Magnetlint

7-tollise läbimõõduga rull ¼-tolli laia tavakasutajale helisalvestuseks mõeldud magnetlindiga, kasutusel aastatel 1950–1970

Magnetlint on magnetiliseks salvestuseks mõeldud andmekandja, mis koosneb üliõhukesest (mõnemikromeetrilisest või isegi õhemast) suure hüstereesiga magnetmaterjalist töökihist, mis on kantud pikale, kitsale ja õhukesele plastribale ehk lindile.

Ajaloost

Esimesed praktilist kasutust leidnud magnetlindid olid metallist, kas magnetilisest materjalist või mittemagnetilisest materjalist, millele oli kantud magnetmaterjalist töökiht. Selliseit magnetlinte kasutati kuni 1930. aastateni.

Üleminek magnetlindile oli traatsalvestuse (inglise keeles wire recording) edasiarendamise loogiline tulemus. Kuigi sellised lindid olid küllaltki õhukesed (50 μm suurusjärgus) ja kitsad (3 mm suurusjärgus), olid nad siiski jäigad (paindumatud) ja niisugustena ohtlikud, nii et nende kasutajad on neid võrrelnud žiletiteradega. Andmesalvestuses kasutati metall-linte siiski veel ka 1950. aastate alguses.

Mittemetalsel alusel magnetlindi, mis sobis kasutamiseks heli salvestamisel, leiutas Fritz Pfleumer 1928. aastal Saksamaal. Pfleumer kasutas raud(III)oksiidi (Fe₂O₃) pulbrist töökihti, mis kanti paberilindile koos sideainega (liimiga).

Magnetilise helisalvestuse seadmeid arendas edasi Saksa elektroonikafirma AEG, mis tootis helisalvestusseadmeid, ja magnetlinti arendas edasi firma BASF, mis seni tootis ka filmilinti. Nemad võtsid kasutusele diatsetaataluse ja hiljem triatsetaataluse.

Töötati välja magnetlindile heli salvestavad ning sealt taasesitavad seadmed, mida nimetatakse magnetofonideks. Selle juures põhineti kogemustel, mis oli saadud metall-lindi kasutamise alal.

Pärast teist maailmasõda töötati välja ka videosignaali salvestamise ja taasesitamise seadmed ehk videomagnetofonid.

Magnetlindi kasutuselevõtt 1930. aastatel tõi suuri muudatusi ringhäälingusaadete tegijate töösse. Paar aastakümmet hiljem toimus videomagnetofoni kasutuselevõtmisel analoogiline muutus ka televisioonis. Kui enne magnetlindile salvestamise kasutuselevõtmist olid peaaegu kõik raadiosaated otse-eetris, siis nüüd oli võimalik saate lõike eelnevalt salvestada ja neid saate jaoks sobivalt üheks lindiks kokku monteerida. Erinevalt grammofonist on magnetlindile võimalik salvestada ka mitmes etapis ja vajaduse või soovi korral eelnev salvestis ka uuesti üle salvestada.

Magnetlint võeti kasutusele ka arvutustehnikas digitaalsete andmete salvestamiseks. Vastavat seadet nimetatakse magnetlintsalvestiks või lintmälu(seadme)ks, tehnilise ühikuna ka lindiajamiks. Magnetlindi kasutuselevõtmine tõi ka siin kaasa olulisi muutusi, kuna võimaldas andmeid salvestada ja pikaks ajaks hoiustada seninägematus mahus, võrreldes seni kasutusel olnud perfolindi ja perfokaartidega. Lisaks oli lihtne nendele andmetele hiljem uuesti juurde pääseda. Siinkohal tasub ära märkida ka magnetlintsalvestis toimuva andmekäsitluse protsessi mõningat sarnasust idealiseeritud Mealy ja/või Moore'i masinas (loogilises automaadis) toimuvaga.

Peamiselt pärast teist maailmasõda võeti põhimiku materjalina kasutusele polüester, mis võimaldas valmistada väga vastupidavaid (arvutustehnika lindiseadmetes kasutamiseks) ja ka väga õhukesi (kuni mõne mikromeetri paksuseid) linte.

Töökihis kasutatavate magnetmaterjalide osas on toimunud pidev areng, mis on võimaldanud salvestise tihedust väga oluliselt tõsta. Sellega on saavutatud terabaidiste andmemahtude salvestamine suhteliselt väikeste mõõtmetega lindikassettidele, mis on väga sobiv lahendus arhiveerimiseks.

Nüüdseks on kasutusele võetud muidki andmesalvestustehnoloogiaid, sealhulgas selliseid, mis oma olemuse poolest on samuti magnetilised. Paljude kasutuste puhul on need magnetlindi välja tõrjunud. Sellest hoolimata tööd magnetlindi täiustamise alal jätkuvad ja magnetlint on endiselt laialt kasutusel suuremahuliste andmete pikaajaliseks arhiveerimiseks.

