4.1 - Gravação Analógica

A gravação analógica caracteriza-se por registar o som da fonte sonora como um sinal contínuo no tempo. Nesta secção abordamos os mais importantes exemplos de gravação analógica que são a gravação no disco vinil e a gravação em K7 (exemplo específico da gravação em fita magnética).

4.1.1 - VINIL

Funcionamento da leitura

Quando uma cassete master (cassete que contém a informação a partir da qual vão ser feitas as outras cópias) é lida num deck, a saída do sinal é alimentada para uma consola que vai moldar a textura da superfície do disco. Os sinais eléctricos são convertidos no movimento mecânico de uma agulha e cortados na superfície de laca que reveste o disco. À medida que a plataforma giratória roda a uma velocidade angular constante tal como 33 1/3 ou 45 RPM, a agulha move-se gradualmente para mais perto do centro do disco, cortando uma espiral contínua na superfície de disco.  

O sistema da gravação usado para discos estereofónicos é o sistema de 45/45. A agulha de gravação move-se no sulco do disco, formando um ângulo de 90 graus com a superfície do disco, de modo a que cada parede do sulco forme um ângulo de 45 graus com a vertical. Os sinais esquerdos do canal estão cravados na parede interna do sulco (virada para a zona mais interior do disco), e os sinais direitos do canal estão na parede exterior (virada para a zona mais exterior do disco). O movimento da agulha encontra-se em fase, de modo que um sinal, qual se realiza na fase em ambas os canais (um sinal mono ou um sinal centrado entre os dois canais), produz um movimento lateral do sulco. (Fig.8-A); quando o movimento da agulha se encontra desfasado (informação da diferença do canal) os sinais produzem o movimento vertical, i.e., mudanças na profundidade do sulco (Fig.8-B).

Fig.7 – O sinal do canal esquerdo está marcado perpendicularmente à parede interior do sulco do disco, enquanto que o sinal do canal direito, encontra-se marcado perpendicularmente à parede exterior do sulco do disco.

                               (A) em fase                                                           (B) desfasados

Fig.8 – Movimentação do sulco em gravação estéreo. A linha a traço contínuo corresponde ao sulco sem modulação.

Funcionamento da gravação

Para explicarmos o funcionamento da gravação de discos de vinil iremos aqui abordar a máquina da marca alemã Neumann, VMS-70. Esta máquina grava de discos de vinil e os seus principais componentes são o gira-discos, a base de corte do disco (lathe bed) e o respectivo patim deslizante, o computador de controlo do pitch (velocidade e consequente deformação no tom melódico dos sons do sinal) e de controlo da profundidade, e também a cabeça de corte.

Fig.9 – A máquina de gravação de discos de vinil, VMS-70, da Neumann

O gira-discos é muito pesado para que possa reduzir as variações da velocidade devido ao movimento do disco (efeito flywheel). A sua velocidade é controlada por um motor especial, que elimine pulsações de alta-frequência e barulho devido à gravação. A cabeça de corte traduz os sinais eléctricos aplicados que lhe são aplicados, no movimento mecânico da agulha da gravação. A agulha move-se gradualmente em uma linha recta para o centro

do disco enquanto a plataforma giratória roda, criando um sulco espiral na superfície do disco.  Este movimento é conseguido unindo a cabeça de corte a um patim de deslizamento, que é controlado por sua vez por um parafuso que dirige o patim de deslizamento numa espiral que se chama a “lathe bed”, a base de corte do disco. A velocidade do movimento da cabeça de corte para o centro do disco determina o tempo de duração do lado do disco a ser cortado.

Os discos usados na máquina de gravação são de alumínio muito liso e revestido com uma película de laca, secada sob temperaturas controladas, revestido com uma segunda película, e secado outra vez. A planeza e a lisura da base de alumínio determinam a qualidade destes discos, uma vez que todas as irregularidades na sua superfície tal como furos ou pequenas elevações causarão defeitos no revestimento da laca.

Vejamos agora o funcionamento de uma cabeça de corte estéreo.

Fig.10 – Esquema simplificado de uma cabeça de corte estéreo.

