Perekam Analog – Pendahuluan
Kebutuhan menyimpan gelombang suara telah menghasilkan peemuan berbagai sistem perekam. Salah satunya adalah perekam analog, yang hingga saat ini masih digunakan di beberapa studio rekaman. Meskipun sistem perekam ini telah menjalani perubahan tak terhitung selama masanya, prinsip-prinsip dasarnya tetap sama dan begitu pula dengan penggunaannya. Mesin-mesin ini telah berevolusi menjadi teknologi digital, tapi tetap penting untuk melihat cara kerjanya karena sistem ini memiliki prinsip yang masih menjadi referensi untuk rekaman.
Fungsi
6.2.1 Prinsip perfungsian
Tujuannya adalah mampu menyimpan informasi yang merepresentasikan gelombang suara dan memungkinkan reproduksi suara tersebut. Kita umpamakan gelombang yang perlu kita simpan sebagai suatu gelombang sinusoid sederhana sebagai contoh meski prinsip ini bisa diterapkan untuk gelombang yang lebih kompleks. Kita asumsikan gelombang tersebut sudah ditangkap oleh mikrofon dan dikonversi menjadi sinyal elektrik. Head dari perekam memiliki induktansi yang dilalui arus dari mikrofon. Pita magnetik terbuat dari berbagai bahan yang akan kita lihat lebih lanjut nanti. Saat ini kita memusatkan perhatian pada satu lapisan pita tertentu yang terdiri dari ribuan partikel magnetik, masing-masing bersifat polar yaitu memiliki kutub positif dan negatif. Ketika pita bergulung di atas head, induktansi mempolarisasikan partikel sehingga menggerakkan partikel-partikel tersebut ke arah sesuai dengan polaritas arus.
Pada gambar berikut kita dapat melihat untuk sinyal sinusoid partikel magnet dipaksa berputar ke arah tertentu saat semi-gelombang positif dan pada arah berlawanan ketika semi-gelombang negatif.
Gambar 6.1 Magnetisasi pita magnetik
Jadi disposisi partikel pada pita termagnetisasi mewakili informasi yang kita butuhkan untuk merekonstruksi sinyal asli. Ketika tahap reproduksi, head yang berbeda berkontak dengan pita magnet dan menginduksikan arus ke induktansi yang terdapat pada head. Arus terinduksi ini, ketika teramplifikasi secara memadai oleh loudspeaker, mereproduksi gelombang yang tersimpan pada fase rekaman.
Kriteria Proyeksi
Kecepatan konstan pita: karakteristik ini penting agar tidak terjadi variasi pada kandungan frekuensi dibandingkan dengan suara aslinya. Jika pita bertambah cepat, variasi polaritas arus terinduksi terjadi lebih cepat sehingga menghasilkan frekuensi lebih tinggi daripada yang terkandung dalam sinyal asli. Jika pita melamban, hal yang sebaliknya terjadi.
Penggunaan level rekaman yang tepat: adalah sangat penting untuk merekam menggunakan level yang cukup tinggi untuk mengatasi suara detaran. Detaran terjadi karena ketika partikel tidak termagnetisasi, mereka tersebar secara acak dan sebagian memiliki arah yang sama meski seharusnya tidak terdapat medan magnet sedikit pun akibat keacakan tersebut. Ini menghasilkan suatu arus yang meskipun kecil tetap terdengar sebagai suara detaran di latarbelakang. Juga penting untuk tidak merekam pada level yang berlebihan agar tidak terjadi distorsi. Distorsi terjadi karena jumlah partikel yang terkandung dalam setiap unit pita terbatas sehingga bila terjadi arus yang berlebihan, jumlah partikel magnetik tidak cukup untuk mereproduksi intensitas yang sama. Dengan kata lain setelah semua partikel terkumpul pada arah yang sama, polarisasi lebih lanjut tidak dapat terjadi sehingga menghasilkan distorsi.
Keketatan konstan pita: ini dibutuhkan untuk memastikan agar pita tidak melebar sehingga karakteristik fisik, dan juga sinyal yang tersimpan, tidak berubah.
