录音机(recorder)是一种把声音以磁的形式记录在
盒式录音磁带上,在需要时又可以把磁带上的记录还原成声音的一种装置。它是利用电话电流流经电磁铁,使邻近的铁丝随声音的大小发生相应的磁化变化而进行放音和录音的。根据这一原理制成了世界上第一台录音机。录音机的出现不仅丰富了人们的生活,也给了人们选择音乐的权力。
世界上最早的录音设备是1877年由爱迪生发明的
留声机,是一种机械式录音设备。1898年丹麦工程师波尔森,制成了世界上第一台磁性钢丝录音机,将录音正式带入电磁时代。从那以后各式各样的录音机便开始出现了。
录音机的制造包含声音
信号处理、
盒式录音磁带环、自动偏磁均衡等技术。主要由磁头、磁带和磁盒、电路、走带机构等多部分组成。按照所用磁带类型可将其分为盘式、盒式、卡式录音机。按照功能可将其分为单放机、录放机、立体声收录机等。
中国的录音出版物是1980年以后大量出现的。1979年以前,只有中国唱片总公司出版的唱片,传播面也有限。1980年成立了
太平洋音像公司后,录音带的出版工作得到了高速发展。至1991年底,专业音像出版单位有近200家,
新华书店总店成立了音像发行所。据统计,1990年出版
盒式录音磁带3000多种,发行1.1亿盒。
发展历程
机械到电磁阶段(1877~1906年)
1877年美国的发明家
托马斯·爱迪生研制发明了留声机——世界上最早的一部能记录和重放声音的机器。它是一种机械式的录放装置。利用声音的振动记录针,在锡箔表面上刻出螺旋形纹槽,重放时使记录针沿纹槽移动,逆向推动振膜发出原来的声音。
1888年美国史密斯第一个提出了磁记录的设想和理论。
1898年
丹麦工程师
波尔森实现了史密斯的设想,制成了世界上第一台磁性钢丝录音机,从而继机械录音(唱片录音)和光学录音(胶片录音)之后,开创了人类第三种录音方式。但由于当时电子放大器件还未问世,这种原始录音机还没有实用价值。
1906年美国的
李·德富雷斯特发明了真空三极管,开创了信号放大的电声技术。同年,波尔森发明了直流偏磁录音技术,从而开始了录音机的实用阶段。
快速发展阶段(1935~1981年)
磁带的诞生
录音机的真正流行和实际应用还是1935年德国科学家老耶玛发明了代替钢丝的
盒式录音磁带以后。这种磁带是以纸带和塑料带作为
带基,并在上面涂了一种叫
四氧化三铁的铁性粉末,然后用
化学胶体粘在一起。这种磁带不但重量非常轻,而且有韧性,便于剪切。除此之外,纸带价格便宜,携带方便,被人们普遍认同和接受。德国
通用电气率先制成了
磁带录音机,直到
第二次世界大战期间,
德国广播电台已经开始大量运用磁带录音机,播出重要军事将领的录音。后来,美国的电磁爱好者
马文·卡姆拉斯也不甘落后,第二次世界大战接近尾声时,他发现了一种磁性颗粒,这种颗粒就是氧化铁粉。他把这种粉末混入亮漆或凡立水中,再涂在纸带和纸盘上,当涂料未干时,就将它放入
磁场,在磁场的作用下,所有的颗粒都会按一定的方向排列起来。这就成了现代
盒式录音磁带的雏形。1951年和1953年,中国上海钟声电工社先后制成了中国第一台钢丝录音机和
磁带录音机。
匣式录音机的出现
第二次世界大战结束后,1949年,美国的Magnecord公司开发出一种双轨式的立体声录音机。这种双轨录音机能够录两种不同的讯号。有了立体声录音机之后,1952年
