盤式座校正磁帶的使用 @ 老音響資料庫/蘇桑部落格 :: 痞客邦 ::

　　校正磁帶的時候必須要注意三個因素:一、重播的放音頭必須與錄音帶垂直;二、增益必須調整使磁帶上的磁通量產生足夠的輸出;三、磁通量與頻率的響應必須有明確的定義。

方位角(Azimuth)

　　方位角調整是指磁頭間隙與磁帶間角度的調整,不適當的調整會引起兩個問題,即立體錄音時兩音軌間的相位偏差及高頻的衰減。

　　在許多因素中我們比較重視錄音的波長而非頻率,波長是指錄音帶的速度除以錄音訊號的頻率。

　　圖一中的錄音帶錄有等波長的訊號,很清楚的我們可以看到當磁頭間隙與錄音帶垂直時,磁頭可藉著磁化的極性分辨出波長的長短。可是一旦磁頭間隙的角度產生如圖中θ角的傾斜後,磁頭間隙與南北兩極同時重疊使磁性互相抵消造成磁通量變化的消失。從圖一中得知音軌越寬時對方位角的要求也越嚴格,當然如果頻率越高或帶速越慢時對方位角的要求一樣也越嚴格。

　　當使用全音軌¼英寸/秒(19.05公分/秒)時10〫的方位角誤差所造成的影響是:如果以10KHz零分貝為準的話,4KHz時損失2.5分貝、8KHz時損失11分貝!顯然的這是一個很嚴重的誤差,不過以肉眼卻難以觀察出方位角的偏差。

　　因方位角誤差所造成的輸出損失是Sin x/x的函數,主要是如圖二中一連串的峯值。校正帶中校正方位角的訊號可能含有數個高頻訊號或僅含一種高頻訊號。

　　對單聲道錄音機放音頭的方位角度調整,是利用校正帶調整方位角部份,使輸出訊號最大就行了,但如果訊號僅含一個單獨的頻率時就要以峯值最大為準。對立體或多軌錄音機方位角的調整,可以利用雙軌示波器或相位儀,以校正帶中頻率最高的段落調整放音頭,使聲道間的相位差減到最小。

　　輸出或相位的偏差可能是由於校正帶的損壞,或錄音帶在運輸時受損,或是錄音帶製作不良。

電平設定

　　為了在錄音時能得到適當的電平,同時除了噪音和失真外能和電平錶符合,我們還需要一些磁通量的參考電平。過去廠商都是以某些秘而不宣的測試帶在固定的高頻率偏壓下的三階(級)諧波失真來表示這些參數。

　　這樣做的結果使得我們無法比較不同廠商間的規格,甚至連同一個廠商所生產同一等級但以不同測試帶為準的規格都不能比較。

　　所幸這種情況已經改變了,因為現在我們能夠以(nwb/mm)為單位在相當精確度下測出長波長錄音的磁通量,於是這些可測量的磁參數提供了我們參考電平。但是這裏面還有一點點小問題,因為兩種測量方法不同,所以美國標準在-320nwb/mm的結果差0.7分貝。表一是校正帶上通用的磁通量,兩者間的差異可以用公式20 log(F1/F2)算出,單位為分貝。另外一點要注意的是不同校正帶的頻率不同,所以等化過程的影響也又考慮進去。

　　1KHz時510nwb/mm是立體機器在聲軌寬度0.110英寸(2.79mm)下屬歐洲標準的磁通量。使用這個參考磁通量的理由是如果這捲立體磁帶放在單聲道的機器播放時的電平與磁通量320nwb/mm時所產生的電平相同,因此使得立體錄音及單聲道錄音能互相配合。

　　雖然大多數具有參考磁通量的磁帶都是全聲軌錄製的,但對頻率的選擇仍基於即使在多聲道播放時,磁帶上的波長也會因邊際效應(fring effect)引起嚴重的誤差。

　　邊際效應是由於放音頭感應實際音軌以外的磁通量所引起的,其影響隨波長的增加而越顯著,所以低頻時最嚴重。邊際效應同時也受到磁頭設計的影響,包括了磁極的形狀、磁頭的屏蔽(head screen),甚至於交流屏蔽(hum shield)。所以通常參考磁通量的磁帶都是以中頻錄製的,選擇中頻的另一個理由是重播時的等化對中頻影響最少。