Minimisasi gerakan lateral dari pita: gerakan lateral dari pita dapat mengubah secara acak jumlah permukaan yang terpapar kepada head sehingga mengubah kualitas reproduksi.
Minimisasi pemakaian dan keausan pita: beberapa pertimbangan tertentu digunakan dalam pembuatan perekam analog profesional. Sebagai contoh suatu perekam 2-track profesional memiliki:
Tension reel: fungsinya untuk mengkompensasi variasi tegangan pita ketika berjalan.
Guide: mencegah gerakan lateral dari pita.
Tape lifter: digunakan ketika perekam diam (berhenti) atau ketika fast-forward dan rewind.
Capstan
Pinch roller: mempertahankan kecepatan jalan pita se-konstan mungkin.
Mode Fungsi
Perekam analog profesional memiliki 3 head, satu untuk reproduksi, satu untuk merekam, dan satu untuk menghapus. Penghapusan perlu karena merekam pada pita yang sudah digunakan menciptakan suatu efek memori dan mencegah kelancaran magnetisasi baru.
Ketiga head tersebut beserta fungsinya adalah:
Erase head (penghapusan), menghapus sinyal yang terekam dan mengatur ulang partikel magnet secara acak
Sync head (rekaman), bekerja dalam mode rekaman pada beberapa track dan dalam mode repro di track yang lain. Hal ini memungkinkan melakukan overdubbing.
Repro head (reproduksi), dirancang untuk reproduksi sinyal. Ketika merekam, monitoring sebaiknya dilakukan menggunakan sync head, sedangkan untuk mengendalikan kualitas suara rekaman ketika tahap reproduksi gunakan repro head.
Ada tiga mode fungsi untuk recorder, bergantung kepada operasi yang dibutuhkan. Ketiga mode berikut adalah:
Input mode
Mode ini digunakan ketika tahap awal rekaman dimana pemasangan level dilakukan. Dalam diagram kita dapat melihat bagaimana sinyal input memasuki sync head (dan karenanya dapat direkam meski pada tahap ini belum terjadi karena belum memungkinkan untuk mendengar apa yang sedang direkam ke pita) dan bagaimana kopi dari sinyal dikirim ke output untuk monitoring.
Gambar 6.2 Input mode
Repro mode
Mode ini digunakan pada tahap reproduksi. Kita dapat melihat bagaimana sinyal output datang langsung dari repro head sehingga dapat direproduksi dengan kualitas sangat tinggi. Konfigurasi ini ideal untuk mixdown (mixing) namun jarang digunakan untuk rekaman. Dalam diagram kita dapat melihat bagaimana sinyal input mencapai recording head juga sehingga memungkinkan operasi ini berlangsung. Namun, kesenjangan fase antara recording head dan repro head menyulitkan reproduksi real-time dari sinyal yang terekam.
Gambar 6.3 Repro mode
Sync mode
Dalam kasus ini hanya sync head yang digunakan (yang bila kita ingat, mampu mereproduksi beberapa track dan merekam yang lain pada saat yang sama). Ini memungkinkan overdubbing dilakukan.
