Grabación magnética

Nociones de la grabación magnética.

Principios del magnetismo El magnetismo es una manifestación energética natural utilizada desde hace milenios, como en las brújulas chinas y griegas. Sin embargo, su estudio científico inició en el siglo XVII con William Gilbert, quien investigó la magnetita (Fe₃O₄), un óxido de hierro con propiedades magnéticas. Gilbert postuló que la Tierra funciona como un imán gigante, sentando las bases para el desarrollo del magnetismo moderno.

Figura 1. Campo magnético de corriente continua.

Campo magnético

Un campo magnético se extiende entre los polos de un imán. En electroimanes, un flujo magnético es generado al circular corriente eléctrica por una bobina, concentrándose entre los polos, denominado entrehierro.

• La fuerza magnetizante o coercividad (H) se mide en Oersted, mientras que el flujo magnético (B), también llamado inducción magnética, se mide en Gauss.
• La relación entre H y B se representa gráficamente en una curva B-H, que muestra cómo varía el magnetismo en función de la fuerza aplicada (Figuras 2.A y 2.B).

Fig. 2 - Curva B-H

El comportamiento magnético no es lineal debido a la histéresis. Al aplicar una fuerza magnetizante (H), el magnetismo (B) no regresa a cero al retirarla, generando un magnetismo remanente (Br). La curva de histéresis (Figura 3) ilustra esta resistencia del material a ser magnetizado o desmagnetizado.

Para eliminar el magnetismo residual, es necesario aplicar una fuerza coercitiva negativa (Hc). Esta propiedad es clave en sistemas de grabación donde se manipula la polarización magnética de materiales.

Fig. 3 - Curva de Histéresis

El cabezal magnético, compuesto por una bobina y un núcleo ferromagnético, genera un campo magnético variable al pasar corriente eléctrica. La cinta magnética, recubierta de óxidos ferromagnéticos (Fe₂0₃ , Fe₃0₄ y otros), recibe estos campos y los retiene gracias al magnetismo remanente.

• Para evitar distorsiones debido a la curva de histéresis, se aplica una polarización previa. La polarización continua se considera obsoleta porque afecta la relación señal/ruido. En su lugar, se usa una polarización alterna de alta frecuencia (30–100 kHz en audio) que mejora la fidelidad y reduce la distorsión (Figura 8).

El cabezal de reproducción detecta los patrones magnéticos grabados y los convierte en señales eléctricas que se amplifican y procesan. Para borrar una grabación previa, se aplica una señal alterna decreciente que neutraliza los cristales magnéticos en la cinta (Figura 9).

Fig. 5 - Rango útil de la curva de Histéresis

Las cintas magnéticas son un medio versátil para grabar audio, video y datos informáticos. Su estructura incluye un soporte plástico (PVC o Mylar) recubierto con partículas magnéticas finas.

• Las propiedades magnéticas, como la remanencia y la coercividad, determinan la calidad de la grabación. Una remanencia alta mejora las frecuencias altas, mientras que una coercividad elevada mejora las frecuencias bajas (Figura 7).
• La uniformidad de las partículas magnéticas es crucial para reducir el ruido y mejorar la relación señal/ruido.

Grabación magnética en videograbadores

Fig. 6 - Grabacion magnética de señales .

La grabación de señales de video presenta desafíos adicionales debido a la necesidad de:

1. Ampliar el rango de frecuencias.
2. Reducir interferencias entre pistas adyacentes.
3. Aumentar la relación señal/ruido.

1. Magnetización longitudinal:

   • Utilizado en grabaciones de audio.
   • Las cabezas aplican el campo magnético paralelo a la dirección de la cinta (Figura 10.B).

2. Magnetización transversal:

   • Utilizada inicialmente en video.
   • Aplica el campo magnético perpendicular al movimiento de la cinta (Figura 10.A).

3. Grabación helicoidal:

   • Utilizada en videograbadores modernos.
   • La cinta se desplaza en un patrón diagonal a través de cabezas rotativas, creando pistas helicoidales (Figura 12). Este método optimiza la capacidad de almacenamiento y la calidad de la señal al combinar una velocidad relativa alta con una velocidad longitudinal baja.

Optimización en grabación de video

Fig. 7 - Relación entre magnetismo remanente, fuerza coercitiva y frecuencia.

