Зачем корпус аудиокассеты Sony Metal Master делали из керамического композита: физика звука конца 1980-х

Пост опубликован в блогах iXBT.com, его автор не имеет отношения к редакции iXBT.com

В конце 1980-х гг. стандартная аудиокассета из прозрачного полистирола весила около 38 г и стоила в киосках звукозаписи копейки. На ее фоне модель Sony Metal Master выделялась колоссально: ее масса достигала около 68 г, а корпус изготавливали из плотного керамического композита. Для большинства покупателей такой вес казался лишь дизайнерским приемом ради внешней солидности и высокой цены. Однако японские инженеры создавали этот тяжелый монолит для решения одной конкретной физической проблемы, которую не мог устранить ни один электронный шумоподавитель.

Скорость движения магнитной ленты в компакт-кассете составляет ровно 4,76 см/с. На такой медленной протяжке ширина звуковой дорожки составляет доли мм, а длина волны на частоте 15-20 кГц измеряется буквально в несколько мкм. Любое микроскопическое смещение магнитного полотна относительно зазора воспроизводящей головки приводит к мгновенному падению отдачи на высоких частотах. Тонкий пластик стандартных кассет под нагрузкой мощных моторов деки непрерывно вибрировал и деформировался, превращая механику корпуса в постоянный источник слышимых искажений.

Автор: Retired electrician / CC0 1.0 Источник: commons.wikimedia.org

Почему тонкий пластик портил звук на аппаратуре высшего класса

В конце 1980-х гг. топовые кассетные деки оснащались закрытым трактом с двумя ведущими валами и массивными прижимными роликами. Эта система натягивала пленку с усилием, достаточным для механической деформации стенок обычной кассеты. Корпус из двух половин полистирола, скрепленный четырьмя саморезами или склеенный ультразвуком, под такой тягой неизбежно перекашивался. В результате лента двигалась с микроскопическими рывками, вызывая паразитную частотную модуляцию полезного аудиосигнала.

Модуляционный шум невозможно отфильтровать классическими системами шумопонижения вроде Dolby B, Dolby C или dbx. Он проявляется не как равномерное фоновое шипение в паузах между треками, а как грязный шлейф вокруг мощных низких и средних частот — например, вокруг удара бас-бочки или аккорда фортепиано. Чем точнее работала дека и чем выше была плотность магнитной ленты четвертого типа (Metal Type IV) с частицами чистого железа, тем отчетливее человеческое ухо фиксировало эту паразитную модуляцию.

Корпус кассеты внутри работающего магнитофона улавливал вибрации от собственного электродвигателя деки, вращающихся маховиков и даже звуковые волны от стоящих в комнате акустических колонок. Чтобы исключить этот механический резонанс, инженерам потребовался материал с предельной жесткостью и высоким внутренним демпфированием. Выбор пал на плотный керамический композит, обеспечивающий нужное сочетание жесткости и демпфирования.

Борьба за микроны: внутреннее устройство тяжелого корпуса

Керамический композит заметно тяжелее и жестче стандартного полистирола, не накапливает статическое электричество, не деформируется при нагреве внутри закрытого кассетоприемника и глушит акустические колебания всего слышимого диапазона. В кассете Metal Master половины корпуса изготавливали с высокой точностью, после чего дорабатывали посадочные места под направляющие ролики.

Внутри тяжелого каркаса инженеры полностью переработали кинематическую схему движения ленты. Направляющие ролики получили бронзовые втулки и прецизионные шлифованные оси, а скользящие прокладки между рулоном ленты и стенками изготовили из антистатического полимера с графитовым наполнителем. Вместо гибких пластиковых фиксаторов применили жесткие направляющие стойки, а половины корпуса стянули винтами по всему периметру. В результате коэффициент детонации кассеты заметно снижался по сравнению с обычными пластиковыми моделями.

