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  卡式錄音帶由於方便和低廉的售價,還有水準以上的播放音質,已成為盤式、卡式、匣式三種錄音帶市場的主流,雖然卡式帶過狹的寬度和低速的運轉,使得高音和S/N比較差。由於製造卡式的廠家,不斷努力的結果,CrO2帶和杜比系統等的發明,使得對高頻響應的改進和噪聲的抑制力方面有顯著的成就,但這並不是說光憑此即能獲得良好的錄放音效果而不去注意你的錄音機偏壓正確否?或者從不清潔你的錄音機,磁帶磨損也未在意。這樣一來,錄音機的高頻部份響應就會大幅的降低。大部份錄音機使用者,都能注意以上的錯誤,而我們現在所要提到的是一種鮮為人注意的,高頻損失原因,那就是──方位角誤差,換句話說,就是錄音帶和磁頭隙之間,不能保持正常的位置。

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方位角到底是什麼?圖A上方顯是一個低頻訊號跟著一個高頻訊號的波形,下方則是相對錄在錄音帶上磁域排列的情形。低頻訊號在理論上要比高頻訊號在每一週多佔些時間。簡單的說,低頻訊號波長比高頻訊號要大。錄音時隨錄音電流造成的極性不同,磁化錄音帶成為磁域(分別為南北兩極)。波長的長短決定在帶速和頻率。卡式機帶速每秒一又八分之七英吋,以50~15000Hz的頻率比是300: 1。由簡單的計算,我們發現100Hz的波長在每秒1 7/8英吋帶速下是0.01875英吋,10,000Hz則為100Hz波長的1/100 0.0001875英吋10,000Hz的半波長(一個磁域)只有0.000093英吋,約為人髮的三十分之一。

  以此為基礎,我們談談方位角的問題,方位角一辭用在錄音而言,和錄音磁隙與磁帶的物理密合有所關連。短的波長(高頻)的重現,取決於放音頭磁隙和錄音帶是否完全平行密合(圖B),否則圖C的誇張情況,兩者無法密合必然損失高音域的輸出。原因在不密合下造成錄音帶經過磁隙時,北極在上方同時南極在下方,上下極性不同,彼此互相排除,使得輸出為零,不是0dB而是什麼都沒有。如果誤差不大,磁隙不是同時接觸不同的兩極,輸出損失當然會小些。然而到底誤差多大就會產生可測的損失呢?只要偏差15分(¼度)就可有6dB的損失(10,000Hz)D圖表示在其他誤差角度損失的情形。方位角誤差的原因,主要因為錄音帶的軌道並不十分和放音頭磁隙平行,令人驚奇的是即使錄放音頭使用同一磁頭也會發生問題。假定卡式機完全正長,那我們又發現卡式帶外殼或者另件不良也會造成方位角誤差。劣質的卡式外殼就算最好的錄音帶仍然無法表現最佳效果。廠家在實驗室裡把錄音帶裝在一部特別設計可以重播0.15英吋卡式帶寬的盤式機上,這部機器具有精密性和完美性,而且可以經調整除去任何不良狀況。然後,將這捲錄音帶裝入不同的卡式盒內,放在市售卡式錄音機上再測試,仔細的分析到底是卡式帶,或卡式帶盒的內部零件還是錄音機方位角誤差所造成的問題,並且可以決定高頻損失的性質和大小。

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圖一是以10KHz的訊號在相同錄音帶不同情況下測試的結果。實驗室中測試。裝在良好卡式盒中的測試。裝在不良卡式盒中的測試。我們注意到「環境」強烈影響了輸出的結果。

  Capital磁性實驗室歸列了方位角誤差的實驗結論: 

將錄音帶裝入卡式盒中,應該具有在盤式機上測試的結果,但是從未如此。這是因卡式盒品質的關係。

卡式盒的任何不良都可能引起高頻損失。

許多卡式盒裝配方位角誤差有些不利影響,但通常因為太小而不計。

有些較差的卡式盒,很容易產生聽得出來的頻率響應不良。

優良卡式帶應該在任何調校良好的錄音機上表現極佳。

有時候品質差的卡式帶在少數錄音機上也能適當工作。

  或許有些結論並不儘然,這些結論主要只是有助於解釋在同牌子,同形式的高價卡式帶中,有些為何沒有高音?有些則非常好?及為什麼同樣的卡式帶在某一部卡式機上效果特佳,而在另一部卡式機上則表現普通。

