Nella mia immaginazione più sfrenata non ho mai pensato che nell’anno 2022 avrei scritto un primer su nastro a bobina aperta. O che The Absolute Sound starebbe rivedendo un deck bobina a bobina di nuova concezione rivolto agli audiofili: il Metaxas & Sins Tourbillon T-RX esplorato da Jonathan Valin in questo numero. Eppure il nastro a bobina aperta sta facendo un forte ritorno, con molte macchine nuove e ricostruite disponibili sul mercato, insieme a un numero sorprendente di titoli musicali altamente desiderabili dei migliori artisti. Come spiega Jonathan nella sua recensione, il nastro è il non plus ultra dell’audio high-end.
In questo breve tutorial, ti fornirò alcune nozioni di base sulle macchine a nastro e su come funzionano, su come utilizzare e mantenere un deck a bobina aperta e sui fondamenti di nastri magnetici.
Cominciamo con i formati nastro. I nastri consumer a due canali sono generalmente forniti su nastro da ¼”. Se hai una certa età, potresti ricordare dall’apice commerciale del nastro che ci sono due formati di nastro da ¼”, chiamati “quarto di traccia” e “mezza traccia”. Il formato quarto di traccia ha quattro canali audio, due dei quali (una coppia stereo sinistra/destra) vengono riprodotti alla volta in una direzione del nastro. Alla fine del nastro, la bobina del nastro viene capovolta e riprodotta nella direzione opposta per accedere all’altra coppia di canali stereo. Il formato a un quarto di traccia ha raddoppiato il tempo di riproduzione di un nastro a scapito della fedeltà; le tracce del nastro più strette hanno ridotto il rapporto segnale-rumore e la gamma dinamica. Al contrario, il formato semitraccia sonicamente superiore ha solo una coppia stereo di tracce e il nastro viene sempre riprodotto nella stessa direzione. La moderna rinascita del nastro si basa sul formato semitraccia. La Fig. 1 mostra le configurazioni delle tracce di nastri a metà traccia e a un quarto di traccia. (Il formato “traccia intera” utilizza l’intera larghezza del nastro per un singolo canale mono.) Per inciso, alcune macchine professionali di fascia molto alta registrano due canali su nastro da ½” per una fedeltà ancora maggiore.
Una seconda specifica che devi conoscere è la velocità del nastro. Lo standard per le versioni consumer di oggi è di 15 pollici al secondo (ips). Negli anni ’60, i nastri a bobina aperta preregistrati venivano solitamente registrati e riprodotti a 7½ips, o anche 3¾ips, per estendere il tempo di riproduzione. Una maggiore velocità del nastro si traduce in una qualità del suono superiore, con una risposta degli acuti più estesa, una gamma dinamica più ampia e un rumore più basso. Le macchine professionali possono funzionare a 30 ips, che offre la migliore qualità del suono, ma brucia abbastanza rapidamente una costosa bobina di nastro. Le macchine di consumo odierne di solito offrono velocità di riproduzione di 7½ips e 15ips.
Per inciso, il formato Compact Cassette si basa su un nastro da ⅛ ”, è a un quarto di traccia (si capovolge il nastro alla fine) e funziona a una velocità di 1 ⅞ ips.
Date queste specifiche, è sorprendente che la cassetta non suoni peggio di come suona. Nel 1976, Sony ha introdotto l’Elcaset, un tentativo di portare le prestazioni del nastro a bobina aperta alla comodità di una cartuccia. L’Elcaset utilizzava un nastro da ¼” e una velocità del nastro di 3¾ips in una cartuccia due volte più grande di una cassetta compatta. Nonostante le prestazioni notevolmente migliorate, Elcaset è stato un fallimento commerciale: è stato introdotto proprio mentre la Compact Cassette stava facendo grandi passi avanti nelle prestazioni con formulazioni del nastro migliorate, riduzione del rumore Dolby e deck a tre testine.
Le velocità del nastro più lente della precedente generazione di nastri a bobina aperta preregistrati consentivano di archiviare un intero album su una bobina da 7 pollici. Le macchine di consumo del giorno erano in gran parte limitate a bobine da 7 pollici, con macchine professionali progettate intorno a bobine da 10,5 pollici. I mazzi consumer di fascia alta offerti oggi ospitano tutti rulli da 10,5″. Il tempo di riproduzione per una data dimensione della bobina è determinato dallo spessore del nastro e dalla velocità. Una bobina da 7″ può contenere da 1200 fino a 2400 piedi di nastro, con tempi di riproduzione rispettivamente di circa 32 minuti e 64 minuti, a 7,5 ips. Il nastro più sottile è più fragile e ha una “stampa passante” significativamente maggiore (spiegato più avanti).