Автор: Xray40000 / CC BY 2.0 Источник: commons.wikimedia.org

Такая конструкция снижала паразитные колебания и перекос ленты в тракте, что косвенно способствовало более стабильному контакту ленты с головкой деки. Если в стандартной кассете при смене направления перемотки или нагреве корпус слегка «гулял», внося дополнительную нестабильность в стереокартину, то жесткий керамический каркас удерживал геометрию тракта куда стабильнее на протяжении сотен циклов воспроизведения.

Скрытый парадокс тяжелого корпуса

Обычный портативный плеер или недорогой двухкассетник просто не могли раскрыть потенциал этой сложной конструкции. Слабые моторчики портативных устройств перегревались, пытаясь протянуть тяжелые катушки в увесистом корпусе, а универсальные головки из мягкого пермаллоя быстро стачивались от постоянного трения об ультраплотный металлический рабочий слой ленты Type IV.

Кассета проектировалась исключительно для стационарных дек с трехголовочным трактом, сквозным каналом и прямым кварцованным приводом тонвалов. Только мощные двигатели студийных аппаратов обеспечивали необходимое усилие протяжки без перегрузки механизмов. В конце 1980-х — начале 1990-х гг. розничная цена одной такой кассеты, по разным оценкам, в пересчете на современные деньги составляла около 3 500 руб., а сегодня запечатанные экземпляры на российских коллекционных площадках продают по 15 000-25 000 руб.

Это был технологический предел развития аналоговой механики, когда ради, по некоторым оценкам, всего нескольких децибел прироста динамического диапазона компании шли на расходы уровня точной приборостроительной индустрии. К моменту появления Metal Master компакт-диск уже несколько лет удерживал позиции массового формата и теснил кассету, а вскоре, в 1992 году, к нему добавился минидиск — так сложная механическая борьба с вибрациями корпуса стала попросту не нужна рынку.

Приходилось ли вам в 1990-е гг. слушать кассеты четвертого типа в тяжелых композитных корпусах, и замечали ли вы реальную разницу в звуке на своей аппаратуре?

Изображение в превью:
Автор: Xray40000 / CC BY 2.0
Источник: commons.wikimedia.org
Другое
Автор не входит в состав редакции iXBT.com (подробнее »)

13 комментариев

Добавить комментарий

R
Приходилось ли вам в 1990-е гг. слушать кассеты

акай жх-75 и ямаха к-1020 живы еще :)
PolarLight
Немного не понятна фраза автора «На такой медленной протяжке ширина звуковой дорожки составляет доли мм, ...» Насколько я знаю, ширина звуковой дорожки на ленте всегда одинакова и ни как не зависит от скорости протяжки. Это две совершенно разные характеристики. Возможно имелась в виду длина дорожки проходящая над головкой в единицу времени. Но она тоже фиксированная и составляет 4,76 см/с. Короче автор внеси ясность.
Последним кассетным аппаратом у меня был Akai GX-F71
D
пытаясь протянуть тяжелые катушки в увесистом корпусе

