak czy inaczej jest to chyba jedyny przypadek, kiedy specjalista od nadwozi samochodowych zaprojektował „nadwozie” do magnetofonu. Kolejnym krokiem było wykonanie magnetofonu „front load” czyli w układzie, który obowiązywał praktycznie do końca, choć warto zauważyć pojawienie się w późniejszym okresie magnetofonów z lezącymi mechanizmami typu „szuflada”. Celem wprowadzenia szuflad było zmniejszenie wysokości konstrukcji, bowiem w audio pojawił się trend obniżania wysokości wież. Myślę, że nie należy specjalnie podkreślać, iż nie miało to nic wspólnego z jakością dźwięku.

Istnienie magnetofonu kasetowego, a ściślej rzecz ujmując kasety magnetofonowej jako nośnika informacji, pokryło się dość dokładnie w czasie z pojawieniem się pierwszych tanich mikrokomputerów ośmiobitowych. W zdecydowanej większości programy na nie można było utrwalać przy pomocy magnetofonu kasetowego. Mógł on być wyspecjalizowany do tego zadania (Commodore) lub najzwyklejszy w świecie (Sinclair).
Nie oznacza to, że nie pokuszono się o próbę bardziej profesjonalnego wykorzystania magnetofonu kasetowego do gromadzenia analogowych wyników pomiarów lub przechowywania sygnałów cyfrowych. Przykładem takiego wykorzystania jest np. wersja pomiarowa flagowego modelu ZRK, czyli magnetofonu Marcin jako magnetofonu pomiarowego. Drugim przykładem jest pamięć K1, w moim przekonaniu najbardziej eleganckiego konstrukcyjnie mechanizmu, wykorzystującego kasetę typu Compact.

Technika cyfrowa wkroczyła także dość szybko, choć na krótko do magnetofonów kasetowych powszechnego użytku, znowu dzięki inwencji nestora, czyli firmy Philips. Firma zaproponowała nowy format, Digital Compact Cassette, z kasetami, na których zapisywano sygnał w formie cyfrowej (skompresowany). Magnetofony tego typu były kompatybilne w tył z klasycznymi kasetami. Dokładny opis tych zmagań to jednak całkiem oddzielny temat.

Walkman

Oczywiście cały czas istniały magnetofony przenośne, które w międzyczasie przyjęły formę radiomagnetofonu z wbudowanym mikrofonem, z czasem także stereofonicznego o monstrualnych czasem wymiarach. Wtedy też nastąpił dość gwałtowny zwrot w postaci pojawienia się w roku 1979 Walkmana firmy Sony. Nazwa ta jest zastrzeżona i jedynie magnetofony tej firmy mogły się tak nazywać; później podobnie było z przenośnymi odtwarzaczami CD o nazwie Discman.
W ten sposób historia zatoczyła koło: magnetofon kasetowy został zminiaturyzowany do granic możliwości (były konstrukcje mniejsze od kasety) i pozbawiony możliwości nagrywania. Odsłuch umożliwiało wyjście na słuchawki. Rozwiązanie to znacząco przedłużyło życie magnetofonów kasetowych. Z czasem nazwa Walkman stała się synonimem odtwarzacza osobistego…

Nowe stało jednak za progiem. Byliśmy wówczas na granicy rewolucji cyfrowej w odtwarzani dźwięku, lada moment miała się pojawić płyta kompaktowa, nad którą prace trwały już w końcówce lat siedemdziesiątych. Kiedy już się pojawiła, ujawnił się cud marketingu: kaseta magnetofonowa, wielokrotnie droższa w produkcji od płyty CD była w sprzedaży zdecydowanie tańsza.

==EPILOG==

Jak zakończyła się konkurencja pomiędzy kasetą, a szpulą taśmy na rynku sprzętu powszechnego użytku wiemy doskonale. Mnie osobiście udało się doświadczyć porównania brzmienia Nakamichi 1000 (magnetofon kasetowy) i Revoxa A77 (magnetofon szpulowy) i ku mojemu zdziwieniu nie udało mi się doszukać różnic.
Żyjąc obok kasety magnetofonowej obserwowaliśmy niesamowitą innowacyjność firm, fantastyczną myśl techniczną i rozkwit wiedzy, wykorzystane do konstrukcji tych urządzeń. Wiele z nich nadal utrzymuje wysokie ceny, co świadczy o wielkim sentymencie, ale i uznaniu dla tej techniki zapisywania dźwięku. W XXI wieku obserwujemy powrót do gramofonu analogowego, trudno prorokować jak będzie z kasetami. Osobiście sądzę, że najpierw odrodzą się szpulowe, o czym może świadczyć rosnąca podaż zacnych magnetofonów oraz ich rosnące ceny.

O AUTORZE

Płyty i gramofony towarzyszą mi prawie 50 lat. W tym czasie zebrałem sporo wiedzy, i doświadczeń. Tak naprawdę, dopiero budowa własnych konstrukcji nauczyła mnie pełnego zrozumienia konsekwencji przyjmowanych rozwiązań technicznych. Zebranymi informacjami staram się dzielić z pokoleniem ludzi w wieku „naszych dzieci”. Jestem w 100% hobbystą, a gramofony i płyty nie są moją jedyną pasją. Sytuację posiadania dwucyfrowej liczby gramofonów uważam za całkowicie normalną.

Rocznik: 1955
Pierwszy samodzielnie skonstruowany i wykonany gramofon: 1978 lub 1979.
Praca: Politechnika Warszawska od 1979 roku (z przerwami) do dziś…
Doktorat z nauk technicznych: 1983.
Lata 90.: intensywne kolekcjonowanie płyt CD przy zamrożeniu zbioru winyli.
XXI wiek: powolny i systematyczny powrót do płyt winylowych.
XXI wiek: współtworzenie portalu technique.pl, poświęconego technice, w tym między innymi budowie gramofonów.
Powrót do czynnej budowy gramofonów: 2006