A lejátszás a lejátszófejjel és az ahhoz kötött erősítőn keresztül történik.

Amikor a mágnesezett hangszalag elhalad a magnó lejátszófejének rése előtt, a fejben lévő lágy ferromágneses anyag felmágneseződik, és ez a mágneses tér behatol a fejmag köré tekert drótba. A mágneses tér bármilyen változása feszültséget indukál a tekercsben. S ekkor vág pofon a fizika. Ez a feszültség ugyanis frekvenciafüggő. A rezgésszám és a feszültség közötti összefüggést egy szegény kovácsmester harmadik gyerekeként, 1791-ben született lángelme, Michael Faraday állapította meg, s mivel ő jött rá, róla nevezték el a Faraday törvényt.

Felfedezése, tehát hogy pusztán mechanikai munka révén, a mágnesség segítségével elektromos energiát lehet előállítani, az elektromágnesesség-kutatás történetében fordulópontot jelentett. Faraday az elektromosság és a mágnesesség körüli központi gondolatok megalkotója volt. A fazon egyébként rengeteg dolgot talált vagy fedezett föl, de nem érdekelte a zsé, soha nem gazdagodott meg a munkásságából.

Amikor Faraday megvénült, a királynő házat ajándékozott neki, és lovagi címet ajánlott fel. A tudós az utóbbit nem fogadta el, élete végéig csak Mr. Faraday akart maradni, sőt, a Royal Society, valamint a Royal Institution elnöki címét szintén visszautasította. Eljött hát az idő, hogy te is magadévá tedd a Faraday törvényt, anélkül, hogy fizetned kéne érte. A pasi tehát arra jött rá, hogy a huzaltekercs mágneses környezetének bármilyen változása feszültséget indukál a tekercsben. Nem számít, hogyan jön létre a változás, mindig keletkezik feszültség a tekercsben. A változás előidézhető a mágneses térerősség változtatásával, egy mágnesnek a tekercs felé közelítésével vagy attól távolításával, a tekercsnek a mágneses térbe történő mozgatásával vagy a mágneses térből való kimozdításával, a tekercsnek a mágneshez viszonyított elforgatásával, stb. Egy virtuális mágnessel és tekercsekkel játszhatsz, ha a kép utáni linkre kattintasz. Érdemes minden lehetőséget bepipálnod.

https://phet.colorado.edu/sims/html/faradays-law/latest/faradays-law_hu.html

Az animációból kiderül, hogy minél nagyobb a tekercs menetszáma, annál nagyobb az indukált feszültség. Az viszont sajnos nem derül ki, hogy ha gyorsabban noszogatod a mágnest, vagyis ha nagyobb a frekvencia, akkor is nagyobb a feszültség. Ez utóbbit egy egyszerű képlettel lehet röviden leírni: U = ΔΦ/Δt. A Δ (delta) a különbséget jelöli. A számlálóban a fluxusok (Φ) különbsége, vagyis a fluxusváltozás, a nevezőben pedig az idő (t) különbsége van. A kettő hányadosa a fluxusváltozás sebessége. Ja, ha véletlenül nem emlékeznél rá, persze, biztosan emlékszel, csak a rend kedvéért: a mágneses fluxus az adott felületet metsző indukcióvonalak száma. A képlet értelmezésének lényege, hogy ha a fluxusváltozás sebessége, esetünkben a magnószalagra rögzített jel frekvenciája növekszik, akkor ezzel egyenesen arányosan hízik a tekercsben indukálódó feszültség. Ha a frekvencia duplázódik, akkor a tekercsben indukálódott feszültség mértéke is kétszeres lesz. A dupla frekvencia egy oktávot jelent, a kétszeres feszültségviszony pedig 6 decibel arányt. E fejtegetés lényege tehát, hogy a lejátszófej 6dB/oktáv meredekséggel nőve játssza le a résébe jutott jeleket, vagyis a fej – elvileg – folyamatosan magasat emel.

A tekercs menetszámával pedig egyenesen arányos a tekercsben keletkező feszültség:

A fenti képletben n a tekercs menetszáma. De mi az a mínuszjel? Nos, ez egy másik koma, Heinrich Friedrich Emil Lenz 1834-ben felfedezett törvényére utal, aki rájött, hogy az indukált áramnak az iránya mindig olyan, amely mágneses hatásával gátolni igyekszik az őt létrehozó folyamatot, mozgást, változást. Ennek most nincs jelentősége, csak azért említettem meg, hogy ha netán elmélyülsz a fizikában, ne érjen meglepi.