纽约的WQXR电台开始立体声的FM广播,1954年发行了第一卷商业性的立体声录音带,音响世界正式进入立体声时代,并间接推动了立体声唱片的发展。从这时开始,磁带录音机进入百家争鸣的时代。在它的发展过程中,克里夫兰一位发明家George Eash把一个五寸的盘带装到塑料盒中,再加上一些压轮与导杆,使它很容易就能使用,即使在颠簸的汽车中也能不受影响,这项发明就是我们所说的“匣式录音带”。1963年,Earl Muntz进一步改良了Eash的设计,大量用于汽车、轮船之上。
盒式磁带录音机的出现
磁带发明后,各式的磁带录音机也相继出现,其中最为人们熟知的当属盒式磁带录音机。1963年,荷兰菲利普公司首先发明了盒式录音机和盒式
盒式录音磁带。1965年该公司将发明专利权无偿地向全世界公开,世界各国特别是
日本开始大量生产这种构造简单,操作方便,价格便宜,互换性好的小盒式磁带录音机,从而确定了盒式系统的国际统一标准,后成为
国际电工委员会(1EC)的正式标准。
飞利浦对世界磁带录音机工业的发展做出了积极的贡献。1973年
上海市玩具元件厂制成了中国第一台盒式磁带录音机。1981年4月1日,中国根据国际标准制定并实施了中国国家标准(GB)。
现状
随着新技术、新电路不断涌现,新品种的录音机也层出不穷。录音机正向高性能、多功能和自动化的方向发展。近年来,随着数字电子技术的发展和
集成电路技术的进步,诸如数字调谐系统、自动偏磁均衡等新技术的广泛应用,录音机的性能和功能都达到了前所未有的水平。但尽管如此,录音机还是逐渐被新的音乐载体MP3、MP4、MP5逐步取代,现如今在普通大众生活中,音乐更多的是以即时可得的、数字的形式存在。
组成结构
磁头
功能特点
磁头是录音机的心脏,它是将电信号转换成磁信号或将磁信号转换为电信号的重要部件,它的性能好坏对录、放音质量至关重要。磁头是由铁心和线圈组成。
分类特点
磁头的分类方法一般有三种:如果按功能分类,可分为单声道磁头,双声道立体声磁头;如按所用材料分,可分为坡莫合金磁头、铁氧体磁头、铝
硅铁粉磁头。坡莫合金磁头一般用于廉价录音机中,其寿命不能超过7000h。铁氧体磁头和铝硅铁粉磁头,耐磨性好,寿命长,频率特性好,常用于高级录音机中;如按用途分类,又可分为录音磁头、放音磁头和抹音磁头。
录音头
由磁头的铁芯构成磁路。上面绕以线圈,用来产生磁力线。铁芯前端开了缝隙,缝隙间产生漏
磁通量,利用该漏磁使
盒式录音磁带的磁性体磁化。它的工作缝隙为3微米左右。一般都设置后缝隙,以保证录音信号强时,铁芯材料磁化不饱和。录音头的线圈匝数少,
阻抗低,利于录音电流的输入。
放音头
在磁带录音机中,把磁带上已经记录的音频剩磁信号转换成音频电信号的一种磁头。盒式录音机的放音头具有较小的缝隙,约为1微米左右。阻抗较高,以提高放音灵敏度。
消音头
能产生足够强的直流或交流
磁场以消去磁带上已录音频信号的磁头称为消音头或抹音头。消音头分直流消音和交流消音两种。直流消音头有的用单个或多个永磁体制成(后者类似交流消音),有的用软磁体绕上漆包线制成。交流消音头在制法上与直流消音头一样,只是通的交流电,线圈产生较强的交变磁场。与直流消音相比,交流消音的效果好,且不残留直流成份。一般为单缝隙结构,缝隙宽度远远比录、放音头的大,为100微米左右。高级盒式录音座上常采用双缝隙消音头,以提高消音效率。
录\放两用头
它兼有录音和放音两种工作能力和特性。它的工作缝隙为2微米左右。为了录音时不出现饱和失真,它还有后缝隙。考虑到录音效率和放音灵敏度,这种磁头的
阻抗为1KQ左右。
磁带和磁盒
由于录音机是利用磁带来记录和存储信息的,磁带又是装在磁带盒里。所以,磁带和磁带盒的质量对于声音的录放质量起着重要的作用,它们也是录音机的关键部件。