A cabeça de corte estéreo consiste em:  

·        Uma agulha ligada mecanicamente a duas bobinas de “condução” (drive coils) e a duas outras bobinas de realimentação (como é visível na Fig.10, encontram-se emparelhadas uma bobina de “condução” com uma de realimentação, para cada lado da agulha, em que cada lado representa um lado do som estéreo – Left e Right). Estas bobinas são colocadas na presença de um campo magnético permanente;

·        Uma bobina de aquecimento da agulha, enrolada à volta da ponta da agulha;

·        Um íman e duas peças polares (N – S).  

Uma vez que a posição do íman permanente é fixa, a bobina move-se proporcionalmente à força do campo criado, e a agulha a ela ligada mecanicamente, mexe-se igualmente. As boninas de condução têm várias voltas e são montadas de modo a que apenas uma das bobinas consiga fornecer energia suficiente para fazer a agulha mover-se num plano de 45º para a direita ou esquerda da vertical, dependendo de qual a bobina que está a ser polarizada. Alimentando as duas bobinas com o mesmo sinal em fase, provoca um movimento na agulha, unicamente no plano horizontal, enquanto que colocando sinais desfasados nas bobinas, a agulha vai sofrer um movimento vertical. As bobinas de realimentação estão unidas ao braço da agulha e são, consequentemente, movidas sempre que a agulha se move. O movimento destas bobinas no campo magnético permanente cria um fluxo actual nelas, que traduz representação exacta do movimento da agulha. Misturando as saídas destas bobinas desfasadas com o sinal de entrada, através de realimentação negativa, obtêm-se diversas vantagens: deixa de ser necessário o uso de materiais pesados para controlar o movimento da agulha; diminui-se a distorção; reduz-se a sensibilidade da agulha a irregularidades na superfície do disco; a relação Sinal/Ruído (SNR - signal to noise ratio) diminui.  

O mais importante elemento da cabeça de gravação, a agulha de gravação, é feito de safira, devido à sua substância ser dura poder ser dimensionada para dimensões muito precisas.

(A) – Vista de lado                        (B) – Vista frontal para o lado de corte

Fig.11 – Agulha de gravação.

A safira é montada num braço de alumínio de modo que possa ser unido à cabeça de corte. A ponta da agulha de corte é posicionada com um ângulo de 90 graus, para dar forma aos sulcos do disco.

4.1.2 - FITA MAGNÉTICA (CASSETE)

A gravação em fita magnética vai ser estudada neste trabalho como o exemplo do mais corrente formato de gravação em fita magnética, a cassete. A cassete tem como mais antigo antepassado o “Telegrafone” de Poulsen, e inventado em 1898. Durante algum tempo este aparelho entrou em desuso, mas por volta dos anos 30 a gravação magnética foi retomada, e durante a 2ª Guerra Mundial foram realizados importantes desenvolvimentos na área da gravação magnética. Vão-se continuando a verificar avanços tecnológicos nesta área até que em 1965, a Philips inventa a “Compact Audio Cassette“, uma cassete com quatro pistas, e que permite 30 a 45 minutos de música estéreo em cada lado da cassete. Este modelo trata-se de uma primeira versão da vulgar cassete de áudio que usamos hoje em dia.  

A cassete é composta por uma fita magnética na qual é armazenado analogicamente o sinal que queremos gravar. A fita moderna é composta por materiais plásticos como base, e por óxidos metálicos (óxido de ferro ou dióxido de crómio) como revestimento. É nestes óxidos que fica guardada a informação, devido à magnetização de uma fina camada destes materiais que existem na superfície da fita virada para a cabeça de gravação do sistema gravador de cassetes. Nos sistemas de leitura e de gravação da cassete vamos encontrar a cabeça de leitura, a gravação e a de limpeza. A cabeça é o elemento que vai interagir com a fita da cassete, magnetizando-a no caso de uma gravação, ou sendo magnetizada por ela, caso estejamos a ler a cassete. Este elemento é composto por um toro de material ferromagnético, no qual encontramos uma pequena folga, de tal modo que quando a cassete estiver a ser gravada, o fluxo nessa folga possa magnetizar a porção da fita que se encontra junto à cabeça de gravação.

