ضبط صوت چگونه صدا را ضبط و پخش می کند

یک سؤال این طوری برایم پیش آمده بود. یک نوار سیاه رنگ چطور روی خودش صداها و نواها رو ضبط می کنه که می شه در رادیو ضبط پخشش کرد. صداها کجا می رن. چطور و با چه الگویی روی نوار قرار می گیرن. اصلا مگه اون نوار سیاهه چیه که حرکت می کنه و صدا پخش می شه؟

ضبط صوت چگونه کار می‌کند؟

ضبط روی نوار مغناطیس جزو اولین شیوه‌های ضبط دائمی اطلاعات است.
نوارهای مغناطیسی (کاست) هنوز هم مجبوبترین وسیله پخش موسیقی هستند. مردم یا این کاستها را بصورت ضبط شده می‌خرند و یا با ضبط صوتهای خانگی از روی CD صوتی به این کاست‌ها ضبط می‌کنند. در حوزه فیلم، نوارهای ویدیوئی هم در صنعتی فیلم‌سازی و هم در مصارف خانگی کاربرد فراوان دارند. در حوزه کامپیوتر، نوارهای مغناطیسی در Floppy-Disk وHard-Disk و برخی نوارهای Backup استفاده می‌شوند.

ما در این بخش نگاهی به نوارها و ضبط‌های مغناطیسی خواهیم کرد و سپس روی کاست‌ها و نوارهای ویدئویی متمرکز خواهیم شد. همچنین پی خواهیم برد که چگونه این نوارها و ضبط‌های مغناطیسی با گذشت سالیان دراز هنوز بعنوان یک روش ساده ، ارزان‌قیمت و مردم‌پسند برای ضبط دائمی اطلاعات بکار می‌روند.

نوار کاست :

یک سیستم ضبط مغناطیسی از دو بخش اصلی تشکیل یافته است: ضبط‌های مغناطیسی (برای ضبط و پخش اطلاعات) و رسانه ضبط (نوار یا کاست)

نوار کاست از یک نوار پلاستیکی مخصوص تشکیل شده که روی این نوار با پودر اکسیدفریک و نوعی روغن (برای جلوگیری از خراب شدن هد ضبط ) پوشانده شده است. اکسیدفریک یک ماده فرومغناطیسی است، به این معنی که اگر در معرض یک میدان مغناطیسی قرار گیرد، بصورت مغناطیس پایدار درمی‌آید. این خاصیت در نوارهای مغناطیسی کمک می‌کند تا: شما بتوانید هر اطلاعاتی را که لازم دارید روی این نوارها بصورت دائمی ذخیره کنید و نیز به راحتی اطلاعاتی روی آن را پاک کنید و اطلاعات جدیدی را ذخیره کنید.

این نوارها در زمان جنگ جهانی اول توسط مهندسین آلمانی برای اهداف نظامی ساخته شدند و در سال ۱۹۶۴ بصورت کاستهای امروزی برای اهداف تجاری روانه بازار شدند. اگر به یک کاست نگاه کنید، سیستم کار ساده‌ای خواهید دید. دو قرقره که نوار دور آنها پیچیده شده و با چرخاندن یکی از قرقره‌ها، نوار دور کاست می‌چرخد و یک تکه کوچک پنبه که از پائین آمدن نوار به هنگام ضبط یا پخش جلوگیری می‌کند. طول نوار داخل کاست‌های ۹۰ دقیقه‌ای ۱۳۵ متر می‌باشد.

ضبط صوت:

سیستم کار انواع ضبط صوت یا ویدئوها واقعاً‌ ساده است. تمام این وسایل از اصول بنیادین الکترو مغناطیس‌ کمک می‌گیرند. روش کلی به این صورت است که یک الکترومغناطیس (هد ضبط) ،‌ یک شار مغناطیسی بالای نوار تولید می‌کند و پودر اکسید نوار ،‌ این شار را روی نوار در حال گردش حک می‌کند. هد ضبط‌های مغناطیسی بسیار کوچک و شامل یک حلقه الکترومغناطیس با یک شکاف کوچک داخل آن می‌باشد.