电路部分
录音电路
录音电路的作用是把录音输入信号放大到录音磁头所要求的电平,再以恒流源的形式激励磁头。为了补偿磁头的高频损耗,展宽录音机的频率响应,录音电路的频率特性在13KHz以上必须有明显的提升,而不像一般的放大电路那样要求平坦的频率特性。
偏磁电路
多数采用单管
电感三点式振荡器,也有用推挽式振荡器组成偏磁电路,与前者相比后一种振荡电路的输出功率大、波形失真小。偏磁电路只有在录音工作状态的时候才工作。为了防止收录机中收音信号与偏磁信号产生差拍啸叫,所以一般偏磁电路的最高振荡频率都是在最高录音频率的5倍以上。
放音电路
放音电路由放音均衡放大器和功率放大器等组成。放音均衡放大器具有以下几个特点:通常采用两级负反馈放大器、具有提升低频的频率响应特性、并且由于一般录放磁头在315Hz时放音输出在0 7 5——lmV左右,且随频率降低输出跟着减小,所以要求放音放大器的增益很高。
走带机构
磁带驱动机构
录音机的
盒式录音磁带驱动机构主要包括主导电动机、主导轴、压带轮和飞轮。录音机工作时,主导电动机通过传动带带动飞轮旋转,压带轮以适当的力将磁带压在主导轴上,主导轴则带动磁带匀速前进。
卷带机构
盒式录音机卷带机构的主要作用是:将主导轴所要驱动的磁带,由供带盘送出,并收卷在收带盘上。供带盘的作用是在放音、录音或快进时,给磁带以适当的反方向
张力,使送出的磁带不致于松散。在快倒时,可使供带盘以反向高速转动,完成倒卷工作。上述的反张力,通常是通过带盘的摩擦阻力得到的。收带盘的作用是在放音、录音时,将主导轴与压带轮送出的
盒式录音磁带紧凑地收卷起来。在快进时,则使收带盘高速转动来卷收磁带,在倒带时,也要给磁带以轻微的反张力,以使高速走动的磁带不致松散。
供带盘
磁带能够固定在
磁带录音机的供带盘座上,把磁带拉出,经过磁头的前面,从主导轴和压带轮中间通过,固定在卷带盘上。
收带盘
录音机的收带盘的作用是,把由主导轴和压带轮之间送出的磁带及时卷收起来。如果收带盘来不及卷收磁带,就会使磁带堆积在主导轴、压带轮与收带盘之间,或卷绕到主导轴或挤进压带轮架的轴上。
电动机
电动机是录音机走带机构的动力来源。对电动机的性能要求有:转速恒定、机械电气噪声低、漏磁小、寿命长等。一般普及型机中只安装一个电动机,高级机中有的多达三个电动机。
机壳结构
手掀式盖门
盖门的开关靠手去搬动,是最老式的一种结构。
袋鼠式盖门
这里是用得最广的一种开门结构,在盖门上就带有盒腔,按下放音键,盖门即能弹开,只要把
盒式录音磁带放入盒腔,用手推上后就可放音;取带时按出盒键,盖门咱动弹开,把磁带从盒腔中取出即可。
窗口式盖门
这种结构,磁带的放置位置与盖门无关,磁带可以直接放入,并由弹簧固定其两侧,高档机这类装置较为多见。
工作原理
录音原理
磁带录音机在录音时,当我们对着话筒讲话时,声音就被话筒转换成了随声音大小而变化的音频电信号。由于这音频电信号是十分微弱的,必须加以放大,所以经过录音放大器放大后的音频信号电流通入录音磁头线圈,录音磁头就产生了随声音强弱而变化的
磁场,这个磁场被集中在磁头的缝隙处。当
盒式录音磁带匀速通过录音磁头缝隙时,磁带就被变化着的磁场所磁化,离开磁头后,磁带上就留下了反映声音强弱的剩磁磁迹,声音就以剩磁形式记录在磁带上并保存下来。
放音原理