Kasutamise põhimõte

Signaal salvestatakse tavaliselt suhteliselt ühtlase kiirusega liikuva magnetlindi magnetilisele töökihile salvestuspea abil, mis kujutab endast erilise konstruktsiooniga elektromagnetit. Salvestusradade laius on sõltuvalt rakendustest olnud alates 6 mm-st (tavalise helilindi laius) kuni mõne kümnendiku millimeetrini. Kitsamaks ei võimalda minna lindi mõningane külgsuunaline liikumine.

Signaali võidakse salvestada lindile kas otse impulsside kujul (digitaalinfo, mõõteandmed) või keerukamaid signaalitehnilisi võtteid kasutades (salvestatava kandevsignaali moduleerimise teel). Analooghelisalvestuse korral kasutatakse ebalineaarmoonutuste vähendamiseks lindi täiendavat eelmagneetimist (biasing).

Taasesituseks kasutatakse taasesituspead, mille südamik on tööpilu või muu kujuga tööosa lähedases osas puutes lindi töökihiga. Lint liigub taasesitamisel reeglina taasesituspea eest mööda sama kiirusega kui salvestamisel. Lindi töökihi jääkmagnetväli magneedib taasesituspea südamikku ning selle peale mähitud mähises indutseerub esialgselt salvestatud signaalile vastav nõrk millivoldilises suurusjärgus elektrisignaal.

Magnetlindile tehtud salvestise kustutamiseks võidakse vajaduse korral kasutada eraldi kustutuspead. Kogu infokandja (lindirulli, kasseti) kustutamiseks saab kasutada demagneetimispooli.

Põhiomadused

Magnetsalvestis on kaua säiliv ja paljukordselt kasutatav, sest taasesitusel lindi magneetumus praktiliselt ei vähene. Taasesitusel taasesituspeas genereeritava signaali energia saadakse lindi liikumise mehaanilise energia arvel.

Andmete salvestuse tihedus on suures osas määratud salvestatava magneeditud lõigu minimaalse pikkusega. Põhimõtteliseks piiriks siin on lindi magnetkihi materjali terade suurus. Kuna see on mikromeetri suurusjärgus, siis lühim ümbermagneeditav ala on samuti mikromeetri suurusjärgus. Sellega on seotud ka salvestus- ja/või lugemispeade tööosa mõõtmed (tööpilu laius).

Teiseks andmete salvestustihedust piiravaks asjaoluks on see, et salvestusrada ei saa olla väga kitsas, sest lindi liikumisel esineb alati ka selle mõningat külgliikumist. Praktiliselt on piirdutud mõne kümnendiku millimeetri laiuste radadega (mis on mitu suurusjärku halvem kui magnetilistel kõvaketastel).

Kolmandaks salvestise mahtu määravaks asjaoluks on lindi paksus. Jõutud on mõnemikromeetrilise lindipaksuseni. Kuna magnetilise töökihi paksus moodustab umbes 1/5 lindi kogupaksusest, siis töökihi paksus on nii õhukestel lintidel juba väiksem kui mikromeeter (umbes 1000 molekuli paksune). Kuigi see on veel kaugel üliõhukestest kiledest, hakkab siin juba tekkima probleeme, mida paksemate magnetmaterjalist kihtide puhul veel ei esine.

Õhukeste lintide puhul võib probleemiks saada lindi venivus, mis suuremate jõudude rakendamisel tekitab jääva lindi deformatsiooni. Jäikade atsetaatpõhimike puhul polnud see eriline probleem, küll aga kerkis see esile õhemate polüesterpõhimike puhul.

Magnetlindile tehtud salvestise kvaliteet paljukordsel taasesitamisel siiski halveneb, aga seda peamiselt lindi töökihi kulumise tõttu. Aja jooksul võib magnetlint muutuda kasutuskõlbmatuks ka selle tõttu, et niiskuse imendumine sideainesse viib magnetiseeruva kihi eraldumiseni plastlindi küljest. Analoogilise kahjustuse võivad tekitada suure ulatusega või paljukordsed temperatuuri kõikumised, tugev valgus ning muud füüsikalised ja keemilised mõjutused.

Põhilised variandid

Helisalvestuseks mõeldud lindid lahtistel südamikel ja poolidel

Helisalvestuse jaoks mõeldud di- või triatsetaatpõhimikuga lindi kogupaksus oli algselt 55 μm ja pikkus poolitud rullis oli üldjuhul 1000 m. Tavaliselt on kasutusel 1/4 tolli (6,35 mm, NSV Liidus ka 6,25 mm) laiune lint, aga paljurealiseks salvestuseks on kasutatud ka 1/2 tolli (12,7 mm), 1 tolli (25,4 mm) ja 2 tolli (51 mm) laiuseid linte.

Professionaalses stuudiotehnikas kasutati magnetlinti põhiliselt lindikiirustel 76,2 ja 38,1 cm/s, mille puhul need andsid vastavalt 22 ja 44 minuti pikkuse salvestusaja.