　　另一困擾的問題是錄放音的電平錶與不同的錄音磁通量變化或工作電平間的關係,目前對錄音電平有兩種截然不同的要求,一種是:希望有統一的電平標準,那麼對播音員來說每一種不同錄音的電平不會有很大的變化。另一種情形則是:對每一個使用錄音機的人都希望對任一種錄音帶能錄製最大動態範圍。

　　不同錄音帶的最大輸出電平(MOL)差的相當多,例如以1KHz時3%三階諧波失真為準,不同錄音帶的MOL可以差上6分貝,低輸出錄音帶的MOL會比185nwb/mm「Ampex工作電平」高出8分貝,也就是相當於比320nwb/mm歐洲標準高出4分貝。

　　所以如果VU錶的數字0VU是以185nwb/mm為準而設定的話,在0VU及MOL之間至少有8分貝的緩衝,這對一般0VU相當於 4dBm的VU錶來說已經夠用了。如果是以320nwb/m歐洲標準來定0VU的話,情形就不保險了,通常都會高出4分貝而使得某些錄音帶過載。

　　320nwb/m的電瓶是用在歐洲系統的峯值程式錶(peak/program meter),此時電平會低於最大讀數4分貝,也有足夠的緩衝,例如英國系統PPM的PPM6。

　　如果要使一捲錄音帶發揮最大的效能,首先就要知道在各種磁通量下的MOL,然後設定VU錶使PPM的讀數等於MOL,對VU錶而言,0VU須小於MOL 10分貝。例如320nwb/mm時MOL為 8分貝,那麼0VU就要等於-2分貝。換句話說320nwb/m的磁通量產生的讀數是 2VU。

　　使用PPM時,同一種錄音帶的最大PPM會相當於MOL,以重播320nwb/m的磁通訊號產生的讀數是低於最大峯值數讀數8分貝。

頻率響應

　　為了要使各種錄音能相當統一,對每一種帶速時,頻率及錄音磁通訊號間的關係要先標準化,表二是目前幾種不同的標準。

　　這些等化的標準在重播的過程中都會有高頻擴張的現象,有些甚至有低頻衰減,這些特性都列在表三中。

　　表三也可以用來修正不同的標準,例如NAB標準的校正帶也可以用來校正CCIR標準的重播系統,使用表三 我們甚至可以在不同的帶速下使用校正帶。

　　例如,如果你有一捲15in/S的NAB 50 3,180uS校正帶想用來校正CCIR 35uS的重播系統,首先我們觀察1KHz的差別(NAB高0.19分貝),在10KHz時NAB高2.70分貝,所以CCIR與NAB的差是2.70-0.19=2.51分貝就對了,對其他的頻率只要重複做就可以。

　　這種以時間常數定義的頻率──磁通量關係多年來產生了許多的問題,主要是因為在短波長時磁通量的測量相當困難。而且,使用時間常數對錄音過程所定義的特性因為沒有考慮磁帶的性質不適用於放音的過程,在低頻(長波長)時錄放音頭的損失不明顯,所以校正帶的製造並不困難,但是由於放音頭的兩個潛在問題,在使用校正帶時仍須特別謹慎。

　　第一是我們先前提到的邊際效應,如果聲軌的寬度超過了放音頭,那麼邊際效應在低頻高速帶時的影響就很嚴重了。更不幸的是邊際效應還受到磁頭設計的影響,所以沒有一種通用的校正方法,只有MRL提供的「應用建議」能有一點幫助,見表四。

　　第二是在長波長時與波長有關的問題也與磁頭的設計有關,邊際效應雖然會影響電平,但其影響相當的緩和,可由圖四中聲軌寬1.91mm一欄即可看出,但是第二個問題會使長波長的頻率響應一團糟。