الکترومغناطیس یک هسته آهنی است که رشته سیمی حول آن پیچانده شده است. به هنگام ضبط کردن، سیگنالهای صوتی بصورت جریان الکتریکی از سیم‌پیچ عبور می‌کنند و یک میدان مغناطیسی در هسته ایجاد می‌کنند. چون شار مغناطیسی به خاطر وجود شکاف نمی‌تواند از هسته عبور کند، سعی می‌کند تا با ایجاد پل مغناطیسی (دایره‌های قرمز رنگ) از روی این شکاف عبور کند.

این پل که در واقع همان میدان مغناطیسی است، اکسید روی نوار در حال گردش را مغناطیسی می‌کند. روش پخش دقیقاً عکس روش ضبط است. به این صورت که در هنگام پخش، نوار مغناطیس شده بهنگام عبور از جلوی شکاف، یک میدان مغناطیسی تولید می‌کند. این میدان در هسته تولید شار مغناطیسی می‌کند. شار هم به هنگام عبور از هسته الکترومغناطیس، روی سیم‌ها جریان الکتریکی تولید می‌کند که این جریان در مدارات الکترونیکی تبدیل به سیگنال صوتی می‌شود که از طریق بلندگوها به گوش ما می‌رسند. هنگام ضبط، هد تنها نیمی از پهنای نوار را مغناطیس می‌کند. به همین دلیل روی هر سمت نوار A یا B می‌توان اطلاعات متفاوتی را ضبط کرد. هدهای جدید روی نصف پهنای نوار، دو ردیف اطلاعات (کانال چپ و کانال راست) برای ضبط‌صوتهای استریو ضبط می‌کنند.

در سیستم‌های جدید برای بهبود کیفیت ضبط و کم کردن تاثیر نویز روی نوار از یک سیگنال ۱۰۰ کیلوهرتزی کمکی به نام باس استفاده می‌شود. این سیگنال با سیگنال فرکانس کوتاه صدای اصلی اضافه می‌شود و روی نوار ضبط می‌شود.

اگر داخل نوارخوان نگاه کنید، دو چرخ‌دنده را خواهید دید که قرقره‌های نوار کاست داخل آن قرار می‌گیرند و با چرخش هرکدام از این چرخ‌دنده‌ها، نوار داخل کاست هم روی هد حرکت می‌کند. پائین این چرخ‌دنده‌ها دو هد مشاهده می‌کنید. هد سمت چپ برای پاک کردند نوار قبل از ضبط و هد وسطی برای ضبط و پخش روی نوار کاست تعبیه شده است. این هد شامل دو الکترومغناطیس ظریف و کوچک برای ضبط استریو روی نیمی از پهنای نوار می‌باشد. در سمت راست هم یک چرخ تسمه و یک غلطک را مشاهده می‌کنید.

این چرخ تسمه با یک سرعت دقیق (۷۶/۴ سانتی‌متر در هرثانیه) می‌چرخد. غلطک هم فشار لازم برای سفت چسبیدن نوار به چرخ تسمه و گردش راحت‌تر آن را مهیا می‌کند. ضبط‌های پیشرفته تا واکمن‌های ساده، از اصول فوق در ضبط و پخش صدا استفاده می‌کنند. با این که سیستم‌هایی با کیفیتی ضبط و پخش بالا ( مثل CD ) به بازار عرضه شده‌اند ولی هنوز هم تعداد زیادی از مردم به ضبط‌صوتها و کاستهای مغناطیسی وفادار مانده‌اند.

ضبط صدا

گوش دادن به برنامه های تلویزیون، رادیو و وسایل صوتی بخش زیادی از اوقات فراغت مردم را پر می کند. ضبط صوت های شخصی به ما این امکان را می دهد تا صداهای به ضبط شده گوش فرا دهیم. تمامی این صداها (مثل صدای فیلم سینما، ویدئو، موسیقی و صداهای رادیو و تلویزیون) ضبط شده اند. دو روش اصلی برای ضبط صدا وجود دارد: آنالوگ و دیجیتال.