  方位角變更可以解釋某些測試的矛盾,現在大多數卡式機使用二個磁頭,一個消音頭,另一個錄/放音磁頭,雖然不具鑑聽錄音帶的便利,從方位角誤差觀點看來卻很優良。倘若放音時錄音帶正確沿著原來錄音時的軌道,那麼磁頭傾斜也不會因方位角之偏斜而損失高頻。這是因為錄音軌道和磁頭隙非常平行的關係,錄音和放音同在一部機器上,彼此配合,雖磁頭傾斜同樣無傷。但是如果播放預錄好的音樂帶,錄音時磁頭的位置正確,再用傾斜的磁頭播放時,會產生嚴重的高頻損失,反之,如果以傾斜磁頭錄的音樂,用正確位置的放音頭播放,也會使高頻損失。

  三磁頭卡式錄音機的數量仍很少,除了可邊錄邊鑑聽之外,因為分立的關係,所以可依錄音或放音用途的個別因數設計錄音和放音頭,以達到正確的效果,這是三磁頭卡式機的特別優點。但是錄音頭和放音頭必須完美的彼此配合,加上錄音帶和磁頭之間完全密合,如此相輔相成,才能在高頻部份保持良好的頻率響應。

  三磁頭錄音機和盤式錄音機非常相似,即使帶速在每秒1英吋下,仍然產生很少的方位誤差問題,而盤式機主要是沒有卡式帶包裝的問題。有些三磁頭錄音機為了解決這種困難加裝了可調錄音頭角度的裝置,這種裝置是為放音頭能正確重現高音域的部份,錄放音頭和錄音帶之間必須緊密接觸,為求最佳效果,這種裝置並不一定需要配合每一種卡帶,而要求在同一卡式帶的兩面配合得良好,如果有此裝置,卻沒有能有效調整,或者有三個磁頭但是沒有預備這種角度的調整裝置,高頻部份就會有雜音鑽入,即使使用知名度甚高,受人喜愛的錄音帶也是如此。在第二圖是在一部具可調角度裝置的三磁頭錄音機卡式帶A面的頻率測試,下方的曲線是卡式帶B面在同部機器,同樣狀況下,角度並沒有重新調整的頻率響應曲線,由於角度不盒的關係使得高頻部份的損失在9,000Hz時為12dB,當然,調整正確後兩條線應該重盒,另一方面從角度觀點來看,一個製造良好的卡式帶的兩面即使不調整都必須有同樣的良好頻率響應,這點,對於有三個磁頭但無法調整角度的錄音機是一個關鍵,而且12dB的損失,並不是每種情況都是定數,測試結果顯示,在不同卡式帶中,損失可由3dB到20dB。

  A、B兩面不一致的結果是因為兩個「參考面」(卡式殼的兩半接面)不對稱的緣故。兩半邊的接觸面應該互相平行,它必須與機器內部完全平行,而且錄音帶上的軌跡,也應無時無刻都要平行於錄音頭隙。當然製造卡式帶符合這種標準說起來容易做起來困難。嚴重影響A、B兩面測試結果產生不同的另一理由是錄音頭和放音頭的距離。還沒有人能想出解決引導錄音帶進入理想位置的方法,盤式機中引導錄音帶的系統──壓力襯、引導輪──完全裝在機器上,角度的問題和錄音帶、空盤並沒有關連,相反的卡式機上,卡式盒內裝配了大部份的引導系統,因此卡式盒影響了高頻響應、角度密合、還有輸出是否穩定。基本上,錄音帶和磁頭密合完全依賴卡式外殼和裝配的誤差度,當卡式帶放進錄音機時,所有的引導零件都必在正確位置,使錄音帶移動順著這種引導面,而錄音頭是這種引導面的主要關鍵,如果卡式殼表面和內部裝配不能達到標準和確實,就會產生錄音帶和磁頭的不密合結果。

  彎曲和其他裝配誤差是造成不良角度的部份主因,這種彎曲由下列原因產生: 