　　圖二是一部錄音機在帶速30in/S時的錄放音的頻率響應,我們可以看到低頻時起伏很大,這是由於放音頭的有效磁極長度引起的。對一部¼英寸/每聲道的四音軌機器,這種起伏可以達到10分貝,對一部高品質的立體機器,則為2分貝左右。

　　假設一部高品質的立體機器,使用的校正帶的測試頻率分別為31.5Hz、40Hz、63Hz、125Hz,而對1KHz的參考電平分別為-3.5分貝、-.08分貝,及0分貝。由圖二我們知道其方位角早已調整好了,所以此時用校正帶所做的任何調整只會使頻率響應更差。這個問題的解決方法是對低頻的調整不要使用校正帶而使用磁通迴路(flux loop)。最簡單的磁通迴路是一個有固定電流流過而擺在磁頭前的小線圈,如果線圈僅含數圈,那麼可以利用一部輸出阻抗600歐姆的示波器的輸出端以600Ω的電阻與線圈串聯。如果在放音等化時運用到低頻時間常數可以利用表三來修正,或利用一個電容與磁通迴路串聯,電容的值等於T/300uF,T是低頻時間常數以微秒(uS)為單位。

　　磁通迴路也可以用來校正短波長,但是因為忽略了磁頭間隙損失所以會產生誤差,反而不如校正帶好。

　　首先看一下磁頭間隙損失,圖三中一個正弦磁化錄在磁帶上,很明顯的可以看出上面放音頭磁極間隙較小的能解析出這個磁化的波形,但是下圖中間隙較寬的磁頭不能感應出這個波形。

　　如果波長更短而磁頭間隙的寬度為波長的整數倍時,磁頭根本不會有這一部分的輸出。圖四為磁頭間隙5um帶速7½英吋/秒時所算出的磁頭間隙損失,從圖中可以看出從15KHz以上就很嚴重了。

　　另一個用磁通迴路時忽略掉的損失是空間損失,這是因為磁帶與磁頭間接觸不良所引起的。圖五是在帶速7.5in/S及磁帶與磁頭間的距離由0.1um到5um時的結果,從圖中可以看出即使在0.1um的距離影響也相當大。

　　在錄製短波長校正帶時必須要把這些無法預知的因素也考慮進去,而不是僅假設在理想的磁頭下就算了。

　　所有的校正帶都假設磁頭是理想的或是已知缺點所在的磁頭,不幸的是10年前的理想磁頭如今已不再符合標準,今天的理想磁頭10年後也不能滿足以後的標準,會產生這種結果,主要是因為短波長時錄音的慈通訊號與公布的時間常數並不符合,尤其是1.875in/S的卡式機最為嚴重,由於等化測量技術的進步,工業界漸漸同意跟上現存的標準。

校正帶的供應

　　僅有少數的廠商生產測試帶,但每一家都生產各種形式的帶子包括不同的等化標準、不同的磁帶寬度,甚至不同的聲道格式。此外還有校正的磁膜(magnetic film)、卡式座,及NAB唱頭等,這些都僅有極少數的廠商供應。

　　為了這篇評論,我們邀請所有的製造廠商提供了他們專業校正帶的樣品。

校正帶的格式

　　每一卷測試帶都有一段在特定頻率及磁通量下錄妥的參考電平、一段含有各種頻率用來測量頻率響應,及含有一段短波長及數段長波長用來校正方位角的範圍,每一捲帶子的規格摘要見表五。

　　參考電平的選擇純粹以方便為主,因為電平大小可隨意調整,而這些電平都能用校正好的程式錶直接正確的讀出來。參考頻率的選擇在較高的帶速時700Hz或1KHz也沒有差別,若帶速小於3.75in/S時ISO的標準頻率315Hz取代了333Hz的舊歐洲標準。

　　在方位角調整的部份,頻率越多越方便。因為只有一個高頻時,我們要找到最大的峯值,即使如此也還算方便,一般來說方位角部份所錄的電平越高越好。

　　在頻率響應的部份,電平的大小對操作的方式有很大的影響。如果參考的電平是零分貝,頻率響應的調整僅需正確的程式錶(PPM)就夠了,如果電平比較低就要另外外接儀錶。但是有些帶子在高頻時的電平主動地降低,主要是因為磁帶的飽和現象,所以某些校正帶的高頻只錄至15KHz。