Fig.12 - Fluxo do campo magnético num anel de material ferromagnético com uma folga

Pensemos agora no anel como um íman em ferradura com os seus pólos nas extremidades da folga. Assim sendo os pólos serão alternados sempre que a polaridade do sinal da cassete variar de sinal. Suponhamos que estamos perante um sinal de frequência muito elevada na cabeça de gravação, que a folga da cabeça é estreita e que a velocidade da fita é elevada, o que implica que será mais fácil para a fita “passar” completamente pela folga. Posto isto o sinal de alta-frequência ficará registado na fita, pois caso estas condições não se verificassem, a polaridade do anel toroidal variaria demasiado depressa para uma baixa velocidade na fita, ou seja, o sinal positivo do topo da onda sinusoidal induzido na fita será anulado pela seguinte cava da onda, e uma vez que a fita não tem velocidade suficiente para a rápida variação do sinal na cabeça de gravação, a onda sinusoidal induziria um pico do sinal e uma cava do sinal, quase na mesma zona da fita magnética. Resumindo, num bom sistema de gravação em cassete pretende-se que uma rápida velocidade da fita e uma cabeça de gravação estreita.

Para percebermos melhor o sistema de gravação de cassetes vejamos o seu diagrama de blocos, na figura seguinte.

Fig.13 – Diagrama de blocos de um circuito electrónico de gravação de cassetes

A primeira coisa a fazer na gravação consiste em realizar uma amplificação de tensão, de modo a que distinga o sinal do microfone do ruído existente na captação do sinal. A fase seguinte é a pré-acentuação, representada por um quadrado. Neste bloco, distorce-se o sinal de modo a compensar os efeitos da ranhura da cabeça de gravação, nas altas-frequências do sinal. O bloco de pré-acentuação é seguido por um outro andar amplificador, muitas vezes designado por andar driver. Ao contrário do primeiro bloco, este não aumenta muito a tensão do sinal, mas pode forçar a corrente do sinal a passar através das bobinas da cabeça de gravação, de tal modo que, para a mesma quantidade de tensão de sinal a diferentes frequências, passe a mesma quantidade de corrente nas bobinas da cabeça de gravação (tem que contrair a não linearidade da impedância da bobina). O oscilador é um bloco separado, fornecendo uma corrente alternada de alta-frequência para uma cabeça de limpeza separada, e alimentando igualmente uma tensão muito inferior, à cabeça de gravação de modo a actuar como polarização (garante a existência de fluxo remanescente na fita da cassete). A cabeça de limpeza tem como objectivo desmagnetizar a fita antes de esta voltar a ser magnetizada com o sinal a gravar. Essa magnetização é obtida induzindo um sinal de muito alta-frequência na fita da cassete, o que vai impossibilitar a cassete de armazenar a forma de onda sinusoidal, ficando apenas uma tensão nula. O bloco de filtragem impede que o sinal de polarização volte ao amplificador driver, onde a polarização não é desejada.

Vejamos agora também o diagrama de blocos do sistema de leitura de cassetes:

Um deck cassetes conterá apenas estes andares          |

Fig.14 – Diagrama de blocos de um circuito electrónico de leitura de cassetes

A figura 9 mostra o diagrama de blocos para um leitor de cassetes. O sinal fraco é agora fornecido pela cabeça de reprodução, e deve ser conduzido a um amplificador de tensão antes de poder ser utilizado. Depois de amplificado, o sinal deve ser equalizado, de modo a compensar o efeito da cabeça de reprodução do sinal gravado. Após o sinal estar equalizado, haverá uma secção de controlo, contendo os controlos de volume e possivelmente de graves, médios e agudos. No caso dos decks de cassetes, termina aqui o circuito de leitura, mas um gravador que possua altifalante deverá igualmente dispor de um ou (em estéreo) dois amplificadores de potência. Este amplificador servirá para que o sinal tenha energia suficiente para activar o altifalante.

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