溫度關係,某些產家使用低級塑膠原料製造。或者將卡式帶放在高溫下保存,不良的鑄造模也是原因之一。

裝配時未使用良好工具鎖緊卡式外殼的兩半,造成誤差。

快速結合卡式殼,機器不精良有所誤差。

兩外殼不能正確配合。

使用者不注意犯了錯誤,如扭曲或弄彎卡式帶。

  第三圖示一個小而近乎無形的彎曲造成不密合的例子,(A)是10,000Hz音頻錄音後立刻重放的結果,並未移動卡式帶。(B)當卡式帶移動或取出再插入重新播放的結果。很顯然,彎曲使得再插入時損失4dB,每次將卡式帶再插入重播都有不同輸出。如果使用指頭壓力於正在重播的卡式帶邊上,也會有所損失。轉輪和引導的零件對不密合也有責任,大多數卡式帶裝配時,在前方左右兩角使用塑膠輪,順著金屬軸旋轉,以前這種方法一直被認為是可靠的──非常穩固和摩擦少。卡式帶極微小的搖動,雖然被認為不足道,但是,會因為這種不規則,使得輸出電平改變。圖4表示10,000Hz訊號錄在稍有偏差的錄音帶上轉動的波形,指示出兩種干擾同時出現,較短波長的波形大小和轉動輪圓周大小一致,是輸出改變的起源,較長的波長大小指示出一種由尚未播放的錄音帶聚集的動態干擾,總輸出改變大約5dB,高水準錄音時當然不能容忍。

  卡式帶正常,壓力襯就不是錄音帶的引導裝置之一,但是有時候壓力襯卻導引錄音帶進入不正常的位置,壓力襯因為和錄音頭直接接觸,而處在一種敏感的區域,因此即使微小的不當,卻能引起大麻煩。錄音帶運轉位置不正常導因為: 

壓力襯沒有壓穩或者已經失落。

壓穩了,但是擺的位置不對。

彈力片或海棉襯彎曲或被扭灣。

泡棉製壓力襯(用來代替彈力片),因錄音帶和它的大小磨擦而傾斜。

  卡式外殼的內層裝有滑紙以減低轉動時的磨擦,尤其是快速向前或捲回的時候。快轉得不規則能產生角度變更,形成偶然的干擾,兩層滑紙可以轉開錄音帶的不同角度造成密合,有時候則並不能達到避免瞬息間錄音帶和磁頭不密合,滑片是放置錄音帶捲軸的上下方,增加了寬度,通常引起卡式帶內部有限空間的壓擠,影響錄音帶平滑移動,轉動時就會產生不密合的問題(如圖4)。

  如果錄音帶快捲和回捲一段時間,暴露的邊磨擦滑紙,錄音帶兩側皺褶,使得錄音機上的錄音帶引導系統失效發生嚴重的傷害。第5圖表示10,000Hz訊號錄音在兩側損壞的錄音帶上損失的結果。

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不僅僅裝配會造成問題,錄音帶本身也會產生不密合的問題。錄音帶不能完全直行,而是彎彎曲曲的話,改變了正常角度經過錄音頭,不可避免會造成失真。錄音帶氧化外層脫落,脫落的物質常會附著在主動軸和壓力橡膠輪上,結果錄音帶在其間上上下下轉動,嚴重時可能完全損失訊號,較輕也會損壞橡膠輪。

  仍有其他許多原因造成方位誤差,其中有些原因很難分析,因為它們不是靜止不動的等你去研究,所幸,卡式帶的設計家們也是不停的向前發展,重播的音質已經得到很大改進,因此雖然卡式帶外表並沒改變,實質上已經比一九六O年代時的卡式帶要相隔千里。某些製造商選用固定引導柱或動態臂在卡式帶中以改善密合程度及引導錄音帶,而且使得快轉時錄音帶轉動獲得改良,少數廠家使用大直徑塑膠中心軸代替以前的金屬品,如此裝配過程中不致於影響密合,因為這種轉軸很牢固。Capital公司更將傳動輪加大50%,改善錄音帶的引導系統。

  使用高精密度的模子和抗彎的塑膠原料來改善卡式外殼,新設計的裝配法,使用4個螺絲和二對預鑄的壓合「插座」,大大地改善了密合的能力。卡式帶內部上下方使用兩張平滑薄紙,保持快轉的平滑。這些改進可以消除二磁頭的錄音機和三磁頭錄音機而未裝角度調整裝置的角度不密合。

  最後,購買者如何保持最好的卡式帶角度?

儲存卡式帶,要存放在適當的容器中,並且好好保管。

如果卸下螺絲,打開卡式盒蓋,裝回去的時候,務必扭緊螺絲,並注意是否緊密接合。

保持錄音機在最佳的工作狀態。

在用卡式帶以前,將帶子向前扭動少許,使帶子稍為鬆些。

  卡式帶技術仍在不停的進步,使用卡式帶的人們,應該了解一些尚無法徹底解決的問題,學習如何避免引起這些問題。在此感謝廠家所做的一切努力。

 (取材自Stereo Review Mar 1976)

轉載音響技術第7期 JULY. 1976 靜請注意 磁頭偏角/謝祖蔭

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