Laiatarbekasutuse jaoks keriti magnetlint poolidele, mille läbimõõdud olid ligikaudu 25, 22,5, 17,5, 15, 12,5, 10 ja 7,5 cm, mis mahutasid vastavalt 700, 500, 360, 250, 180, 100 ja 50 m linti paksusega 55 μm. Tollimõõtu kasutatavates maades olid mõõtmed ja lindipikkused toodutest mõnevõrra erinevad, näiteks 3¾ tolli 10 cm asemel. Poolide nimetamiseks kasutati täissentimeetrite peale ümardatud mõõtude rida 25, 22, 28, 15, 13, 10 ja 7,5. Lindikiirusel 19,05 cm/s on ühele rajale mahtuva salvestise kestus nendel vastavalt 60, 45, 30, 22, 16, 9 ja 4,5 minutit.

Polüesterpõhimiku puhul hakati tegema ka õhemat 37 μm paksust linti, mida nimetatakse kauamängivaks (LP – long play) ja 27 μm paksust linti, mis annab kahekordse salvestise kestuse (double play) ning 1962. aastal ka 18 μm paksust triple play linti.

Kauamängiva lindi puhul on ühe salvestusraja kestus nendel poolidel vastavalt 90, 67, 45, 33, 24, 13,5 ja 6,75 minutit. Kuna neid õhemaid linte kasutati peamiselt aeglasema 9,53 cm/s lindikiiruse juures, siis sel puhul on ühe raja salvestusajaks vastavalt 180, 134, 90, 66, 48, 27 ja 13,5 minutit, double play lindi korral vastavalt 240, 180, 120, 88, 64, 36 ja 18 minutit.

Kassettides kasutatavad lindid

Kassettides hakati kasutama praktiliselt mittekatkeva polüesterpõhimikuga õhemaid linte. Ühe lindipooliga ja suletud ringlindiga cartridge-tüüpi kassettides ei olnud atsetaatlintide kasutamine praktiliselt mõeldav lindiaasa keeruka kuju tõttu. Suuremates kassettides (RCA cartidge, 8-track cartidge) kasutati 1/4 tolli laiust linti.

Kompaktkassettides kasutatakse 3,81 mm laiust linti. Mõnedes esimestes kompaktkassettides (CC-46) kasutati kahekordse salvestuse kestusega 27 μm paksust linti, kuid üldiselt kasutati kassettides veelgi õhemaid linte (18, 12 ja 9 μm), mis andsid pikema salvestuse aja ühel rajal (vastavalt 30, 45 ja 60 minutit kassettide CC-60, CC-90 ja CC-120 puhul).

Kõige õhem lint kogupaksusega 6 μm on kasutusel mikro- ja nanokassettides.

Lindi valmistamine

Algselt laia kangana valmistatavast lindimaterjalist lõigatakse lahti lindid, mille laius on tavaliselt lahtistel poolidel kasutatavatel lintidel 6,35 mm (ehk 1/4 tolli), endises Nõukogude Liidus oli ka 6,25 mm. Enamuses kassettides kasutatavatel lintidel on aga laius 3,81 mm. Aga kasutusel on ka laiemad lindid (12,7 mm, 25,4 mm, 51 mm ja veelgi laiemad). Nende kasutusalaks on olnud paljukanaliline (paljurajaline) helisalvestus, videosalvestus ja andmesalvestus.

Lõplik viimistlus teostatakse õigesse laiusesse välja lõigatud lindile.

Magnetlindi töökiht

Magnetlindi töökihi paksus on tavaliselt umbes 1/5 lindi kogupaksusest. Töökihi magnetilisi omadusi iseloomustatakse üldiselt jääkmagneetumuse suurusega. Selles osas erinevad orienteeritud raudoksiidiosakestest töökihiga lindid varasematest raudoksiidiosakestega lintidest umbes kaks korda, koobaltferriidist töökihiga lindid nendest veel umbes kaks korda, ja suure koeritsitiivjõuga (laia magnetilise hüstereesi silmusega) materjalidest (nagu seda on CrO₂ ja puhas metall, st. mitte oksiid) töökihiga lindid veel umbes kaks korda. Seega võib erinevate lintide jääkmagneetuvus erineda peaaegu kümnendsuurusjärgu võrra.

Peale töökihi materjali magnetiliste omaduste on olulised ka magnetiliste osakeste suurus, kuju ja orientatsioon lindi töökihis. Parimaid tulemusi annavad töökihid, milles osakesed on nõelja kujuga ja orienteeritud lindil pikisuunas. Osakeste nõutavate mõõtmete osas on orientiiriks salvestuspea tööosa geomeetria (tööpilu laius) ja eelmagneetimisvoolu sagedus. Seega on tegemist mikromeeterdiapasooniga.