Gambar 6.4 Sync mode
Tabel 6.1 Kecepatan putaran pita magnetik
Kecepatan pita (ips, inches per second) | Penggunaan |
17/8 | Perekam kaset. Dukungan analog yang paling buruk yang tersedia |
33/4 | Perekam studio portabel |
71/2 | Perekam analog semi-profesional |
15 | Perekam 2-track profesional/ perekam 24-track semi profesional |
30 | Perekam 24-track profesional |
Tabel 6.2 Perekam analog
| Lebar (inci) | Aplikasi | Track | Arah | Penggunaan |
| 1/8” | Perekam kaset Studio portabel | 4 4-8 | 2 1 | Amatir Demo |
| 1/4” | ATR ATR MTR | 4 2 4-8 | 2 1 1 | Amatir Semi-pro Amatir |
| 1/2” | ATR MTR | 2 8-16 | 1 1 | Pro ATR Semi-pro |
| 1” | MTR MTR MTR | 8 16 24 | 1 1 1 | Pro Semi-pro Semi-pro |
| 2” | MTR MTR MTR | 16 24 32 | 1 1 1 | Kualitas maksimum MTR standar industri Pro MTR |
ATR (Analogue ribbon recorder): mengidentifikasi perekam 2-track analog
MTR (Multitrack recorder): mengidentifikasi perekam analog multi-track
Partikel Magnet
Permukaan pita magnetik dipenuhi oleh partikel magnetik. Kita telah melihat bagaimana partikel magnetik bergerak bergantung kepada arah medan magnetik yang dihasilkan recording head. Kita juga telah melihat bagaimana orientasi ini menghasilkan medan magnet yang kemudian diubah menjadi sinyal listrik oleh repro head. Karakteristik partikel merupakan parameter yang esensial ketika mengevaluasi kualitas dari pita magnetik. Prinsipnya adalah bahwa semakin kecil partikelnya, semakin akurat reproduksi dari suara yang terekam.
Bentuk dari partikel juga merupakan parameter penting: partikel dengan bentuk yang iregular memiliki lebih banyak jarak diantara partikel sehingga meyisakan banyak ruang kosong. Ini mengakibatkan peningkatan suara detar latarbelakang. Sekarang kita lihat pada jenis-jenis material yang digunakan dan karakteristiknya:
Oksida besi (FeO2). Partikel yang terbuat dari material ini termasuk yang terbesar (0,7 μm) dan memiliki bentuk yang iregular. Seperti yang dikatakan sebelumnya, hal ini mengakibatkan suara detaran.
Kromium Dioksida (CrO2). Partikel ini lebih kecul daripada oksida besi tetapi memiliki bentuk yang lebih reguler sehingga memungkinkan kepadatan partikel yang lebih tinggi. Ini juga berarti respon yang lebih baik terhadap frekuensi tinggi.
Logam. Partikel sangat kecil (0,2 μm). Ini berarti ketepatan yang tinggi meski dibutuhkan medan magnet yang lebih besar untuk memagnetisasi pita.
Kuantitas Karakteristik Magnet
Berikutnya kita akan melihat kuantitas fisik yang mendeskripsikan berbagai aspek terkait dengan magnet untuk lebih memahami bagian-bagian berikutnya.
Medan magnet. Teori medan magnet tidak akan dibahas pada kursus ini. Cukuplah mengatakan bahwa medan magnet adalah medan gaya yang diukur dalam Weber (Wb).
Polarisasi. Ini adalah gaya yang diberikan oleh suatu medan magnet pada partikel magnet di pita. Partikel-partikelnya mensejajarkan dirinya dengan arah medan magnet yang diberikan.
Remnance. Ini adalah jumlah magnetisasi yang tersisa pada pita setelah suatu medan magnet diberikan. Laju remnance dalam hubungannya dengan variasi medan magnet dideskripsikan pada diagram yang disebut dengan diagram histeresis.
Penjenuhan pita. Ini terjadi ketika medan magnet yang diberikan kepada pita telah mempolarisasikan semua partikel magnet yang ada sehingga remnance tidak bisa lebih besar lagi.
Koersivitas. Kuantitas medan magnetik yang dibutuhkan untuk menghapus pita magnet yang telah jenuh.
Fluksivitas. Jumlah medan magnet yang dapat disimpan dalam satu pita. Diukur dalam nWb/m (nanoWeber per meter).
Karakteristik Transfer Pita Magnetik
Sebelum termagnetisasi, partikel magnet diam di tempat dan membutuhkan sejumlah tertentu energi awal untuk mengatasi inersia (partikel-partikel ini sungguh tidak ingin diganggu). Namun, setelah partikel mulai bergerak, mereka mengikuti sinyal magnetik dengan baik hingga titik kejenuhan. Diagram berikutnya memperlihatkan karakteristik transfer umum dari pita magnetik dan tingkah lakunya ketika suatu medan magnetik diterapkan kepadanya.