A sorozat előző részéből már kiderült, hogy a felvevőfej magasat vág. Ha tehát a lejátszófej magasat emel, akkor helyreállt a természet egyensúlya, semmit nem kell tenni. Hurrá!

Igen, most lógott a bilibe a kezed, de ne csüggedj, van megoldás. Vagy legalábbis, valami hasonló. Ehhez meg kell nézni, hogy a Faraday törvényen kívül mi minden vonatkozik még a lejátszófejre. A frekvenciamenetet illetően három tényező játszik szerepet: a lemágneseződés, a résveszteség és a mellékrés veszteség.

A lemágneseződés jelenségéről már volt szó a törlés és a felvétel jelenségeinek ismertetésekor. A lejátszás során az a lényege, hogy a szalagpigmentek felmágnesezettségének, remanenciájának csak egy része hoz létre erőteret a fejben, mégpedig minél nagyobb a frekvencia, annál kisebb része. Ez tehát magashang veszteséggel jár.

A résveszteség olyan, mint amikor valamit nem akarsz meghallani: az egyik füleden be, a másikon ki.

Tegyük fel, hogy egy hangszalagon rögzített rezgés éppen olyan hosszú, mint ameddig a fejbe belép és onnan kilép. Amikor a rezgést tartalmazó szalagrész eléri a rést, a mágneses koercivitása nulla, amikor pedig kilép belőle, akkor is nulla. A rezgési folyamat lejátszódott a résen belül, olyan, mintha nem is történt volna semmi. Egy ilyen rezgés hosszúsága, hullámhossza, aminek a görög λ (lambda) a jele, a szalagsebességtől – ez a rezgés továbbításának gyorsasága – és a rezgés frekvenciájától függ. A szalagtovábbítás jele v, a frekvenciáé továbbra is f. λ = v/f. Ez igazán egyszerű. Ha pl. a szalagsebesség 9,5 cm/s, átváltva 95 000 μm/s, és 9,5 kHz, vagyis 9 500 1/s a jel frekvenciája, akkor osztáskor a két nevező kiesik, az eredmény pedig 95 000/ 9 500 = 10 μm. Ha tehát a rés szélessége 10 μm, a 9,5 kHz-es mágneses jelből és az annál szaporábbak már nem indukálnak feszültséget a jelben. A szaporábbak azért nem, mert a rezgési folyamat a határfrekvenciájúnál gyorsabb jel esetében is a résben zajlik le. Hozzáteszem, hogy ha nagyobb szalagsebesség, akkor szélesebb lehet a rés is. 19 cm/s-os szalagsebesség esetén pl. 20 μm. Vagy fordítva, 19 cm/s esetén 18 kHz-es frekvencia a határ. A valódi, mágneses vagy effektív részszélesség – miként a felvevőfejé is – nagyobb, tehát valójában jóval alacsonyabb a felső határfrekvencia. A lemágneseződés és a résveszteség együttes hatására a frekvenciamenet a magas hangoknál egyszer csak lekonyul, méghozzá elég hamar.

A mellékrés veszteség a lejátszófej árnyékolásának a következménye. A fejet ugyanis mindenképpen árnyékolni kell, mert a magnószalag pigmentjeinek remanenciája kicsi, a fej tekercsének menetszáma is alacsony. Hogy ne kelljen a fejet követő erősítőt nagy impedanciával lezárni, ezért a fej tekercsén nagyon kis hangfrekvenciás feszültség – néhány száz mikrovolt … pár millivolt – keletkezik. Megjegyzem, még kisebb lenne a feszültség, ha hátul is lenne rés a fejen, és bár a fej mágneses tulajdonságai jobbak lennének, fontosabb volt a fej érzékenysége. Még így is nagyobb a tekercs menetszáma, ennek következtében az induktivitása, mint a felvevőfej tekercséé. A hálózati tápegységből vagy a motorok mágneses teréből kiszabaduló, esetenként szélessávú elektromágneses tér rászóródik a fejre, és árnyékolás nélkül hangosabb lenne a berregés meg a ciripelés, mint a hasznos jel. A lejátszófejet tehát búrába, gyakran többrétegű búrába építik. A búra lágy mágneses anyagból készül, pl. permalloyból. A búra sunyi csábítóként megakadályozza, hogy az összes erővonal a fejen keresztül záródjék, úgy viselkedik, mint egy rés, s mert a rés szélessége nagy, a mély tartományra van végzetes hatással. Kb. 100 Hz-nél kezdődik ez a hatás, és 50 Hz alatt majdnem mindig mérhető. Ilyenkor vagy a búra és a fej között, vagy a búrán kívül, a levegőben záródnak az erővonalak. A fejen keresztül és az azon kívül záródó erővonalak aránya a fej és a búra méreteitől, valamit a rezgés hullámhosszától függ, A hullámhossz változásával tehát hol több, hol kevesebb erővonal birizgálja a lejátszófej tekercseit, így a mély tartományban az indukált feszültség is periodikusan ingadozik. A következő ábra ezt a jelenséget igazolja egy kiváló Studer stúdiómagnó esetén, azt is bemutatva, hogy a jelenség szalagsebességfüggő is. A piros a 76 cm/s-on, a kék a 38 cm/s-on mért érték. Utólag a káromkodáson kívül semmit nem lehet tenni ellene.