Lõpptulemusena iseloomustatakse analooghelisalvestuseks kasutatavaid linte töökihi jääkmagneetumuse põhiajakonstandiga, mis antakse teatud lindikiiruste jaoks, mille juures kasutamiseks lint on ette nähtud. Selle ajakonstandiga määratud karakteristlikust sagedusest (ehk murdesagedusest) kõrgemate sageduste poole hakkab lindi jääkmagneetumus vähenema. Normid näevad ette, et salvestuste vahetatavuse tagamiseks toimuks see etteantud viisil vastavalt ekvivalentse esimest järku inertse lüli seaduspärasusele ehk siis pöördvõrdeliselt sagedusega kõrgetel sagedustel. Jääkmagneetuvuse sagedussõltuvuse keeruka iseloomu tõttu on see nõue ühe-kahe sageduse oktaavi ulatuses füüsikaliselt täidetud. Laiemas sagedusalas (kuni dekaad või enam) selle seaduspärasuse järgimiseks etteantud täpsusega teostatakse magnetofoni salvestusvõimendis vajalik sageduskorrektsioon (salvestusvoolu vastav suurendamine) kõrgete sageduste osas. Reeglina kasutatakse teist järku (resonantsahelaga) korrektsiooni. Rahuldav tulemus saavutatakse selles osas üldjuhul vaid salvestusseadme nominaalse töösagedusala piirides.

Karakteristliku sageduse väärtus on erinevate linditüüpide jaoks normeeritud. Lahtise poolidel kasutatava lindi puhul on karakteristlik sagedus madalamatel lindikiirustel olnud reeglina normeeritud kuskil 1...2 kHz ringis, varasel perioodil (1950. aastatel) ka alla 1 kHz. Praegusel ajal on lindi karakteristlikud sagedused tavaliste lindi magnetkihi materjalide (koobaltferriit jms) puhul kiirustel 19,05, 9,53 ja 4,76 vastavalt 3,2, 1,8 ja 1 kHz. Kassettmagnetofonide lintidel on see kiirusel 4,76 cm/s tavalise lindi korral väga pikka aega olnud 1,3 kHz, CrO₂ ja metallosakestega lindi korral aga 2,3 kHz.

Suurtel lindikiirustel on karakteristlik sagedus kiirusega ligilähedaselt proportsionaalselt kõrgem. Kuid professionaalses stuudiotehnikas on kiiruste 38,1 ja 76,2 cm/s osas kokku lepitud sama karakteristliku sageduse 4,6 kHz (ajakonstandi 35 μs) kasutamises.

Langus lindi jääkmagneetumuse sageduskarakteristikus põhjustab signaali-müra suhte halvenemist ehk siis sahina taseme kasvu, mis on teatavasti suurimaks probleemiks madalatel lindikiirustel. Kui inimkõrva suurima tundlikkuse sagedustel 4 kHz ümbruses pole stuudiokiirustel langus veel õieti alanudki, siis kassettmagnetofonis on see juba 3 korda (ehk 12 dB). Arvesse tulevad veel muud taasesitusel mõjuvad tegurid (salvestusraja laius jt).

Kasutamine helisalvestuses

Ajaloost

Magnetlindid atsetaat- ja polüesterpõhimikul

Magnetlint oligi selle leiutaja Fritz Pfleumeri poolt 1928. aastal algselt mõeldud helisalvestuseks. Kuna ta kasutas alusena paberlinti, millele oli kantud raud(III)oksiidi (Fe₂O₃) pulbrist töökiht, siis sai paberlindi haprus esialgu selle praktilist kasutamist piiravaks asjaoluks. Magnetlinti edasi arendades võtsid helisalvestusseadmeid tootnud Saksa elektroonikafirma AEG ja koostöös filmilinti tootnud firmaga BASF kasutusele tugevama diatsetaataluse, ja hiljem ohutuma triatsetaataluse.

Oluliseks edasiminekuks oli ümmarguse magnetahelaga õhukese tööpiluga lugemis- ja kirjutuspea väljatöötamine AEG heaks töötanud Eduard Schulleri poolt 1933. aastal. Seni olid kasutusel olnud ühest peenest sirgest traadist tööosaga nn nõelpead, mis kippusid linti lõhkuma.

1940. aastal tehti analooghelisalvestuse jaoks väga tähtis avastus: võeti kasutusele vahelduvvoolu eelmagneetimine (inglise keeles AC bias). See parandas salvestatud helisignaali tõepärasust oluliselt, suurendades andmekandja efektiivset lineaarsust (inglise keeles effective linearity) praktiliselt suurusjärgu võrra ja vähendas müra (lindisahina või kahina) taset samuti umbes suurusjärgu võrra. Kaasnenud kõrgemate helisageduste nõrgenemine oli kompenseeritav sagedusliku korrektsiooni kasutamise ja lindikiiruse mõningase suurendamise teel. Kokkuvõttes oli tulemuseks helisalvestuse tase, mis vastas oma aja helindamise kõrgkvaliteedi (Hi-Fi) nõuetele.

Magnetmaterjali osas toimus üleminek nõeljate osakestega Fe₃O₄ kasutamisele, millega saavutati tugevam signaal ja lindi sagedusomaduste paranemine.

Lindi aluseks hakati kasutama polüestrit, mis võimaldas teha ka õhemaid linte.