放音时,是将录有信号的磁带按录音时相同的速度,紧贴着放音磁头的缝隙前进。磁带上所记录的按音频信号变化的剩磁磁力线通过放音磁头的铁芯形成闭合回路。这个随音频信号变化的磁力线,通过放音磁头的线圈,就感应出原来录音时的音频电流。这个电流很微弱,要经过放音放大器放大再送入扬声器,还原出原来的信号。因此放音的过程就是把磁能转变成电能,再把电能转化成声能的过程。
相关技术
磁带环
为了达到时间压缩或时间换算的要求可采用磁带环技术,录音机录制的信号经过选择后送入磁带环(即环状磁带),并通过分析器播放,直到全部分析完为止。如果磁带环的速度与原来录音的速度不同,则所有信号分量都按速度比例转变为频率形式表示,而磁带环的重复周期则按速度比例的倒数改变。例如对一环一秒钟的磁带环,原记录速度是45.4毫米/秒,以47.6毫米/秒速度播放,若以8倍速度播放时,则磁带环每1/8秒将重复一次,这时1000赫频率分量将变为8000赫频率分量。当磁带环以原来的速度播时,每秒都重复一次,将有相距为1赫的信号分量输出。而增速的磁带坏则会有相距8赫的信号分量输出。
声音信号的处理
在录音时我们通常会碰到“伪”信号,“伪”信号多半出现在空气传播的声音监测中,这是因为空气的移动,密度梯度,混响和吸收等造成的,这不仅影响频率特性,也可能影响由声源到传声器的波前模式。这时就需要利用声音信号处理技术去除“伪”信号,确保声音的真实性。
数字调谐系统
数字调谐系统(简称DTS)是调谐器的收音系统的一种新技术。数字调谐系统是电子调谐系统的一种。电子调谐系统是以
电子电路,控制接收机本机振荡器和输入回路中的变容二极管两端的直流电压进行调谐的。接收机使用电子调谐系统代替传统的由可变双连(或四连)
电容器组成的机械调谐系统,是从60年代中期开始的。那时收音机使用电子调谐系统还是一种昂贵的电路。进入70年代以来,电子调谐系统开始得到普及与发展。到目前为止,组合式音响中使用的收音头几乎全部使用了电子调谐系统。
自动偏磁均衡
我们知道,现代高性能录音都是超音频交流偏磁录音。而不同类型的
盒式录音磁带所需要的最佳偏磁电流相差很大。就是同一类型磁带,不同厂家产品,甚至同一厂家不同批号的产品有时也会有明显的差异。而为了保证获得良好的录音,必须对应不同的磁带分别选择合适的偏磁和均衡特性。近年来人们把微处理机装入录音机,利用它的快速运算功能,在很短的时间内(约25秒之内)自动检查磁带所需的偏磁、均衡和录音灵敏度,分别将其设置到最佳状态,并对其灵敏度差异加以补偿,这就解决了万能磁带选择器的问题。
性能参数
带速误差
是指录音机的实际带速与额定带速的相对误差,即为(V为实际带速V0为额定带速)。以盒式录音机为例,额定带速V0为4.76厘米/秒。当发生带速误差会使放声的声音音调发生变化。快于额定带速则音调抬高,反之则降低。对于普及型录音机要求带速误差应在±3%以内,高档机在以±0.2%内。若带速误差达到±5%,会使人听起来有明显感觉。
抖晃率
抖晃率是表征录音机走带机构的性能。由抖晃造成的最大
频率偏差与参考录音频率之比的百分数来表示抖晃率,它是衡量走带机构质量的指标。抖晃率大,则录放信号频率变化就大,声音会变得浑浊不清。所以录音机的抖晃率越小越好。一般录音机的抖晃率为±0.5%,高级机则为±0.15%以下。
信噪比
信噪比指规定的输出电压幅度与输入端短路时输出的噪声幅度之比,用分贝(dB)数表示。信噪比越大,录、放音质就越好。一般来讲,普及型机要求信噪比为45dB,高级机要求达到50dB以上。
频率响应
此时频率应为录音,放音(全通道)综合频率响应。对于欣赏音乐,频率响应范围为40—16000Hz,语言要求相对较低,响应范围为120—6300Hz即可。