A fenti ábra szerinti mérést akkor végezték, amikor már a többi problémából eredő hibákat kiegyenlítették. Nagyon szép teljesítmény ám ez, mert 40 Hz és 20 kHz között 38 cm/s-on is kisebb, mint 1 dB az ingadozás. Kevés stúdiómagnó tudta ezt.

Térjünk hát vissza ahhoz, mit találtak ki az okosok a többi eltérés kompenzálására! Mivel sem a felvétel, sem a lejátszás során nem egyenletes az átvitel, először azt kellett eldönteniük, hol és mekkora méretű beavatkozás kell, illetve célszerű. Ehhez nemcsak a frekvenciamenetet kellett nézni, hanem az egyéb torzítási jellemzőket, ideértve a magnószalag paramétereit is. Például a felvétel során biztosan kell magasat emelni. Azt gondolták, hogy ebből nem lehet baj, hiszen a beszédben és az akusztikus hangszerek keltette muzsikában a magas hangok amplitúdója, energiatartalma kicsi, tehát még jól is jön a magas emelés. Amikor az elektrofon hangszerek eluralták a világot, már rájöttek ugyan, hogy alábecsülték a veszélyt, de időközben a szalagok és a fejek oly sokat javultak, hogy kibírták a túlvezérlést. A felvételi mélyemeléssel is vigyázni kell, mert a legtöbb zavaró jel éppen a hálózati 50 (az USA-ban 60) Hz-en és annak néhány felharmonikusán van, nem igazán öröm, ha még meg is növeljük ezt a szintet. Ha nem akarjuk, hogy a felvételek sziszegjenek, akkor nem emelhetők a magasak bármekkora frekvencián, viszont ki kéne használni a modernebb szalagok szélesebb frekvenciatartományát. A sorozat előző részében említettem, hogy végül az a döntés született, miszerint csak a lejátszási korrekcióra írnak elő, ajánlanak értékeket, a felvételt ehhez kell igazítani.

Most egy kis felsorolás következik, azon jelentősebb szervezeteké, amelyek részt vettek a szabványosításban.

• DIN (Deutsche Industrie-Norm), a Német Szövetségi Köztársaság szervezete;
• CCIR (Comité Consultatif International des Radiocommunications), nyugat-európai (később az európai) rádió- és tv-társaságok szervezete;
• IEC (International Electronic Commission), az ENSZ elektronikai szervezete;
• NAB (National Association of Broadcasters), régebbi nevén NARTB (National Association of Radio and Television Broadcasters) az USA rádió- és tévétársaságainak szervezete.

Annak, hogy a szabványosításban intenzíven vettek részt nagy rádió- és tv-szervezetek, az az oka, hogy ezen intézmények voltak a legjelentősebb magnó felhasználók, és sok esetben a berendezések fejlesztése is náluk történt, ezt követően kezdték csak meg a sorozatgyártást a gyárak. Különösen így volt ez Európában. Az első sikeres szabványosítási eredmény mégis az USA érdeme. Ugyanis a NARTB 1953-ban hagyta jóvá, és tette kötelezővé 38 cm/s-on az eredetileg az Ampex 300-es magnóhoz és a 3M 111-es szalaghoz készült korrekciót.

A szabványosításkor végül azt vették elsősorban figyelembe, hogy hol van az a frekvencia (vagy hová képzelik el), amikor a lejátszás során adott szalagsebesség és szalag használatakor a magasemelés kezd megszűnni, tehát már nem érdemes tovább csillapítani a magasakat. Nem (nagyon) törődtek a lejátszófej és a szalag egyéb nyavalyatöréseivel, sok esetben a mélyekbe nyúltak még bele, főleg kis szalagsebességeknél. Az alábbi ábrán némileg látható, hogy a magasvágás megszüntetésének és esetleg a mélyvágás befejezésének frekvenciájában (ha van lejátszáskor mélyvágás) vannak eltérések.