Gambar 6.5 Karakteristik transfer pita magnetik
Grafik menunjukkan medan magnet yang diberikan pada X-axis, dan remnance (kuantitas magnetisasi yang telah ditransfer ke pita) pada Y-axis. Bentuk grafik ini bervariasi bergantung kepada frekuensi tetapi tingkah lakunya cenderung sama dengan yang ditunjukkan pada diagram. Ketika kita menerapkan medan magnetik yang lemah, kita berada pada zona non-linear. Ini berarti selama medan magnet tetap rendah, partikel tidak mengalami polarisasi sehingga tetap diam dikarenakan gaya inersianya. Jika kita meningkatkan medan magnet kita memasuki zona kejenuhan, dimana semua partikel pada pita telah terpolarisasi sehingga remnance tetap konstan. Jelas, fenomena yang sama terjadi sebaliknya dengan medan magnet negatif (suara terdiri dari kompresi dan rarefaksi).
Siklus Histeresis
Semua material magnetik yang dikenakan medan magnet bereaksi menurut suatu pola yang dideskripsikan dengan siklus histeresis. Setiap material dengan karakteristik magnet memiliki diagramnya sendiri yang mendeskripsikan tingkah lakunya. Grafik berikut menunjukkan siklus histeresis umum:
Gambar 6.6 Siklus histeresis
A: semua partikel sejajar pada posisi acak
B: pita mengalami kejenuhan positif
C: magnet residual (remnance), pita bergerak menjauhi head r
D: ketiadaan magnet pada pita
E: pita mengalami kejenuhan negatif
F: magnet residual negatif
Br: remnance
Hc: koersivitas, kuantitas medan magnet yang dibutuhkan untuk menghapus pita yang telah jenuh
X-axis memberikan medan magnetik yang diterapkan pada material magnetik (dalam kasus kita, partikel magnet pada pita), Y-axis memberikan remnance. Untuk mendapatkan gambaran lebih jelas mengenai laju magnetisasi, kita umpamakan suatu medan magnet sinusoid diterapkan kepada pita magnetik pada frekuensi tertentu. Grafik berikut menunjukkan sinusoid dimana ditunjukkan titik-titik A, B, C, dst yang berkorespondensi dengan fase yang sama pada diagram histeresis yang selanjutnya akan kita analisa satu demi satu.
Gambar 6.7 Medan magnet yang diterapkan kepada pita
Kita mulai dari titik A yang menunjukkan ketiadaan magnetisasi. Pada kedua diagram terdapat amplitudo sebesar 0. Ketika medan magnetik ditingkatkan dicapai titik B pada sinusoid. Pada siklus histeresis kita melihat reaksi non-linear dari partikel magnetik yang mengikuti gaya yang diterapkan hingga mencapai titik B dimana pita mengalami kejenuhan. Sekarang kita kurangi gaya yang diterapkan dan mengembalikannya ke 0 (titik C). Disini kita memperhatikan tingkat remnance tidak mencapai 0 seiring dengan gaya tetapi pita mempertahankan sejumlah kemagnetannya. Inilah karakteristik khas dari pita magnetik: mampu mengingat magnetisasi bahkan setelah gaya magnetnya sudah tidak ada lagi. Semakin turun pada jalur sinusoid, kita memperhatikan bahwa untuk mengembalikan remnance kembali ke 0 kita butuh menerapkan medan magnetik negatif. Kemudian kita mencapai titik D dimana remnance tidak ada. Jika kita meningkatkan jumlah medan magnetik negatif lebih lanjut hingga mencapai titik E, terjadi kejenuhan negatif. Jika kita mengurangi jumlah medan magnetik negatif kita mencapai titik F (pada titik F terjadi kekurangan medan magnetik), yang dikarakterisasikan oleh remnance negatif. Selanjutnya kita tingkatkan medan magnetik sehingga berhasil membatalkan magnetisasi pita (titik G) dan mengembalikannya ke kejenuhan. Semakin siklus histeresis mirip dengan bujur sangkar (remnance tinggi ketika tidak ada medan magnet yang diterapkan) semakin bagus kualitas pita.