　　每一捲校正帶都有足夠的各種頻率,大多數都是由低頻開始上昇,而Ampex卻往下降,這樣做的好處是頻率不會重覆。BASF及AGFA的安排卻是所有帶子中最方便的,頻率先往上昇到最高以後再從4KHz重覆兩次,這樣帶子可以減少回捲的次數,延長帶子的壽命。

　　BASF及AGFA帶子上還有一段空白的部分用來調整偏壓及等化,但是我想感興趣的人可能不多,BASF是唯一符合IEC 94-2標準的帶子。

　　最後Camford的帶子上還有一段Wow及flutter的部分。

樣品檢驗

　　所有的樣品都是先檢驗是否有機械上的損壞及捲帶的情形,結果都很好。

　　然後利用立體錄音機檢查參考電平,及兩聲軌的電平、頻率、三階諧波失真,最後的結果如表六。從表中可以看出若以實驗室製造的參考帶的電平為0分貝,所有校正帶的磁通量分布都在±0.5分貝以內。失真都相當的低,但頻率的準確性不夠,其中以BASF及STL最好。

　　頻率響應部分的電平先以0.1分貝的解析度繪圖再以表三修正至同一標準,最後的結果是比較各種帶子間相對關係而不是絕對的測量結果。表六中列出在30Hz、10KHz、15KHz及18KHz時的結果,再以1KHz為參考,我們可以看出不同廠牌的帶子差別很小。

　　方位角部分先利用一部仔細調整過的錄音做來測量立體聲軌間的相位差,在換算成方位角誤差,每一捲樣品在這一部份都不錯,但沒有特別好的。下面是對每一捲帶子中每一部份測量結果的評論。

▓AGFA

　　AGFA的樣品是塑膠盒裝5吋半徑的盤式帶,帶子的開始是一段沒有磁性的帶頭(即導帶),然後有一段德語的說明,連說明書也是德文,如果你不懂德文的話就很辛苦了。

　　然後是一段參考磁通量的部分,方位角及頻率都很正確。再一段德文說明之後是-20分貝的參考頻率,每一頻率8秒鐘,至18KHz(7.5in/S)或16KHz(3.75in/S)。參考頻率已ISO標準每八音度一個頻率上升到8KHz,8KHz以上則以¹/₃八音度的頻率增加,參考頻率從4KHz以上重複兩次。

　　參考頻率的精確度不錯,最差不超過1%,高頻時穩定性不夠,但整體的電平仍相當準確。

▓Ampex

Ampex的袋子是以厚紙板裝的7吋盤式帶,四捲樣本的格式相同,持續20秒的700Hz參考電平後有一說明。

　　然後是15KHz的參考電平及30秒的方位角調整部分,接下來的參考頻率從12K、10K、7.5K、5K、2.5K、500Hz、250Hz、100Hz、50Hz及30Hz參考電平都一樣。參考頻率非常好,誤差保持在0.3%,而且相位穩定。

　　其中30in/S的樣品帶輸出的穩定性特別好,在歐洲地區50Hz的參考電平可能會與電源的頻率引起差拍的困擾。

▓BASF

　　BASF所提供的帶子中除了15in/S的樣品是裝在AEG標準的軸卷上外,都是5吋的盤式帶。

　　BASF帶子的規格與AGFA相似,都是德語發音,但說明書則多了英文及日文。

　　4捲BASF在每一個參考頻率下的方位角都差不多,而參考頻率的誤差在0.5%以內。

　　同時4捲帶子輸出的穩定性及電平都很接近,其中又以方位角的準確性勝過其他帶子。

▓Comford

　　Comford的產品與其他的牌子有幾點不同,第一帶子是用鐵盒裝,以避免外在的磁場無意中對校正帶消磁。第二帶子是7吋的盤式帶,但是帶子的軸心捲了一層空白帶以增加校正帶軸心的半徑。