A beavatkozási pontot, pontokat törésponti frekvenciának hívják (lásd a sorozat 63. részét). Csakhogy nem ezt, az f betűvel jelölt frekvenciát adják meg a szabványok. Azt tudod, hogy a frekvencia és a periódusidő ugyanazt fejezi ki, csak a periódusidő, amit T-vel (nagy T-vel) jelölünk, a frekvencia reciproka: T=1/f. Van még egy mennyiség, amiről ebben a sorozatban nem nagyon volt szó, mert eddig nem volt rá szükség. Emlékezz, hogy a periodikus rezgőmozgás a körmozgásból származtatható.

A körmozgás és a szinusz kapcsolatát úgy kapjuk meg, hogy a rezgés frekvenciában megadott értékét 2π-vel megszorozzuk. 2π ugyanis egy teljes körülfordulást jelent, ha a fordulás szögét nem fokban, hanem radiánban adjuk meg (lásd a sorozat 6. részét). Az így kapott értéket körfrekvenciának nevezik, és a görög kis omegával jelölik: ω = 2π*f. A körfrekvenciával a villanyosmérnökök könnyebben számolnak, mert nagyon sok képletben ez szerepel. Ha most ennek a reciprokát veszed, megkapod a törésponti időállandót, amit rendesebb emberek nem t-vel, mert nem akármilyen idő, hanem a görög kis tauval jelölnek: τ=1/ω. Sajnos, annyira kevés a rendes ember, vagy a mérnökfajzat annyira megszokta, hogy nem frekvenciával, hanem körfrekvenciával számolgatott, ameddig nem volt elektronikus számológép vagy számítógép, hogy amikor megpróbáltam a törésponti időállandókat átszámolni törésponti frekvenciákká, nem jött ki az eredmény. Szégyen ide, szégyen oda, az egyik barátomat kértem, hogy segítsen, de megnyugtatott, hogy ő is tökölt rajta egy kis ideig, ameddig a körfrekvencia eszébe nem jutott.

Több érdekesség is van a fenti táblázatban. Az egyik rögtön néhány jelölés. Az IEC két szabványsorozatot fogadott el orsós magnókra. Az IEC-1 a DIN és a CCIR munkája, tehát az európai változat, az IEC-2 pedig az USA-beli NAB-é, amit a japán cégek is alkalmaznak. Az eltérés a nagyobb szalagsebességeken van, ezeken az IEC-1 és az IEC-2 nem csereszabatos. Ha IEC-1 korrekcióval IEC-2-re beállított magnóval készített felvételt játszunk le, az eredmény az alábbi lesz, 38 cm/s-on:

Mélyben túl dúsan, viszont magasban szegényesen, tompán muzsikál a magnó. Ugyanez fordítva, tehát ha IEC 2 korrekcióval játszunk le IEC-1-re beállított magnóval készített felvételt, 38 cm/s-on:

Túlzottan csillogó magasokkal, viszont mélyhiányosan zenél a magnó. De miért gond Európában, hogy mi van másutt, és kit érdekel Európa vinnyogása a tengeren túlon? Kezdetben az európai gyártók – így pl. a magyar Mechanikai Laboratórium, a Terta, a BRG, aztán pl. a Telefunken, a Grundig, a Philips, a Tesla, az RFT, stb. – az IEC-1 korrekciót használták szalagos otthoni és stúdióbeli gépeikhez. Ezzel szemben az USA-beli és japán gyártók – pl. az Ampex, az MCI, az Otari, a TEAC, az Akai vagy a Sony – IEC-2 kiegyenlítést alkalmaztak. Aztán a múlt század utolsó harmadában, a ’60-as évek végén egyre több japán készülék jelent meg a nyugat-európai fogyasztói piacon, emiatt az otthoni magnókban az IEC-2 vette át a hatalmat. Az európai nagy rádió- és tv-stúdiókban maradt az IEC-1, de a kisebb magánstúdiók egyre inkább az IEC-2-t használták. Az Európában gyártott félprofesszionális magnók egy részében – például a Revox A77-ben – átkapcsolható a lejátszási korrekció IEC-1 re és IEC-2-re, de a felvétel az IEC-2-höz igazodik. Ha tehát valahonnan van egy Revox A77-ed, a vele készült felvételt IEC-2 állásban kell lejátszanod. 9,5 cm/s-on és 4,76 cm/s-on szerencsére, nincs különbség az IEC-1 és az IEC-2 között.