Poliitiliste pingete suurenemise ja II maailmasõja alguse tõttu hoiti tehnilisi saavutusi enamjaolt saladuskatte all. Kuigi liitlasväed olid vastaste raadiosidet pealt kuulates teada saanud, et nad on kasutusele võtnud uut tüüpi salvestustehnoloogia, selgus uue tehnoloogia olemus liitlastele alles sõja lõpu poole, kui neil õnnestus vastupealetungil Saksa salvestusseadmeid enda valdusse saada. Pärast sõja lõppu võtsid ameeriklased uue salvestustehnoloogia kasutusele, andes sellele ka kaubanduslikult mõtteka formaadi. Sellest ajast alates on välja töötatud suur valik salvestusseadmeid ja erinevaid salvestusformaate.

Kõige olulisemateks nendest jäid pooleks sajandiks esialgne lahtistel poolidel helilint (ingl: reel-to-reel tape) ja sellest vaid mehaanilise teostuse mõttes erinev helikassett (Compact Cassette tape ehk CC-tape). Nende kõrval olid kasutusel ka mõned teised, peamiselt suletud lindisilmusega ja ühe lindipooliga lahendused (näiteks PlayTape).

Helikassett (Compact Cassette)

Alates turuletulekust 1964. aastal leidsid kompaktkassetid kümmekonna aastaga väga laialdast kasutamist ja 1980. aastate lõpuks olid nad saavutanud helisalvestuses ülekaalu teiste salvestusviiside, k.a heliplaatide ees. Sel perioodil jõuti kassettides kasutatava lindi omaduste pideva täiustamisega niikaugele, et lindikiirusel 4,76 cm/s oli salvestatav sagedusala võrreldav professionaalses stuudiotehnikas kasutatavate seadmete sagedusalaga, kuigi põhiajakonstandi osas jäädi kordades alla. Puhtfüüsikalistel põhjustel jäi salvestuse dünaamiline diapasoon siiski väiksemaks, kuigi müra (sahina) summutamiseks võeti kasutusele mürasummutamise süsteemid (DNF ja Dolby-B DNR). Probleemseks jäi ka mittelineaarmoonutuste ja sellega seotud intermodulatsioonmoonutuste tase, seda eriti tugevate kõrgema sagedusega helide osas. Töötati välja süsteemid nendest probleemidest ülesaamiseks (Dolby-C), kuid nende kasutamine piirdus peamiselt vaid kõrge kvaliteediga statsionaarsete seadmetega.

Kui aastatuhande vahetusel algas üleminek digitaalsele helisalvestusele, siis hakkasid kassetid oma turupositsiooni kaotama, seda eriti seoses tihendatud digitaalsete helifailide (MP3 jm) kasutuselevõtmisega. Samal ajal kasvasid arvutite magnetiliste kõvaketaste mahud terabaitide suurusjärku (tänu edusammudele digitaalse info magnetsalvestuse alal).

Analooghelisalvestuse teatud eelised digitaalse helisalvestuse ees, eriti aga selle tihendatud vormide ees, annavad audiofiilidele põhjust kasutada eelistatult just seda salvestusviis (nagu ka analoogsalvestusega heliplaati ehk vinüülplaati). Kuigi heliplaati hinnatakse subjektiivselt veelgi paremaks helikandjaks, on tegelikult sinna salvestatav heli reeglina enne olnud magnetlindile salvestatud ega saa seetõttu kuidagi olla parem sellest magnetsalvestusest (välja arvatud need väga harvad juhtumid, kui salvestis on tõesti tehtud salvestusena otse plaadile).

Salvestamine eelmagneetimisega

Analooghelisalvestuse korral kasutatakse salvestamise ajal suure jääkmagneetuvusega magnetmaterjalidele iseloomulikust hüstereesist tingitud ebalineaarmoonutuse vähendamiseks lindi täiendavat eelmagneetimist (biasing).

Vahelduvvooluga eelmagneetimise (AC biasing) korral muutub kogu salvestuse ajal lindi töökihis toimuv protsess oluliselt. Nimelt antakse siis helipea mähisesse tugev ultrahelisageduslik eelmagneetimisvool, mis magneedib vahelduvalt pea südamikku, tekitades sellega tööpilu või muu kujuga tööosa ees peaga puutes oleva lindi väga õhukeses (mikromeetrilise paksusega) töökihis reeglina piki linti suunatud vahelduva magneetumise. Töökihi magnetmaterjali tugeva hüstereesi ja materjali osakeste suunatuse tõttu on see pikisuunaline magneetuvus tugev, kuid keskmiselt nullise väärtusega, sest ainult eelmagneetimisvoolu olemasolu korral salvestuspeas teineteisele järgnevad, kuid vastassuunaliselt magneeditud lõigud kompenseerivad üksteise väljasid. Sealjuures hüstereesinähtus ei tekita muid kõrvalnähte kui jääkmagneetumuse poollainete üliväike ruumiline nihe lindil pikisuunas.