Histeresis Pita Magnet Yang Bergerak
Ketika pita magnetik termagnetisasi kita perlu mempertimbangkan pergerakan pita itu sendiri. Ketika suatu bagian dari pita termagnetisasi oleh recording head, pita langsung bergerak menjauh dari head. Jadi, gaya magnet yang diterapkan kepada bagian pita tersebut berkurang seiring semakin jauh dari head. Dengan mengurangi gaya magnet yang diterapkan, siklus histeresis berkontraksi hingga akhirnya ambruk pada titik 0.
Gambar 6.8 Histeresis pita magnet bergerak
Ini berarti jika pita tidak bergulung dengan cepat, efek histeresis menghapus magnetisasi begitu magnetisasi diterapkan. Oleh karena itu kecepatan gulungan pita yang cepat meminimasi fenomena yang tidak diinginkan ini.
Arus Bias
Frekuensi tinggi mengandung energi lebih sedikit sehingga lebih sulit mempolarisasikan partikel pada pita. Ini terjadi ketika partikel belum bergerak sehingga membutuhkan energi yang lebih besar untuk mengalahkan inersianya agar menggerakkan partikel dari keadaan diam. Solusi terhadap fenomena ini adalah menerapkan energi magnetik pada saat partikel sudah dalam keadaan bergerak sehingga memudahkan polarisasinya. Untuk melakukan ini, kita menambahkan suatu arus bias kepada sinyal yang ingin kita rekam. Arus bias adalah arus dengan kandungan frekuensi tinggi yang melebihi daya dengar telinga manusia dan cukup kuat untuk menggerakkan partikel. Diagram berikut menunjukkan sinusoid dengan penambahan arus bias, dan sinyal yang dihasilkan dikirim ke recording head.
Gambar 6.9 Arus bias
Gambar berikut menunjukkan sudut pandang yang berbeda bagaimana arus bias menggerakkan sinyal suara dan memindahkannya ke zona linear pita.
Gambar 6.10 Arus bias dan karakteristik transfer pita magnetik
Arus bias bisa menjadi solusi yang efisien untuk menghapus pita magnetik. Jika kita menerapkan arus bias menggunakan daya magnet paling kuat (dengan menghindari kejenuhan), partikel pada pita terpolarisasi semuanya sehingga mengeliminasi informasi yang berhubungan dengan magnetisasi sebelumnya.
Pemasangan
Pada bagian ini kita melihat berbagai operasi yang terjadi secara periodis untuk mempertahankan multitrack recorder berada dalam kondisi yang bagus.
Mesin-mesin ini memiliki rangkaian listrik dan bagian mekanis yang perlu dikalibrasi dengan teliti agar mendapatkan reproduksi suara seakurat mungkin. Biasanya kalibrasi bagian elektrik dilakukan dengan menerapkan sinusoid 1 kHz dengan amplitudo 0 Vu kepada input line (nilai tegangan efektif dari 0 Vu pada mesin-mesin tertentu dinyatakan oleh pembuatnya). Sinyal uji ini dilewatkan melalui rangkaian internal yang telah dikalibrasi dan diset pada 0 Vu. Sinyal kemudian disalurkan ke output recorder dan dimonitor di input mixer. Setelah ini selesai dilakukan, kita kemudian merekam pada pita uji coba yang fluksivitasnya bervariasi dan pada berbagai variasi kecepatan yang tersedia. Sekali lagi, rangkaian harus sudah dikalibrasi sehingga sinyal input dan output berada pada 0 Vu. Arus bias juga dikalibrasi agar tidak menjenuhkan pita. Terakhir, perbedaan fase antara head disesuaikan dengan menerapkan square wave pada masing-masing head dan memeriksa outputnya pada osiloskop. Square wave disesuaikan fasenya dengan mengkalibrasi posisi setiap head.