Un fattore correlato alle dimensioni della bobina è il tipo di “mozzo” nel piatto, il meccanismo per fissare la bobina alla macchina. Le macchine che accettano bobine da 7 pollici sono dotate di un hub “tridente” di livello consumer, un perno sottile delle dimensioni di un mandrino di un giradischi con tre lame su cui scorre la bobina del nastro. Le tre lame caricate a molla si espandono quindi per tenere la bobina in posizione contro il giradischi. Il meccanismo di livello professionale è l'”hub NAB”, un grande perno che fissa in modo più sicuro la bobina ai giradischi della macchina a nastro. Puoi vedere le differenze tra gli hub nella Fig. 2. Sono disponibili adattatori per hub che consentono di fissare le bobine NAB agli hub trident.
Per ricapitolare, la prima generazione di registratori a bobina aperta di consumo era basata su bobine da 7 pollici, funzionava a una velocità del nastro di 7,5 ips o 3¾ ips, era registrata nel formato a quarto di traccia e utilizzava hub a tridente per attaccare la bobina al giradischi del registratore. Le macchine consumer di oggi sono molto più simili a mazzi professionali, con la capacità di accettare bobine da 10,5″ con hub NAB e di funzionare a 15 ips; riproducono anche nastri nel formato semitraccia.
Ora diamo un’occhiata alle parti di un registratore a cassette. Nella Fig. 3 si possono vedere i componenti principali della bobina di alimentazione, della bobina di avvolgimento, delle testine, dell’argano e del rullo pressore, dei bracci tenditori e dei tenditori. Un nastro che è stato precedentemente riavvolto viene posizionato sul giradischi (di alimentazione) sinistro della macchina e il nastro viene fatto passare attraverso i bracci di tensione, i tenditori e il rullo di presa/rullo di presa. Durante la riproduzione, il nastro viene avvolto lentamente sulla bobina di avvolgimento sul lato destro della macchina, passando attraverso le testine lungo il percorso.
Il nastro viene tirato attraverso le testine dal cabestano e dal rullo pressore. L’argano è azionato da un motore sotto la piastra del ponte. Durante la riproduzione (o la registrazione), il rullo pressore in gomma si sposta in posizione per premere contro l’argano rotante, tirando il nastro attraverso le testine dalla bobina di alimentazione alla bobina di raccolta. Alcune macchine a nastro hanno due coppie di rulli cabestano/pizzicatore, una su ciascun lato delle testine. Questi trasporti “iso-loop” svolgono un lavoro migliore nell’isolare il tratto di nastro che passa sopra le testine rispetto alle macchine con un singolo cabestano/rullo di presa. All’inizio di questo articolo troverai una foto circolare del percorso del nastro attraverso il blocco della testa del Metaxas & Sins Tourbillon in cui puoi vedere i doppi rulli cabestano/pizzicatore. (Gli argani si trovano all’interno dei piccoli ritagli rotondi all’apice dei supporti triangolari rossi e i rulli pressori sono gli anelli neri appena sotto gli argani.)
Il compito dei bracci di tensione è mantenere una tensione costante sul nastro. Vengono rilevate le posizioni dei bracci di tensione, con le loro posizioni utilizzate per regolare la coppia applicata alla bobina di raccolta. In particolare, il braccio di tensione è collegato al tergicristallo di un potenziometro, con la tensione su una gamba del potenziometro indicativa della posizione del braccio. Questa tensione controlla quindi la quantità di coppia applicata al motore della bobina di riavvolgimento tramite un servosistema, mantenendo così la tensione del nastro costante per l’intero percorso del nastro.