Kuid samasse salvestuspeasse antakse samaaegselt eelmagneetimisvooluga ka salvestatava analoogsignaali vool, mis on eelmagneetimisvoolust siiski oluliselt (kordades) väiksem. Nende kahe voolu summaarse toime tulemusena osutuvad eelmagneetimisvoolu poolt lindi magnetkihis eri poolperioodidel vastassuunas magneeditud ülilühikesed lõigud helisignaali poolt moduleerituks. See modulatsioon avaldub peamiselt nende lõikude pikkuses – mõlema voolu samasuunalise (liituva) toime korral selles suunas magneeditud lõigud pikenevad, vastassuunalise toime korral lõigud aga lühenevad (seega siis laiusmodulatsioon). Selle tulemusena tekib kõrvalekalle keskmiselt nullväärtusega pikisuunalisest jääkmagneetumusest (mis tekiks ainult eelmagneetimisvoolu olemasolu korral), sest teineteisele järgnevad eelmagneetimisvoolu eri poolperioodidel vastassuunaliselt magneeditud lõigud ei kompenseeri üksteise välju enam täpselt. Nii tekib helisagedusliku signaaliga proportsionaalne pikisuunaline keskmine (keskmistatud) magneetumus, mis on taasesitamisel ära kasutatava lindivälise jääkmagnetvälja allikaks.

Selline lindi magneetumise selgitus (lihtsustatud mudel) kehtib hästi juhul kui salvestuspea tööpilu laius on suurem kui magnetlindi töökihi paksus, nagu see kunagi oli professionaalses stuudiotehnikas kasutatavate suurte lindikiirustega magnetofonide korral, kuid on seda ka praegu kasutatavate väga õhukeste lintide korral. Enamusel juhtudel tuleks lindi magneetumise protsessi adekvaatseks kirjeldamiseks kasutada aga oluliselt keerukamat mudelit. See seletab ka eksperimentaalsete uuringute suurt osakaalu magnetilise salvestuse alastes uuringutes, seda eriti arvuti abil teostatava elektromagnetvälja 3D-modelleerimise eelsel ajal (kuni 1960. aastateni).

Erijuhtudel kasutatakse lindi magneetimiseks helisignaali ja eelmagneetimise jaoks ka eraldi salvestuspäid (näiteks nn cross-field eelmagneetimine). Võidakse kasutada ka salvestatavate kandevsageduslike impulsside pikkuse või lühikeste impulsside vahekauguse, faasinihke või sageduse otsest moduleerimist (mõõtetulemuste täppisregistreerimise magnetlintseadmetes).

Taasesitamine

Salvestise taasesituseks kasutatakse taasesituspead, mille südamik on tööpilu või muu kujuga tööosa lähedases osas puutes lindi töökihiga. Lint liigub taasesitamisel reeglina taasesituspea eest mööda sama kiirusega kui salvestamisel. Lindi töökihi jääkmagnetväli magneedib taasesituspea südamikku ning selle peale mähitud mähises indutseerub esialgselt salvestatud signaalile vastav nõrk millivoldilises suurusjärgus elektrisignaal. Selle juures on indutseeritud signaali suurus vastavalt elektromagnetilise induktsiooni seadustele proportsionaalne veel ka signaali sagedusega. See ei osutu aga probleemiks, kuna tagab soodsalt signaali sagedusega proportsionaalselt kasvava signaali-müra (signaali-sahina) suhte. Eelmagneetimisest endast lindile jääva jääkmagneetumise signaali taasesituspead reeglina reprodutseerida ei suuda kasvõi juba pea tööpilu piisava paksuse (mikromeetrites) ja eelmagneetimisvoolu piisavalt kõrge sageduse (mitte alla 30 kHz) tõttu.

Salvestise kustutamine

Magnetlindile tehtud salvestise kustutamiseks kasutatakse kustutuspead, millel on lindi töökihi paksusega võrreldes suhteliselt lai tööpilu. Kustutuspea mähisesse antakse suhteliselt suur ultraheli-sageduslik vahelduvvool, mis on tavaliselt kas eelmagneetimise sagedusega või selle subharmoonik. Lihtsamates seadmetes võidakse kustutamiseks kasutada ka alalisvoolu või isegi püsimagnetit. Kuid alalismagneetimisel on kõrvalefekte, eriti järgneva salvestise mürataseme osas. Terve lindipooli või kasseti salvestise täielikuks kustutamiseks saab kasutada ka spetsiaalset demagneetimispooli.

Salvestise säilivus ja vanade salvestiste kasutamine

Analoogmagnetsalvestis on kaua säiliv ja paljukordselt kasutatav, sest taasesitusel lindi magneetumus praktiliselt ei vähene. Vanimad siiani säilinud traadile tehtud salvestised on siiani loetavad, kuigi need on salvestatud 1902. aastal.