1. Tamaño del entrehierro:
   • La frecuencia máxima grabada depende del tamaño del entrehierro del cabezal. A mayores frecuencias, se requiere un entrehierro reducido (Figura 11).
2. Posición azimutal:
   • Para evitar interferencias entre pistas adyacentes, se ajusta el ángulo del entrehierro de las cabezas grabadoras a ±6° (Figura 13).

Aunque las cintas magnéticas han sido reemplazadas en gran parte por tecnologías digitales, siguen utilizándose en:

• Conservación de archivos históricos debido a su durabilidad.
• Estudios de grabación de música por su sonido cálido y natural.
• Almacenamiento de datos a largo plazo, como en copias de seguridad.

La grabación magnética ha revolucionado la tecnología moderna, permitiendo el desarrollo de sistemas de almacenamiento y reproducción que transformaron industrias enteras.

Fig. 8 - Distorsión de la señal grabada sin polarización .

Fig. 9 - Borrado de la señal grabada

Fig. 10 - Grabación transversal y longitudinal .

Fig. 11 - Relación entre longitud de onda y entrehierro.

Fig. 12 - Grabación helicoidal .

Fig. 13 - Eje del entrehierro con un ángulo de 90 grados con respecto al eje transversal de las pistas

La grabación magnética, basada en los principios del magnetismo y la histéresis, ha sido una herramienta crucial en la evolución tecnológica. Desde las primeras aplicaciones en audio hasta su optimización en sistemas de video, su impacto ha sido fundamental en el desarrollo de tecnologías de almacenamiento. A pesar de su declive frente a sistemas digitales, su precisión, durabilidad y adaptabilidad la mantienen relevante en áreas específicas.

La grabación magnética analógica, aunque ha sido en gran parte reemplazada por tecnologías digitales, aún encuentra uso en nichos específicos y contextos particulares debido a sus características únicas. Detallamos aquí los usos actuales más relevantes:

• Estética sonora: Muchos productores y músicos prefieren el sonido "cálido" y característico de las grabaciones analógicas, especialmente en el uso de cintas magnéticas.
• Grabadoras multipista: Se utilizan para registrar pistas individuales en cintas, otorgando una calidad sonora difícil de replicar con grabaciones digitales.
  Ejemplo: Bandas de géneros como rock, jazz y música indie utilizan cintas analógicas para capturar un sonido más natural.

• Restauración de películas antiguas: Películas antiguas grabadas en cintas magnéticas son digitalizadas y restauradas para preservar el contenido original.
• Efectos especiales y edición: Algunos cineastas independientes experimentan con el uso de grabadoras analógicas para lograr efectos visuales y sonoros únicos.

• Muchas instituciones y archivos mantienen material grabado en cintas magnéticas debido a:
  • La necesidad de conservar grabaciones antiguas.
  • La durabilidad de las cintas magnéticas bajo condiciones controladas.
• Cintas magnéticas de bobina abierta y cassettes de audio aún albergan entrevistas, discursos y música antigua.

• Demostraciones prácticas: En cursos de ingeniería de sonido, electrónica y telecomunicaciones, se utilizan dispositivos analógicos (grabadoras de cinta, magnetófonos) para enseñar los principios básicos de:
  • Grabación y reproducción magnética.
  • La relación entre señales analógicas, frecuencias y bandas magnéticas.

• Artistas y creadores utilizan grabadoras de cinta para:
  • Manipulación creativa del audio mediante la alteración de la velocidad, reversión del sonido, loops y otros efectos.
  • Crear obras artísticas donde lo analógico se convierte en un medio de expresión único.

• Aunque ha sido casi completamente reemplazada por sistemas digitales, en algunas estaciones de radio de baja potencia o en comunidades rurales aún se usan grabadoras de casetes para programas o anuncios.

• Existe una revalorización de equipos vintage, como grabadoras de cinta, reproductores de cassettes y magnetófonos de carrete.
• Muchos entusiastas del audio coleccionan y restauran estas tecnologías por su valor histórico y nostálgico.

• Magnetófonos de bobina abierta (Reel-to-reel): Para grabaciones de alta fidelidad.
• Casetes de audio: Portátiles y accesibles para aplicaciones personales.
• Cintas multipista (como en grabadoras de 4, 8 o 16 pistas): Usadas en estudios de música.

Aunque la grabación magnética analógica está obsoleta en la mayoría de los usos convencionales, continúa siendo valorada por su calidad sonora, durabilidad, y aplicaciones prácticas en nichos artísticos, históricos y educativos. Además, su estética sonora "única" le asegura un lugar en la cultura retro y experimental.