ذخیره کردن صدا

ضبط صدا با میکروفون شروع می شود. میکروفون صدا را به سیگنال های الکتریکی (قابل ذخیره سازی توسط ضبط) تبدیل می کند. در ضبط استریو دو نوع سیگنال صوتی (چپL و راستR) تولید می شود. سیگنال های میکروفون آنالوگ هستند، به این معنی که سیگنال ها پیوسته بوده و دائما مطابق بسامد و بلندی صدا تغییر می کنند. سیگنال ها یا بوسیله سیستم های آنالوگ ( مثل گرامافون یا نوار) ضبط می شوند یا بوسیله سیستم های دیجیتال (مثلCDها، دیسک های کوچک یا نوارها) ضبط می گردند.

ضبط گرامافون

در ضبط گرامافون، سیگنال های الکتریکی آنالوگ به شکل سیگنال های آنالوگ دیگری (به صورت شیار موج دار روی صفحه گرامافون) ذخیره می گردند.

یک وسیله برنده، سیگنال های حاصل از میکروفون را به صورت شیار هایی در صفحه گرامافون ضبط می کند. پستی و بلندی های شیار به طور پیوسته متناظر تغییرات شدت سیگنال صدا می باشد. گاهی دو سیگنال بر روی دو طرف صفحه گرامافون حک می شود.

پخش صدای گرامافون

برای پخش صدا، یک نوک سوزنی روی شیار (صدای ضبط شده) قرار داده می شود.

دیواره موجدار شیار باعث لرزش سوزن می شود. سوزن به یک آهن ربا (واقع در سیم پیچ) وصل است. وقتی سوزن به لرزش در می آید، آهن ربا در سیم پیچ حرکت می کند و باعث می گردد سیم پیچ سیگنال الکتریکی تولید کند که متناظر سیگنال ورودی اصلی است

سپس این سیگنال خروجی به تقویت شده فرستاده می شود.

در گرامافون های قدیمی سوزن پخش به لوله شیپوری شکلی وصل بود و لرزش سوزن باعث تولید صدا می شد. در مدل سازی زیر فرآیند ضبط و پخش صدا را مشاهده می کنید.

نوار مغناطیسی

 روی نوار، سیگنال های الکتریکی به شکل مغناطیسی ذخیره می شوند. در ضبط آنالوگ، هد ضبط دو میدان مغناطیسی ) بوجود می آورد که با متناظر سیگنال صوتی تغییر می کند. میدان های مغناطیسی تغییرات شدت مغناطیسی را به روی نوار (و در دو شیار) منتقل می کنند. در ضبط دیجیتال، سیگنال های صوتی در هر ثانیه هزاران بار اندازه گیری می شوند. اندازه گیری ها به اعداد مبنای دو تبدیل شده و در نهایت بر روی چندین شیار (به صورت پالس مغناطیسی) ذخیره می گردند.

پخش نوار

دستگاه پخش نوار کاست، هد پخشی دارد که از یک سیم پیچ ساخته شده است. وقتی نوار آنالوگ از زیر هد عبور می کند، سیم پیچ دو سیگنال الکتریکی تولید می کند که متناظر تغییرات شدت مغناطیسی نوار، تغییر می کند. سپس این سیگنال تقویت می شود. وقتی نوار دیجیتال از زیر یکسری هد پخش عبور کرد، پالس های مغناطیسی روی نوار باعث ایجاد سیگنال های می شود که به صورت صفر و یک (یا به عبارت دقیقتر اعداد مبنای دو) ظاهر می گردند. این سیگنال ها در نهایت به سیگنال آنالوگ تبدیل شده و به تقویت کننده فرستاده می شوند.

سیگنال های تقویت شده بلندگو را به کار می اندازند.