La testina di riproduzione (chiamata anche testina “repro”, per “riproduzione”) è il punto in cui il segnale magnetico impresso sul nastro viene convertito in un segnale elettrico. Alcuni mazzi consumer moderni hanno solo una testina di riproduzione; mancano di un record e cancellano la testa partendo dal presupposto che la macchina verrà utilizzata solo per la riproduzione. Se non hai intenzione di registrare, una macchina di sola riproduzione ha il vantaggio di posizionare la testina di riproduzione nella posizione centrale ottimale nel blocco testina, oltre a una minore circuitazione. La testina è composta da lamierini impilati all’altezza della larghezza della pista del nastro. Le bobine di filo sono avvolte attorno ai lamierini (Fig. 5). Uno spazio vuoto nelle laminazioni nella parte anteriore della testina dove il nastro viene a contatto con la testina è la chiave del funzionamento della testina; nelle bobine di filo viene indotta una tensione proporzionale alla velocità di variazione della densità del flusso magnetico (il segnale registrato sul nastro) attraverso lo spazio vuoto. Una testina a nastro funziona secondo lo stesso principio di una cartuccia a ferro mobile in quanto entrambe si basano su una riluttanza magnetica variabile per indurre una tensione attraverso le bobine. La minuscola uscita di tensione della testina di riproduzione è amplificata da un amplificatore interno o esterno, simile a un preamplificatore phono.
C’è un’altra cosa importante da sapere sulle testine del nastro prima di lasciare l’argomento: l’azimut. Questo termine si riferisce alla perpendicolarità della testa al nastro. Se la testina è allineata precisamente a 90° rispetto al nastro, diciamo che la testina ha un perfetto allineamento azimutale. Se la testa è leggermente inclinata in entrambe le direzioni, la testa ha un errore di azimut.
È fondamentale che l’azimut sia impostato correttamente, poiché anche un piccolo errore comporterà una perdita delle alte frequenze. Condividerò con voi una storia che illustra vividamente l’effetto dell’errore di azimut sulla risposta degli alti. Quando ero uno studente universitario avevo un sistema audio piuttosto ambizioso nella mia Toyota Corolla del 1969. Il ponte posteriore era stato cesellato, sostituito con MDF per ospitare due woofer da 10 pollici. I pannelli delle porte ospitavano driver midrange da 4″ e tweeter a cupola. Nel bagagliaio c’erano un amplificatore di potenza e crossover personalizzati progettati dal mio collega del negozio di stereo in cui lavoravo, Albert Von Schweikert. La sorgente era un riproduttore di cassette di fascia alta con uscita a livello di linea che ho comprato usato. Dopo aver installato il deck mi sono subito reso conto che aveva un grave errore di azimut: il suono era sordo e rotolato via. Prima di poter entrare nel dispositivo e ripararlo, ho usato un biglietto da visita piegato tenuto nel posacenere (ricordate quelli?) Appena sotto il registratore. Dopo aver avviato la riproduzione di un nastro, spingevo il biglietto da visita piegato sotto un lato della cassetta, cambiando l’angolo del nastro rispetto alla testina per realizzare il corretto allineamento azimutale (anche se in modo non convenzionale). Regolerei la scheda durante l’ascolto fino a quando non sentissi la massima risposta degli acuti.
Fortunatamente, regolare correttamente l’azimut in un deck a bobina aperta è abbastanza semplice da fare (e molto più preciso della mia soluzione grezza): la testa si trova su una piattaforma caricata a molla regolabile con un bullone a brugola su un lato della testa che si girare per regolare l’azimut. Tuttavia, sono necessari un oscilloscopio a doppia traccia e un nastro di calibrazione, come quello dei laboratori di riferimento magnetico, per impostare correttamente l’azimut. Le macchine di fascia alta di oggi avranno l’azimut impostato correttamente, quindi non dovresti aver bisogno di regolarlo.
Prima di lasciare l’argomento azimut, ecco un altro aneddoto. È comune che le macchine a nastro abbiano errori di azimut molto lievi. Se un album viene mixato su diversi registratori, o sulla stessa macchina dopo che l’azimut è stato regolato, il nastro master utilizzato per tagliare l’LP includerà tracce registrate con azimut leggermente variabile. Si noti che se la testina di registrazione ha un errore di azimut di +1 grado, un errore di azimut di +1 grado nella testina di riproduzione risulterà in un azimut generale perfetto e nessuna perdita di alta frequenza. Ciò che conta è che le testine di registrazione e di riproduzione abbiano lo stesso orientamento rispetto al nastro, anche se tale orientamento non è perfettamente a 90°. Presso lo studio di mastering MoFi, gli ingegneri studiano il nastro master per determinare l’impostazione azimutale perfetta per ogni traccia e, se necessario, regolano al volo l’ azimut della testina di riproduzione mentre il nastro viene riprodotto e la vernice master viene tagliata. Questa è dedizione all’arte.
