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Articulo de referencia

Tipos y formulaciones de cintas de casete compacto

Diferencias en el color de las cintas adhesivas más comunes, de arriba abajo: cintas de ferrita, ferricobalto, dióxido de cromo y casetes de partículas metálicas. Muescas estand...

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Diferencias en el color de las cintas adhesivas más comunes, de arriba abajo: cintas de ferrita, ferricobalto, dióxido de cromo y casetes de partículas metálicas.
Muescas estandarizadas para la selección automática de cinta. De arriba abajo: Tipo I (y Tipo III), Tipo II, Tipo IV

Los casetes compactos de audio utilizan cinta magnética de tres tipos principales que difieren en sus propiedades magnéticas fundamentales , el nivel de polarización aplicado durante la grabación y la constante de tiempo óptima de la ecualización de reproducción . Las especificaciones de cada tipo fueron establecidas en 1979 por la Comisión Electrotécnica Internacional (IEC): Tipo I (IEC I, cintas "férricas" o "normales"), Tipo II (IEC II o cintas "cromadas"), Tipo III (IEC III, ferricromo o ferrocromo) y Tipo IV (IEC IV o cintas "metálicas"). El "Tipo 0" era una designación no estándar para los primeros casetes compactos que no se ajustaban a las especificaciones de la IEC.

Para cuando se introdujeron las especificaciones, el Tipo I incluía formulaciones de óxido férrico gamma puro , el Tipo II incluía formulaciones de óxido de ferricobalto y cromo(IV) , y el Tipo IV incluía cintas de partículas metálicas, las de mejor rendimiento, pero también las más caras. Las formulaciones de cintas de doble capa de Tipo III, desarrolladas por Sony y BASF en la década de 1970, nunca lograron una presencia significativa en el mercado.

En la década de 1980, las líneas entre los tres tipos se difuminaron. Panasonic desarrolló cintas metálicas evaporadas que podían adaptarse a cualquiera de los tres tipos IEC. Las cintas de partículas metálicas se clasificaron como Tipo II y Tipo I, mientras que las formulaciones de ferricobalto se clasificaron como Tipo I. A finales de la década, el rendimiento de las mejores cintas de ferricobalto Tipo I (superférricas) se aproximaba al de las cintas Tipo IV; el rendimiento de las cintas Tipo I de gama básica mejoró gradualmente hasta el final de la producción de casetes compactos. [ 1 ]

Presupuesto

Coercitividad y remanencia indicadas en la envoltura de un casete "profesional" (TDK AM, ca. 1995). Estos son valores típicos para un casete microférrico.
MOL, SOL, ruido de polarización y rango dinámico marcados en la envoltura de un casete superferrítico (TDK AR, década de 1990). Los valores se aproximan a los límites de la tecnología de cintas férricas.
Curvas de respuesta en frecuencia de una cinta de casete típica que muestran los efectos de diferentes ajustes de polarización (según Roberson [ 2 ] ).

Propiedades magnéticas

La grabación magnética se basa en el uso de materiales ferrimagnéticos o ferromagnéticos duros . Estos requieren campos magnéticos externos fuertes para magnetizarse y conservan una magnetización residual sustancial después de que se retira el campo magnetizante. [ 3 ] Dos propiedades magnéticas fundamentales, relevantes para la grabación de audio, son:

  • La remanencia de saturación limita el nivel máximo de salida e, indirectamente, el rango dinámico de las grabaciones de audio. [ 4 ] La remanencia de las cintas de audio, referida al ancho de cinta de un cuarto de pulgada, varía desde aproximadamente1100 G  para cintas férricas básicas a3500  G para cintas tipo IV; [ 5 ] se anunció la remanencia del casete JVC tipo IV de 1986.4800  G . [ 6 ]
  • La coercitividad es una medida del flujo magnético externo necesario para magnetizar la cinta, y un indicador del nivel de polarización necesario. La coercitividad de las cintas de audio varía desde350 Oe  a1200  Oe . Las partículas de alta coercitividad son más difíciles de borrar, polarizar y grabar, pero también menos propensas a pérdidas de alta frecuencia durante la grabación, y a interferencias externas y autodesmagnetización durante el almacenamiento. [ 5 ] [ 7 ] [ 8 ]

Un parámetro útil para evaluar la tecnología de cintas es la relación de cuadratura de la curva de histéresis . [ 9 ] Es un indicador de la uniformidad de la cinta y su linealidad en la grabación analógica. [ 9 ] Un aumento en la relación de cuadratura retrasa la aparición de compresión y distorsión , y permite una utilización más completa del rango dinámico de la cinta dentro de los límites de la remanencia. [ 9 ] [ 10 ] La relación de cuadratura de las cintas férricas básicas rara vez supera 0,75, y la de las mejores cintas supera 0,9. [ 9 ]

Propiedades electromagnéticas

Curvas de histéresis de cintas de tipo I, CrO 2 tipo II y tipo IV. [ 11 ] En este gráfico, el rango vertical es la remanencia (magnetismo remanente), un indicador aproximado del nivel máximo de salida de grabación. El rango horizontal muestra la coercitividad : cuánto flujo se necesita para magnetizar las cintas.

