Ekko på lydbånd

Af Oluf Engelstoft

(Det vil være en god ide først at læse artiklen Lydbåndteknik1!)

1. Generelt. Lydbånd har en til tider generende egenskab: Kraftigt indspillede steder på båndet kopierer sig til nabovindingerne på båndspolen og kan derfor undertiden høres svagt i baggrunden som båndekko under afspilningen. Foruden at virke generende ved musik, kan det nærmest ødelægge dramatik. "Det store skrig" mister unægteligt sin virkning, når det forinden kan høres flere gange svagt i baggrunden! Fænomenet kaldes også for Kopieffekt og Afsmitning.

2. Ekkoets opståen  og udvikling. For- ekkoerne dannes i det øjeblik, det netop indspillede, kraftige sted på båndet lander på opsamlespolen, så magnetfeltet fra stedet kan brede sig gennem nabovindingerne. Bag-ekkoerne dannes et ad gangen ved hver yderligere vinding på spolen. For- og bag- ekkoer er ikke lige kraftige, fordi kopieringsvejen er forskellig, se fig. 1, som viser den nærmeste vinding på hver side af vindingen med det kraftige signal på opsamlespolen. Indspilningen er (som normalt) foretaget med oxydlaget vendende indad, altså mod spolemidten til venstre, og indspilningszonen svarer til Fig. 4, eks. 2 i Lydbandteknik3. Ved højere og høje frekvenser hører afspilningshovedet kun, hvad der foregår i oxydlagets yderste µm, så kopieringsafstanden bliver i praksis basislag + oxydlag for den indre, men kun basislag for den ydre vikling. Den indre vikling (med for- ekko) får derfor den laveste kopierende feltstyrke og derfor også det laveste ekko. Omvendt med den ydre vikling (med bag- ekko), hvor afstanden jo kun er basislagets tykkelse. Forskellen mellem for- og bagekko er ca. 3 dB med NP- bånd.

Ovenstående gælder som nævnt for opsamlespolen. Rollerne byttes om ved at spole båndet tilbage på afviklespolen. (Her bliver  for- ekkoet det kraftigste, alt sammen under forudsætning af, at oxydlaget vender indad på spolen). Optagelsen opbevares altså af hensyn til båndekkoet bedst i fremspolet tilstand. Anderledes når oxydlaget (som i hvert fald med de første Magnetophoner) vender udad. Her er det bedst at gemme båndet tilbagespolet, så undgår man også en tidsrøvende omspoling inden afspilningen.

Det er vigtigt at tilføje, at båndekkoet stiger (eksponentielt) med tiden, selv ved korrekt arkivering, men ikke nødvendigvis lige hurtigt, afhængig af båndtypen. Væksten angives ved vækstkonstanten (antal dB pr. fordoblet lagertid, f.eks. 0,3). Bånd med ekstra lavt ekko efter kort tid (24 timer) har gerne en stor vækstkonstant og kan derfor "overhale" et andet bånd med dårligere 24- timers ekko efter f.eks. 25 år se fig. 2. Båndet a på figuren foretrækkes derfor til langtidsarkivering!

Ekkoets udvikling i tidens løb afhænger også af temperaturen, mekaniske påvirkninger og - især - fremmede magnetfelter. Stigende temperatur fremmer ekkodannelsen, mekaniske påvirkninger (som omspoling på båndmaskinen) får ekkoet til at falde lidt, og brumfeltet fra f.eks.en nettransformator kan få ekkoet til at stige kraftigt. Fremmede magnetfelter - lige fra jordens DC- magnetfelt - er i det hele taget et problem, og de må dæmpes med effektive µmetalskærme.

3. Ekkosletning. Ekkosignalet er ikke indspillet med nogen villet form for bias, og sidder faktisk normalt ret "løst" i oxydlaget og kan derfor påvirkes (dæmpes) ved forskellige tiltag, f.eks. en omspoling, men ikke ret meget. Danmarks Radio anvendte i en årrække en speciel ekkosletter i forbindelse med (gen)udsendelse af gamle hørespil, gerne indspillet på Scotch 111A. Princippet er vist på Fig. 3. Båndmaskiner som Lyrecs TR2 og TR4 har en faststående teflonrulle i forbindelse med båndstrammeren ("Vippegøjen"). Rullen er påklæbet et lille stykke specialband (AGFA PER 555) med oxydlaget udad, indspillet ved meget højt niveau (og 2 kHz sinustone, 38,1 cm/s). Rullen monteres således, at båndet med hørespillet passerer tæt forbi og derpå fjerner sig fra specialbåndet, se detaljer på Fig. 3. Det kørende bånd møder derfor et vekselfelt fra båndets sinustone, som stiger brat og derpå klinger ud p.g.a. den øgede afstand - i realiteten et slettefelt. Båndekkoet dæmpedes herved 6 - 8 dB uden at påvirke den egentlige indspilning (der måltes et ganske lille diskanttab uden betydning). Ekkosletningen kan gentages ved senere genudsendelser.