　　帶子的開始是非磁性的帶頭,然後有30秒低電平3KHz的訊號檢查Wow及Flutter。接下來是一段30秒具有半透明條紋的帶子,是用來檢查帶速(頻率50Hz)。

　　然後是20秒的參考磁通量及40秒的方位角調整,頻率是16KHz(15in/sec)或10KHz(7.5in/S);接下來是參考頻率的部分,電平低於參考磁通量20分貝,先是1KHz的參考訊號,然後從30Hz開始上昇。

　　檢查測試帶部份有0.6%的誤差,所以在50Hz光源照明下帶子慢了0.6%,測量錄音機及用顯微鏡測量條紋間的距離都證明了這點。

　　兩捲帶子上測試Wow及Flutter部份,在3KHz ICE加權的Wow及Flutter<0.025%時,在0.2%範圍內。

　　在參考頻率的部份,誤差在2%以內,方位角的穩定性不錯。兩捲帶子的電平穩定性在±0.1分貝以內,除了在中頻範圍內都有一些短暫的突降。

▓MRL

　　所有的MRL校正帶樣品都是7吋盤式帶,帶子一開始是說明,然後是30秒、1KHz的參考磁通量,然後是三段方位角調整的部份頻率,分別是500Hz、8KHz、16KHz,每段20秒。

　　每一捲帶子都附有一張校正圖表,以0.1分貝為解析度,繪出每一部份的時間及電平。

　　方位角之後是參考頻率,以ISO標準從31.5Hz每八音度一個頻率直到8KHz,然後是10K、12.5K、16K及20KHz的參考磁通量頻率的電平10分貝。

　　在30in/S及7.5in/S帶上的頻率誤差為1%,15in/S帶上的誤差是0.5%。所有帶子上的電平及方位角的穩定性都不錯,除了每一個頻率都發生過短時間±0.2分貝的誤差。

▓STL

　　STL的帶子全都是7吋的盤式帶,每捲帶子開始都是30秒、15KHz的方位角調整部份,然後是20秒、700Hz的參考電平,最後是12秒的參考頻率部份。

　　參考頻率從15KHz、12K、10K、7.5K、5K、2.5KHz、1KHz、500、250、100、50到30Hz,方位角的穩定性很好,頻率的誤差小於±0.5%。

　　所有參考頻率的電平都與參考電平相同,誤差在0.1分貝以內,很少發生突降現象。

　　就參考電平及等化特性方面所有的校正帶都差不多,但電平的變化與穩定性就差很多了,當然還有各種不同的格式及不同的參考頻率。

校正帶的正確使用方法

　　不當的使用很容易損害校正帶。

　　機器不好、貯存不良都會引起劇烈的變化,即使在使用時很謹慎,特性也會慢慢地改變,而這些都是應事先預防。

　　最好的方法是校正帶有兩份,一份作為拷貝,尤其校正帶使用很頻繁的時候。然後每經一段時間將兩捲帶子互相比較觀察兩者的差異,當然每一種帶速最好都有一捲拷貝,但不需要準備不同等化的拷貝,因為等化可以由表三修正。

　　下列的預防可以延長帶子的壽命:

　　1.在使用校正帶之前檢查機器是否有機械故障上的損害,磨損的導帶輪會損害帶子的邊緣引起方位角及其他的誤差。

　　2.使用校正帶前,機器一定要測底消磁,機器上殘留的磁性會使校正帶上的訊號被消磁。

　　3.不要用高速回捲校正帶,如果沒有速度可調的回捲裝置,最好是等校正貸放玩了以後翻轉過來用高速播放回到原來位置。

　　4.帶子不要碰到磁帶盤的邊緣,只用好的盤子,高度也要調整好。

　　5.校正帶要遠離一切外在的磁場,如馬達、喇叭、變壓器。

　　6.校正帶要存放在乾燥、低溫的地方,最好遠離熱水器、熱水管等裝置,並且要直立存放。　(取材自STUDIO SOUND 6/1982)

轉載音響技術第87期MAR. 1983 盤式座校正磁帶的使用/王超群 譯