A kazetták korrekciójának jelölésében római számokat használnak. Az IEC I. a γ-Fe2O3 aktív rétegű szalaggal töltött kazikra vonatkozik. Itt jegyzem meg, hogy ha a kazettás magnót IEC I-be kapcsolod, a felvételi korrekciót és az előmágnesezést is váltod. Az IEC II. a króm-dioxid és az arra hajazó kazettákra érvényes. Az IEC III. a vaskróm, az IEC IV. a metál kazik jelölése. Az IEC III. nem élt sokáig, a metál kazik megjelenésével a vaskrómok eltűntek. Az IEC II-t a BASF erőltette, azt gondolván, hogy ezzel csökkenti a magas tartománybeli zajt, sziszegést, sistergést, és ebben igaza is volt, mert a króm-dioxid aktív rétegű szalag szélesebb tartományban vezérelhető ki. A BASF mérnökei szánták-bánták a döntésüket, amikor kiderült, hogy a Hi-Fi kategóriába tartozó kazettás magnók szinte mindegyikében van zajcsökkentő áramkör – bárhogy is vélekedjünk ezekről. Ezért a műsoros kazettákat gyártókat arra ösztönözték, hogy az IEC-I. szerinti lejátszási korrekciónak megfelelő módon készítsék króm-dioxid kazira a kiadványaikat.

A lejátszási korrekció ellenőrzése, beállítása úgy lehetséges, hogy léteztek – és néhány korrekcióhoz még kaphatók is – mérőszalagok. Ezen szalagok egyik szakaszán megfelelő módon felvett, a lejátszási szabványnak eleget tevő mérőjelek vannak, és ha a magnón megfelelő a korrekció, akkor pici eltéréssel a lejátszó erősítő kimenetén minden frekvencián ugyanolyan amplitúdóval jelennek meg. E szalagok és kazetták baromi drágák, ráadásul ezek sem mindig teljesen pontosak.

A magnók beállításáról, karbantartásáról később lesz szó, arról viszont most, hogy persze hiába vannak szabványok, sokszor – érthető módon – nem tartják be őket. A mai napig lehet egészen alapos tanulmányokat, vitairatokat olvasni arról, hogy hogyan lehetett volna jobb szabványokat alkotni, sőt, léteznek nem szabványos beállításokhoz való mérőszalagok is. Ha kedveled a cirill betűket, ajánlok neked egy igazán átfogó írást. Egyébként a gugli egészen jól fordítja, de nem árt, ha matekból nem voltál felmentve. Az alábbi rajz például a lejátszási korrekciókat mutatja az egykori szovjet szabvány szerint.

http://igdrassil.narod.ru/audio/tape/book/tape.html

A szabványostól való eltérést indokolhatja, ha a felvétel „házon belül” marad. A soksávos felvételek nem szoktak vándorolni; az ARD-ben, a német közszolgálati rádióban például belepiszkáltak a 24 sávos Studerekbe. A világ egyik legjobb – szerintem a legjobb, csak kurva nehéz és kicsit nehezen kezelhető – analóg magnója, a svájci Nagra IV. S például a szabványos korrekciókat is tudja, de az un. NagraMaster használatával kisebb a felvétel zaja. A NagraMaster titka, hogy 38 cm/s-on azt a felvételi korrekciót használja, amit 19 cm/s-on. Ez nagyobb felvételi magasemelést jelent, amit lejátszáskor kompenzál, egy kiegészítő szűrővel. A jel-zaj viszony javulás kb. 5 dB. A Nagra IV. S-t még mindig gyártják, kb. 20 ezer dollárért mérik, kiegészítők nélkül.

A DIN-magos stúdiószalaghoz való QGB adapter ára kb. 5 ezer dollár.

A lejátszási korrekciók szabványosításakor az is cél volt, hogy ne kelljen bonyolult kapcsolásokkal gyötörni a fejlesztőket és a gyártókat. Szerencsére, a 6dB/oktáv emelést egyszerű, elsőrendű szűrővel lehet kompenzálni, és a mélyekhez is elsőrendű szűrő elegendő. Az már más kérdés, hogy a lejátszófejek tulajdonságainak kiegyenlítéséhez újabb korrekciók kellenek. A tényleges lejátszási karakterisztika valami ilyesféle:

Nézz meg egy példamutató lejátszási korrekciót, egy legendás csöves magnóét, az 1963-tól 1967-ig gyártott Revox G36-ét! A folyamatos görbe 19 cm/s-on, a szaggatott 9,5 cm/s-on készült.

Amíg élvezkedtem én is, elgondolkodtam, kimaradt-e valami fontos? Hát persze. Mégpedig az, hogy mind a három fej résének – a törlőnek, a felvevőnek és legszigorúbban a lejátszónak – merőlegesen kell állnia a szalagra.