Nogle båndmaskiner anvender et svagt felt fra slettehovedet som ekkosletter under afspilningen. Man tør dog dårligt tænke på konsekvenserne, hvis noget svigter (og det er der jo meget, der gør i tidens løb!). Ved ovennævnte metode kan feltet ikke blive kraftigere og ødelægge noget. Andre maskiner har monterbare løsninger efter et lignende princip som Danmarks Radios.

4. Ekkoets hørbarhed. Ekkoet dannes af den magnetiske feltstyrke fra det kraftigt indspillede sted på nabovindingen, mens båndet ligger på spolen. Jo kraftigere feltstyrke, des mere ekkosignal. Man kan derfor finde ekkoets frekvensgang ved at  beregne feltstyrken fra nabovindingen som funktion af bølgelængden. Man finder et udtryk som falder af  både mod lange og korte bølgelængder med en top (maksimum) ved bølgelængden λ = 2πa, hvor a er kopieringsafstanden (her altså båndets tykkelse).
Med a = 51 µm (NP- bånd) fås det kraftigste ekko altså ved bølgelængden 320 µm.
Ved båndhastigheden 38 cm/s svarer dette til frekvensen 38/(320·10^-4)  = ca. 1200 Hz, altså i området hvor øret normalt har sin største følsomhed, se fig. 4, der også viser frekvensgangen for det andet og tredje ekko med maksimum ved lavere frekvenser p.g.a. den større kopieringsafstand. Ved den dobbelte hastighed (76cm/s) ligger maksimum ved 2400 Hz, altså også i området med  stor ørefølsomherd. Sænkes båndhastigheden med det samme bånd derimod til  9,5 cm/s, rykker kopimaksimum ned til ca. 300 Hz og ekkoet høres derfor næsten ikke på grund af ørets lave følsomhed hér. Skiftes  fra NP- bånd til det tynde tripleplay (TP-)bånd, rykker maksimum atter i vejret til ca. 850 Hz ved 9,5 cm/s!  Ekkoets hørbarhed kompliceres yderligere af, at forskellige oxydlag kan have forskellig ekkofølsomhed. Et studiebånd som BASF LGR 30P har lav følsomhed for ekko, men et "amatør"-oxydlag som det på et TP- bånd har nok en væsentlig højere følsomhed (men er til gengæld vel bedre på andre punkter - f.eks.i form af en spejlblank overflade til gavn for  gengivelsen af højere frekvenser ved ganske lave båndhastigheder, altså ved ganske korte bølgelængder).

5. Hvor gemmer oxydlaget ekkoet?  I Lydbåndteknik1 beskriver vi lydbåndets oxydlag ved en idealiseret, forenklet model med en population af fejlfri, nåleformede partikler, som hver især udgør et magnetisk domæneområde - lige efter lærebogen. Denne model levner ikke megen plads til forklaring af ekkofænomenet. Indspilningen er meget stabil, selv om man naturligvis kan forestille sig, at enkelte partikler står på grænsen til at "klappe om", og så gør det under påvirkningen af  det svage ekkofelt fra nabovindingen. Et  sådant signal sidder lige så "fast" som selve indspilningen, og faktisk viser en lille del af ekkoet sig kun at kunne fjernes ved at slette hele indspilningen! Man må antage, at populationen af partikler i oxydlaget også indeholder et "bundfald" af  afvigende (defekte) partikler, som lader sig påvirke af selv svage felter m.v. fra omgivelserne. Men da partiklerne er så letpåvirkelige, kan man altså også for en tid modvirke den uheldige påvirkning ved en passende behandling (ekkosletning).

Mængden af uheldige partikler i oxydlaget afhænger bl.a. af fremstillingsprocessen. Man kan forestille sig, at jo mere man maler oxydpulveret (op til flere dage i kuglemøller) for at gøre det så homogent og fri for klumper som muligt (lav modulationsstøj og høj niveaukonstans), des mere øges indholdet af defekte ("knækkede") partikler og dermed ekkofølsomheden. Man kan ikke få al ting på én gang!

6. Hvordan måles båndekko?  Kort fortalt måles ved rumtemperatur (20º C), 1000 Hz og 24 timers lagertid (og evt. fordoblinger heraf for at finde vækstkonstanten). Et slettet bånd lægges på opsamlesiden, spoles lidt tilbage og indspilles ved 38 cm/s og 514 nWb/m med et antal 1000 Hz impulser lidt kortere end et båndomløb og 10 omløb imellem hver, efterfulgt af en 1000 Hz niveautone (i ca. 30 sekunder), og båndet efterlades på opsamlespolen under kontrollerede forhold. Afspilningen sker "baglæns" (altså niveautonen først), og ekkoet bestemmes relativt til niveautonen for nogle få impulser med en niveauskriver, evt. gennem et 1/3 oktav filter. Der måles kun én gang på hver impuls, så skal der måles igen senere, køres først forbi de allerede benyttede.