Vanimad lindile tehtud salvestised on samuti loetavad. Aga vanade analoogsalvestiste taasesitamisel tuleks siiski kasutada täiendavat sageduskarakteristiku korrektsiooni kõrgete sageduste osas, sest kõrgetel sagedustel toimub aja jooksul mõningane iseeneslik lahtimagneetumine (umbes 1 dB ehk 10% langus salvestise vanuse iga 10 aasta kohta töösagedusala ülemisel piirsagedusel). Palju kasutatud ja kulunud lindi korral võivad need muutused olla oluliselt suuremad. Selle vältimiseks kasutatakse paljukordse taasesitamise vajaduse korral nn. töökoopiat.

Vanemate kitsama töösagedusalaga magnetofonidega tehtud salvestiste taasesitamisel uuemate laia töösagedusalaga magnetofonidega ei ole praktiliselt võimalik saavutada töösagedusala märkimisväärset laienemist. Näiteks kui 1961. aastal salvestas magnetofon kiirusel 9,53 cm/s sagedusalas kuni 6 kHz, siis selle lindi taasesitamisel uuema 15 kHz sagedusalaga magnetofoniga pole sagedusalas 6–15 kHz sisuliselt kuigi palju kasulikku signaali, kuid taasesitamisel tekkiv müra (lindi- ja võimendite kahin/sahin) on seal olemas sellest sõltumata.

Lisaks on vaja korrigeerida lindi põhiajakonstandi (või karakteristliku sageduse) erinevus, mis 1961. aastal kasutusel olnud lintidel oli 0,6 kHz, uuemate normide järgi aga on 1,8 kHz. See ligikaudu kolmekordne tõus sagedusala ülemises (1–15 kHz osas) tekitab veel kolmekordse (10 dB) kaotuse kahina tasemes.

Selle tõttu võib osutuda otstarbekaks taasesitada vanu linte kas originaalseadmeid kasutades või siis magnetofoniga, milles on teostatud vastavad ümberseadistamised, või kasutades muid müra nõrgestamise võtteid (mürafiltrit vms).

Kasutamine videosalvestuses

Valik videolinte

Magnetlindi kasutamine heli salvestamiseks ja töötluseks võeti kiiresti omaks kui varasemate meetodite loomulik edasiarendus. Paljud nägid magnetlindi kasutamise potentsiaali sellisteks arendustöödeks videosignaali salvestamise vallas. Videosignaali salvestava videomagnetofoni loomine osutus aga keerukaks ülesandeks.

Televisioonis edastatava videosignaali suurim erinevus helisignaalist seisneb selles, et videosignaal kasutab mitu kümnendjärku laiemat ribalaiust (spektraalsageduste ala) kui helisignaal. Olemasolevaid helisalvestuseks kasutatavaid seadmeid ei olnud praktiliselt võimalik kohandada videosignaali kvaliteetseks salvestamiseks.

Paljud asusid selle probleemi kallal töötama. Jack Mullin ja BBC spetsialistid tulid välja algeliste süsteemidega, milles pandi lint suurel kiirusel üle paigalseisva magnetpea liikuma. Kumbki süsteem ei leidnud laia kasutuselevõttu väga suure lindikiiruse vajalikkuse tõttu (mis selle ajastu tehnika korral oli 10 m/s suurusjärgus, mis andis salvestamiseks vähem kui 0,5 m kaadri kohta ja umbes 0,002 m ehk 2 mm pildirea kohta).

Läbimurde videosignaali magnetilise salvestuse osas tõi elektroonikafirmas Ampex töötanud Charles Ginsburgi juhitud meeskond, kes võttis kasutusele laia lindi ja suure kiirusega pildiga sünkroonitult pöörleva kirjutuspea, jättes selle juures lindi liikuma vastuvõetaval (normaalsel) kiirusel. Pea kiire pöörlemisega saavutati väga suur pealt-lindile kiirus, millega oli võimalik salvestada ja taasesitada mustvalget videosignaali vajalikus sagedusribas. Selle süsteemi nimi oli Quadruplex ja selles kasutati lahtisel rullil olevat 51 mm laiust linti, millele kirjutati ristskaneeringuga (inglise keeles transverse scan). Analoogmagnetsalvestusele kiirete mehaaniliste liikumiste kasutamise juures iseloomuliku signaali amplituudi ebastabiilsuse tõttu (lindi ja magnetpea kontakti probleem) hakati selle juures sarnaselt televisiooniülekandega kasutama kõrgsageduslikku kandevsignaali, mille sagedust moduleeriti videosignaaliga. Pildi heledussignaali stabiilsus paranes selle tulemusena rohkem kui kümnendsuurusjärgu võrra, mis andis juba täiesti vastuvõetava videosalvestise.

Professionaalse videosalvestuse ribalaius on reeglina vastav kasutatava televisioonisüsteemi ribalaiusele. Parema pildikvaliteedi saamiseks on aga kasutatud ka teisi ribalaiusi ja ridade arvu kaadris. Kaadrite arv on reeglina olnud ikka kas 50 (Euroopas) või 60 (USA-s) poolkaadrit sekundis.

Laiatarbe videomagnetofonides reeglina ei salvestata videosignaali kogu selle sagedusalas, vaid lepitakse selle mõningase piiramisega. Sellest tingitud kadu pildi eraldusvõimes püütakse kompenseerida mitmesuguste pildikorrektsiooni võtetega.