失真度
录音机失真主要由录音放大器、放音放大器以及
盒式录音磁带产生。失真的性质分为
谐波失真和互调失真。谐波失真是由录音机的输入与放音放大器输出之间的非线性引起的失真;互调失真又叫调制失真,它包括非线性引起的互调失真和磁带传动机构引起的互调失真。以上两种失真都会使声音不清晰。普及机失真度要求一般在0.3%一1%之间,高级机则要求在0.3%以下。
产品分类
按所用磁带分类
盘式录音机
盘式录音机是指使用金属或塑料磁带盘卷绕磁带的录音机。这是比较早发展起来的一种录音机。它一般采用三磁头(消音、录音、放音磁头),可以在录音时进行
盒式录音磁带监听。高档盘式机大部分采用三电机直接驱动,性能稳定可靠。
卡式录音机(又称匣式录音机)
卡式机是指磁带卷绕在带卡的一个盘心上,能够循环走带的录音机。卡式机于1958年开始问世,最初是由美国福特汽车公司(FordmotorCo)研制的,先后试制过四种,其中最著名的当属八音轨卡式机。这机器具有操作简便、尺寸紧凑、放音时间长等优点。
盒式录音机
盒式录音机体积小巧,可以随身携带,适合于个人使用,应用范围也最为广泛。但由于它的
盒式录音磁带较窄,进行速度慢,喇叭小,录放音效果一般不如盘式录音机好。
按功能分类
单放机
它只用于放音,既不能收音也不能录音。
录放机
这类机器无收音部分,只能录音和放音。
单声道收录两用机
指带有收音机的录音机。这种收录机在收音时,可录下所收电台的节目。
立体声收录机
这种机器可用来录制和播放立体声音乐,并有四个扬声器即每个声道用高低音扬声器各一只。
录音方法
一般录音的操作过程是:插上录音机的电源线,将空白
盒式录音磁带或废磁带装入磁带盒厘内,将功能选择开关拨“TAPE”,同时按下(RECORD-录音键)和(PLAY一放音键),录音开始。录音结束时,按下停止键。录音过程中,如果录音节目内容很长,一面磁带(如A面)录满,走带到头,可以按一下’键停止走带,再按“停止键,打开磁带盒匣护盖,调换另外一面。
使用机内话筒录音
把录音机的正面对着发音方向即可,这时要关掉监听开关,以免引起啸叫声,这种方法只适用于录制对音质要求不高的讲话等。
使用外接话筒录音
使用外接话筒录音,把话筒活头插入录音机的话筒插孔中,如果话筒质量好且与录音枫匹配,这种方法的录音质量较好。
利用线路录音
把收音机,电视帆等放音设备的输出信号输入到录音机的线路输入插孔,这种录音是直接录下的电信号,这种方法效果更好。用收录机录制本机播放的节目时,直接用机内线路,只要在收听节目的同时按下录音键和放音键即可。两台录音机间转录时,用于传输信号的连接线是专用的屏蔽线,这种录音避免了环境杂音和喇叭失真的影响,录音质量可靠。
销售情况
据中国电子音响行业协会数据,2002年,我国录音机产量为2.1亿台。而1979年我国录音机产量仅1387.5万台。与此同时,录音机的出口数也不断增加。从零起步,1988年达到1010万台,创汇2.5亿美元。多年来,我国对录音机工业投入较少,创汇较多。尽管如此,录音机还是逐渐被新的音乐载体MP3、MP4、MP5逐步取代,现如今在普通大众生活中,音乐更多的是以即时可得的、数字的形式存在。作为全球最后一家
录像机生产商,
日本船井电机在2016年的停产决定终于让这项过时的技术正式退出历史舞台。船井电机在声明中表示,该公司是全世界最后一家生产磁带录像机的企业——2015年的全球销量为75万台,低于几十年前的数百万台。