Proprio come nel sistema LP, il nastro magnetico utilizza una curva di equalizzazione in registrazione e una curva complementare in riproduzione. In effetti, i circuiti di amplificazione e equalizzazione della riproduzione sono così simili tra uno stadio fono e l’amplificatore di testa di un registratore che uno stadio fono può essere facilmente modificato per la riproduzione del nastro. Ci sono due curve di equalizzazione primarie in uso oggi, IEC e NAB. IEC è predominante in Europa e NAB in Nord America. Queste curve differiscono leggermente, quindi se riproduci un nastro registrato con la curva NAB con equalizzazione IEC, sentirai acuti leggermente attenuati e bassi non altrettanto bassi. Al contrario, la riproduzione di un nastro IEC con equalizzazione di riproduzione NAB risulterà in un leggero aumento dei bassi e degli acuti. Alcune macchine, ma non tutte, offrono un’equalizzazione della riproduzione selezionabile. I nastri messi in vendita indicheranno se sono stati registrati con la curva di equalizzazione IEC o NAB. Il circuito per la curva IEC è più semplice, uno dei motivi per cui IEC è considerato migliore rispetto a NAB.
Movimentazione del nastro e manutenzione della piattaforma
La prima cosa da sapere sulla gestione dei nastri è che i nastri devono essere conservati “in coda”. Ciò significa che la fine della registrazione è sul bordo esterno della bobina. Un nastro che è stato memorizzato senza coda viene posizionato sul lato di avvolgimento (destra) della macchina e riavvolto prima della riproduzione. Per la conservazione, il pezzo di nastro che pende dalla bobina deve essere fissato alla flangia della bobina con un breve pezzo di nastro adesivo a bassa aderenza appositamente realizzato per questo scopo. Il nastro blu indica che il nastro è stato archiviato esaurito; burocrazia significa che il nastro è archiviato a testa aperta. Perché il nastro dovrebbe essere conservato senza coda invece che senza testa? Un fenomeno chiamato “print-through” fa sì che il campo magnetico su uno strato di nastro magnetizzi parzialmente lo strato contro cui viene premuto nel pacco avvolto attorno alla bobina. Nei casi più gravi, puoi sentire la stampa come un “fantasma” di un segnale, in particolare se c’è un passaggio silenzioso in cui si verifica la stampa. Se il nastro viene memorizzato a testa aperta, la stampa avviene prima del segnale registrato, rendendolo molto più udibile. L’archiviazione di tails-out non riduce il print-through, ma il print-through viene mascherato più facilmente quando si verifica dopo, anziché prima, il segnale desiderato.
I nastri sono meglio conservati in un ambiente a temperatura costante e bassa umidità. Tienili lontani da forti campi magnetici, compresi gli altoparlanti con i loro potenti magneti. È una buona idea mettere il nastro guida in testa al nastro. Questo nastro di plastica non magnetico consente di maneggiare il nastro per infilare il trasporto senza dover maneggiare il nastro stesso. Il nastro leader può anche essere inserito tra le tracce per facilitare la ricerca dell’inizio dei brani. Avrai bisogno di un blocco di giunzione, una lama di rasoio e un nastro di giunzione appositamente realizzati per questo scopo. Una buona fonte per questi prodotti è spliceit.com.
Tutte le parti del percorso del nastro che vengono a contatto con il nastro devono essere pulite regolarmente, ogni ora di riproduzione, a seconda della formulazione del nastro. Parte dell’ossido sul nastro “sparge”, lasciando un deposito marrone sui tenditori, sulle testine, sull’argano e sul rullo pressore. Un cotton fioc imbevuto di alcol farà il trucco, ma non dovresti usare alcol sul rullo pressore in gomma, che lo farà seccare. Tieni i cotton fioc e la soluzione detergente proprio accanto alla macchina e prendi l’abitudine di pulire rapidamente e regolarmente il percorso del nastro e le testine.