Hilisemad teiste firmade, eriti Sony tehtud täiendused viisid kruvija skaneeringuni (ingl: helical scan) ja lindirullide sulgemiseni lihtsalt kasutatavatesse videokassettidesse. Peaaegu kõik tänapäevased videolindil põhinevad süsteemid kasutavad neid tehnoloogiaid. Peale kõige muu võimaldab see lahendus saada stoppkaadrit.

Laiatarbekasutuses saavutas kõige laiema leviku VHS-süsteem (standard).

Kassett-videomagnetofonid (VCR) on endiselt levinud, kuigi sarnaseid funktsioone täitvate optiliste ketaste ja eriti digitaalsete videosalvestite (DVR) järjest laialdasema kasutuselevõtuga on nende roll oluliselt vähenenud.

Kasutamine andmesalvestuses

¼-tollise lindi kassetid, mis olid laialdaselt kasutuses aastatel 1980–1990

1/2" laiune arvutilint ja andmete alguse näitaja (the start-of-data sticker) sellel

Kõikides magnetlintsalvestites keritakse linti lugemis-kirjutuspea eest läbi, mis oma tööosaga loeb, kirjutab või kustutab andmeid temast mööduval lindil.

Esimene arvuti, mis kasutas andmete salvestamiseks magnetlinti, oli Eckert-Mauchly UNIVAC I 1951. aastal. Andmekandjaks oli õhuke poole tolli (12,7 mm) laiune pronksist lint, mis oli kaetud õhukese niklikorraga (töökihiga). Salvestustihedus oli 128 tähemärki ühes tollis (~198 μm tähemärgi kohta) kaheksal rajal.

Varajased IBM-i seitsme rajaga magnetlintsalvestid olid mehaaniliselt keerukad põrandal seisvad ajamid, mis kasutasid vaakumsambaid (vacuum columns), et füüsiliselt puhverdada magnetlindi U-kujulisi tsükleid. Võis näha, kuidas kaks lindirulli läbi nende sammaste linti kerisid, hooti kiiresti ja asünkroonitult pööreldes. Videolõike sellest kasutati laialdaselt filmides ja televisioonis, kus need pidid kujutama arvuti töötamist.

Enamik kaasaegseid magnetlindisüsteeme kasutab omaaegsetest 10,5-tollistest lahtistest rullidest palju väiksemad lindirulle, mis on paigutatud kassettidesse, et kaitsta magnetlinti ja hõlbustada nende kasutamist. Paljud 1970. aastate lõpu ja 1980. aastate alguse personaal- ja koduarvutid kasutasid tavalisi helikassette, mille lindile salvestati informatsiooni Kansas City standardi kodeeringuga (siinuselise kandevsignaali sageduse 1,2/2,4 kHz manipulatsiooniga kiirusega 1200 bitti sekundis ehk umbes 200 kB kogumahuga 30-minutilise kasseti puhul).

Tänapäeval kasutatavate kassetiformaatide hulka kuuluvad LTO, DLT ja DAT/DDC. Nende puhul võivad salvestatavad infomahud ulatuda terabaitidesse.

Magnetlint on endiselt üks võimalikest magnetkettaga mäluseadmete alternatiividest oma odavama hinna tõttu andmeühiku kohta. Olgugi et salvestuse andmetihedus pindalaühiku kohta on lindi puhul mitme suurusjärgu võrra väiksem kui kõvaketaste puhul, on kasutatav lindi pind palju suurem. Suurima infomahutavusega magnetlint-andmekandjad on salvestatava infomahu poolest tavaliselt samas suurusjärgus suurimate saadaolevate ketasmäluseadmetega või suuremad. Magnetlintidel on läbi ajaloo olnud ketasmäluseadmete ees odavuse eelis, ja nad on seetõttu endiselt elujõuline toode, iseäranis varundamises, kus oluline on ka andmekandja eemaldatavus mäluseadmest.

2002. aastal sai hargmaine kontsern Imation USA Riiklikult Standardite ja Tehnoloogiate Instituudilt 11,9 miljonit USA dollarit magnetlindi andmemahutavuse suurendamise teemaliseks uurimistööks.

Uusimad tehnoloogilised lahendused (pinna suhtes ristsuunaline salvestus, mikromeetri suurusjärgus olev salvestusraja laius, 50 nm bitiala pikkus, mitmekihiline magnetiline töökiht jm) lubavad saavutada 1000 m pikkuse lindiga kasseti puhul salvestusmahu kuni 330 TB, mis oluliselt ületaks suurimate üksikute kõvakettaseadmete salvestusmahtu ja tahke. Saavutatav on salvestustihedus 201 GB ruuttollile ehk ligikaudu 40 GB ruutsentimeetri kohta.

Viited

See artikkel põhineb samateemalisel artiklil ingliskeelses Vikipeedias [1]

Välislingid

• History of Tape Recording Technology
• VidiPax Audio Format Guide