Увесистый корпус, как им мешал?
Половина заметки сплошной бред. Аффтар, это не твоё.
A
Почему нельзя было ИИ поручить хотя бы проверить текст?
«Скорость движения магнитной ленты в компакт-кассете составляет ровно 4,76 см/с. На такой медленной протяжке ширина звуковой дорожки составляет доли мм». Ширина звуковой дорожки разве вообще зависит от скорости протяжки?
«длина волны на частоте 15-20 кГц измеряется буквально в несколько мкм». Если речь о длине волне звука, то 20 КГц соответствует длине волны 1.7 см. Что имел ввиду автор?
Aa_O
Имеется в виду длина волны на магнитной ленте. Её скорость 4,76 см/сек. Скорость звука в воздухе 300 м/сек. Разница в 6300 раз. Если частота звука 20 кГц, то на ленте как раз 2,7 микрон получается
Олег Перерва
Истинные, как они себя считали, ценители звука предпочитали бобинные носители, в идеале — винил… Кассеты были для пипла, который схавает)
Papatapok
«Истинные ценители» в реальных экспериментах на слух не отличали качественную кассету, бобину и CD, только на словах ;)
d
Не стоили копейки кассеты в конце 80-х, скажу больше — в свободном доступе их нужно было поискать. Да, в комиссионках пожалуйста, sony ef, tdk a, denon dx — от 25 рублей пожалуйста, как сейчас помню, а если где нибудь в муз магазинах начинали продавать наши мк-шки, их сметали моментом.
i
Ага, кассеты стоили весьма дорого. Ужасные МК-60 стоили 4 рубля, а импортные (все равно какие именно) 90 минутные кассеты — 9 рублей. Это по госценам. И да, они были в большом дефиците даже в Питере, купить их без блата было почти невозможно.
Сколько это в современных рублях оценить сложно. Я думаю где то 1:200 разумная оценка, тогда импортная кассета стоила где то 1800 современных рублей.
Кстати, у меня была кассета с металлическим корпусом и прозрачными крышками. Но вот забыл какая именно. Точно не Type 4.
Что до этой Сони, то я бы сформулировал ее цель как выпендреж. Для начала в деках с двумя ведущими валами сама кассета фактически изымалась из тракта, оставался только участок ленты от одного вала до другого. Собственно в этом их суть. А Накамичи еще и фетровый лентоприжим изымала чтоб не болтался.
449558573@vkontakte
AGFA и Denon первого типа у нас лежали в свободной продаже. Воркута.
p
Type IV прекрасно передавал высокие частоты, которые были просто не слышны на обычных кассетах. Да даже хром (Type II) был лучше Fe, хоть и не на столько. А ещё обычные мафуны не могли писать хромовые кассеты. Вернее, могли, но не стирали старую запись. Поэтому для автоматического распознавания делались корпуса с разными вырезами на торце. При условии что мафун обладал функцие распознавания этих вырезов
G
Первое предложение и сразу глупое вранье.
d
Видно что автор новичок дилетант и не жил в то время 😄

Добавить комментарий

Сейчас на главной

Новости

Публикации

Гидравлический штатив на глубине 4 000 м: как ходульный бентозавр обманывает физику придонного слоя

Глубоководный аппарат, опустившийся на абиссальную равнину Тихого океана на отметку 4 200 м, фиксирует внешнее статическое давление в 42 МПа. При таком сжатии любая тонкостенная жесткая опора...

2,3 миллиарда лет назад Земля едва не потеряла весь кислород: ученые выяснили, как планета сохранила обитаемость

Около двух с половиной миллиардов лет назад состав атмосферы Земли начал необратимо меняться. В воздухе впервые появился свободный кислород — газ, без которого невозможно существование...

Эйнштейн оказался квантовым: физики вывели уравнения гравитации из квантовой информации

Современная фундаментальная физика держится на двух теориях, которые до сих пор не удается свести к единому знаменателю.Первая — общая теория относительности. Она описывает...

Как на самом деле погибнет Солнечная система: новое исследование опровергло вечную стабильность орбит

Вопрос о том, способна ли планетная система существовать вечно, определил само зарождение теоретической астрономии. Размышляя о законе всемирного тяготения и наблюдая за орбитами Юпитера и...

Поставил проектор на шкаф под углом, а он сам всё настроил на экран 130": обзор TrendVision Luma Arc

Когда хочется смотреть фильмы на большой диагонали, обычный телевизор уже не всегда кажется подходящим решением. Но с проекторами есть другая проблема: нужно найти место для установки, выставить...

Как буква «Ё» появилась в русском языке и почему её часто не используют

В книге можно встретить «елку», «ежика» и «теплый вечер» — и без труда понять, какие слова имелись в виду. Но с выражениями «все готово» или «мы узнаем» такой уверенности уже нет:...