Le testine del nastro e le parti metalliche nel percorso del nastro accumulano un magnetismo residuo che deve essere rimosso con uno smagnetizzatore per testine del nastro, chiamato anche “de-gausser”. Il magnetismo residuo sulle testine del nastro e sulle parti metalliche cancellerà gradualmente le alte frequenze dal nastro. È necessario prestare estrema attenzione quando si avvicina uno smagnetizzatore a un registratore. Lo smagnetizzatore deve essere acceso e spento ben distante (diversi piedi) dalla macchina, altrimenti l’improvviso e potente impulso di accensione o spegnimento può magnetizzare permanentemente le parti metalliche vicine. Dopo essere stato acceso a distanza dalla macchina, lo smagnetizzatore viene spostato molto, molto lentamente sulle tendine metalliche, sulle guide del nastro e sulle testine, quindi allontanato dalla macchina molto lentamente prima di essere spento. L’idea è di randomizzare gradualmente i domini magnetici fino a quando il risultato netto non è magnetizzazione.
Come funziona il nastro
Il nastro è costituito da un materiale in poliestere su cui è fissato un materiale magnetico tramite un raccoglitore. Il materiale magnetico è solitamente ossido di ferro, ruggine. Ogni particella discreta di ossido di ferro è chiamata “dominio” e può essere magnetizzata da una forza magnetica applicata, nel nostro caso dalla testina del disco. Ogni dominio ha un orientamento magnetico nord-sud o sud-nord. Quando i domini vengono magnetizzati casualmente, il nastro non ha segnale e si dice che sia smagnetizzato. Quando molti domini hanno lo stesso orientamento magnetico, il nastro viene magnetizzato. Un segnale audio codificato magneticamente ha un modello variabile di orientamento magnetico all’interno dei domini che cambia polarità in un preciso analogo del segnale audio.
Il nastro magnetico mostra una significativa non linearità nel trasferimento del flusso magnetico dalla testina del disco al nastro. Poiché un livello di segnale molto piccolo e gradualmente crescente viene applicato al nastro dalla testina di registrazione, il nastro rimane non magnetizzato fino a quando il livello del segnale raggiunge una certa soglia in cui il nastro inizia a magnetizzarsi in modo lineare. In questa regione lineare, il flusso magnetico rimanente sul nastro (“ritentività”) è direttamente proporzionale alla forza magnetica applicata. Continua ad aumentare il livello del segnale, tuttavia, e il nastro diventa di nuovo non lineare: un aumento della forza magnetica applicata provoca poco o nessun magnetismo aggiuntivo sul nastro. Questa condizione, in cui tutti i domini sono magnetizzati nello stesso orientamento magnetico, è chiamata “saturazione”. La saturazione è accompagnata dalla compressione della gamma dinamica del segnale insieme a un aumento della distorsione armonica, principalmente la seconda e la terza armonica. È un processo graduale che è relativamente benigno dal punto di vista sonoro e abbastanza comune. Al contrario, un codificatore audio digitale sovraccaricato produce un orribile suono “scricchiolio” non appena l’encoder esaurisce i bit e le parti superiori delle forme d’onda vengono appiattite. L’impostazione dei livelli di registrazione per i registratori analogici e digitali richiede quindi approcci molto diversi. È interessante notare che esistono plug-in per workstation digitali che imitano, con DSP, il calore e la delicata compressione della saturazione del nastro analogico, che molti artisti e ingegneri trovano euforico e musicale.
La saturazione non può essere superata, ma la non linearità a livelli di segnale molto bassi sì. La soluzione è il “bias”, un segnale AC ad altissima frequenza che viene miscelato con il segnale audio e registrato su nastro. In pratica, il bias è un’onda sinusoidale ad altissima frequenza (tipicamente 100–150 kHz) aggiunta a dieci volte l’ampiezza del segnale audio. Oltre a ridurre il rumore e la distorsione, il bias espande notevolmente la gamma di ampiezza su cui il nastro magnetico è lineare. È la polarizzazione che consente di registrare su nastro livelli di segnale molto bassi, anche segnali che si trovano al di sotto del rumore di fondo del nastro. È giusto dire che la registrazione su nastro magnetico non esisterebbe come la conosciamo senza pregiudizi. Il bias viene regolato per la specifica formulazione del nastro prima della registrazione; non devi preoccuparti durante la riproduzione.
I registratori a nastro e la registrazione su nastro magnetico sono degni di un trattamento lungo un libro. Ho colpito solo l’essenziale in questo primer e spero che ti aiutino a capire i registratori e ti incoraggino a fare il passo successivo verso il massimo nella riproduzione della musica in casa.
Il post An Open-Reel Tape Primer è apparso per la prima volta su The Absolute Sound .