Seperti yang telah dikatakan, selain kalibrasi elektrik, juga ada kalibrasi mekanik yang perlu dilakukan. Posisi head yang salah bisa memunculkan distorsi ketika berkontak dengan pita magnetik.
1. Ketinggian
Semua head harus memiliki ketinggian yang sama; bila tidak sinyal bisa terekam pada satu zona dari pita, tetapi ketika reproduksi head melakukan kontak dengan zona yang berbeda (lebih tinggi atau rendah) yang menghasilkan hilang sinyal yang nyata.
Gambar berikut menunjukkan penyesuaian ketinggian yang salah antara repro head dan recording head:
Gambar 6.11 Ketinggian
2. Zenith
Sudut head bisa menghasilkan distribusi tekanan yang tidak merata pada pita:
Gambar 6.12 Zenith
3. Pembungkusan
Jika head terlalu ke depan dibandingkan dengan posisi pita, pita dapat membungkus head secara berlebihan:
Gambar 6.13 Pembungkusan
4. Azimuth
Sudut head terhadap pita. Axis head harus tegak lurus betul dengan arah pita:
Gambar 6.14 Azimuth
Untuk menerapkan semua pertimbangan operasi ini membutuhkan pengalaman dan keahlian. Niat dari penjelasan ini adalah untuk membuat pembaca menyadari bahwa kualitas suara ditentukan oleh banyak faktor, termasuk beberapa yang mungkin tampak tidak penting. Pada akhirnya, komitmen yang menyeluruh kepada setiap detail ini memberikan hasil yang bagus secara keseluruhan dan memuaskan untuk praktisi dan pendengar.
6.12 Pertimbangan Terakhir
Karena perekam analog dapat menjanjikan kualitas yang tinggi, maka masih banyak aplikasi profesional yang menggunakan sistem analog. Namun, sistem ini juga memiliki kelemahannya, dan untuk memastikan hasil berkualitas tinggi, dibutuhkan beberapa pertimbangan yang mahal:
1. Gulungan kecepatan tinggi: kecepatn pita proporsional terhadap kuantitas partikel magnetik yang lewat dibawah recording head setiap unit waktunya. Semakin tinggi kecepatan, semakin besar jumlah partikel magnetik, sehingga memungkinkan reproduksi sinyal yang lebih akurat.
2. Lebar pita: untuk alasan yang sama, semakin lebar pita, semakin banyak partikel yang terlibat dalam menyimpan sinyal elektrik. Disini kita berbicara tentang multitrack recorder dimana setiap track mendapatkan satu bagian tertentu dari pita.
3. Sistem pereduksi kebisingan: salah satu efek yang paling tidak diinginkan dari pita magnetik adalah suara kebisingan latarbelakang akibat partikel yang memiliki orientasi yang acak, bahkan setelah magnetisasi pita terjadi. Suara kebisingan ini berkurang semakin meningkatnya kecepatan pita karena sifat magnetisasinya (siklus histeresis). Namun, pada kecepatan tertinggi sekalipun, kebisingan masih bisa terdengar sehingga dibutuhkan sistem pereduksi suara.
Kelemahan utama dari sistem pendukung magnetik adalah:
Keausan seiring berlalunya waktu: sifat dari pita magnet cenderung berkurang seiring waktu, sehingga menghambat penggunaan sistem analog untuk arsip penyimpanan yang permanen.
Kalibrasi kontinyu perekam: telah kita lihat bagaimana rapuhnya rancangan dari perekam analog dan kalibrasi terus-menerus yang dibutuhkannya.
Dimensi media magnetik yang dibutuhkan: karena kecepatan gulungannya yang tinggi, suatu reel 18 inci (format yang umum digunakan) bertahan selama 30 menit. Karena lebarnya yang berukuran 2 inci, untuk merekam setengah jam musik, dibutuhkan reel yang sangat besar (khususnya bila kita bandingkan dengan media penyimpanan suara yang lainnya).
Meski tingginya biaya dan kelemahan yang lain, perekam analog masih digunakan di studio rekaman terbaik di seluruh dunia karena kualitasnya yang sangat tinggi.