Los fabricantes de cintas adhesivas a granel proporcionaron descripciones técnicas extremadamente detalladas de su producto, con numerosos gráficos y docenas de parámetros numéricos. Desde el punto de vista del usuario final, las propiedades electromagnéticas más importantes de la cinta son:

  • Niveles máximos de salida, generalmente especificados en dB en relación con el nivel de referencia cero nominal de250 nWb/m  o el 'nivel Dolby' de200  nWb/m . A menudo denominados incorrectamente niveles de grabación , estos siempre se expresan en términos de la salida de la cinta , eliminando así su sensibilidad de la ecuación. El rendimiento en frecuencias bajas, medias y agudas se caracterizaba tradicionalmente por dos parámetros relacionados pero diferentes:
    • El nivel máximo de salida (MOL) es relevante en frecuencias bajas y medias. Generalmente se especifica en 315  Hz (MOL 315 ) o 400  Hz (MOL 400 ), y su valor marca el punto en el que el coeficiente del tercer armónico alcanza el 3%. [ 12 ] Técnicamente es posible una mayor magnetización de la cinta, pero a costa de una compresión y distorsión inaceptables . Para todos los tipos de cinta, el MOL alcanza un máximo en el rango de 125 a 800  Hz, mientras que disminuye por debajo de este valor.125  Hz y superiores800  Hz . [ 13 ] La salida máxima de la cinta tipo I en40  Hz es 3 – 5  dB más bajo que MOL 400 , [ 14 ] mientras que en las cintas Tipo IV es 6 – 7  dB más bajo. [ 15 ] Como resultado, las cintas férricas manejan la música con graves pronunciados con aparente facilidad en comparación con las costosas cintas metálicas. Se suponía que las formulaciones de cintas de doble capa Tipo III (IEC III, ferricromo o ferrocromo) permitirían grabar frecuencias graves más profundamente en la capa férrica, mientras que las frecuencias altas se mantenían en la capa superior de óxido de cromo.
    • En las frecuencias agudas, el cabezal de reproducción no puede reproducir de forma fiable los armónicos de la señal grabada. [ 16 ] Esto hace imposibles las mediciones de distorsión; en lugar de MOL, el rendimiento de alta frecuencia se caracteriza por el nivel de salida de saturación (SOL), generalmente especificado en10  kHz (SOL 10k ). [ 16 ] Una vez que la cinta alcanza el punto de saturación, cualquier aumento adicional en el flujo de grabación en realidad disminuye la salida por debajo de SOL. [ 16 ]
  • El nivel de ruido, generalmente entendido como el ruido de polarización (silbido) de una cinta grabada con señal de entrada cero, reproducida sin reducción de ruido, ponderada A y referida al mismo nivel que MOL y SOL. La diferencia entre el ruido de polarización y el ruido de una cinta virgen es un indicador de la uniformidad de la cinta. Otro tipo de ruido importante, pero rara vez cuantificado, es el ruido de modulación, que aparece solo en presencia de una señal grabada y que no puede ser reducido por los sistemas de reducción de ruido Dolby o dbx. [ 17 ]
  • El rango dinámico , o relación señal-ruido , se entendía generalmente como la relación entre el nivel de ruido de polarización ponderado A y el nivel de ruido de polarización ponderado A. [ 16 ] [ 18 ] El audio de alta fidelidad requiere un rango dinámico de al menos 60-65 dB ;  las mejores cintas de casete alcanzaron este umbral en la década de 1980, eliminando al menos parcialmente la necesidad de utilizar sistemas de reducción de ruido. El rango dinámico es la propiedad más importante de la cinta. Cuanto mayor sea el rango dinámico de la música, más exigente será la calidad de la cinta; por otro lado, las fuentes de música muy comprimidas pueden funcionar bien incluso con cintas básicas y económicas. [ 8 ]
  • La sensibilidad de la cinta, referida a la de una cinta de referencia IEC y expresada en dB, se medía habitualmente en315  Hz y10  kHz . [ 19 ]
  • Estabilidad de la reproducción en el tiempo. Las cintas de casete de baja calidad o dañadas son notoriamente propensas a las interrupciones de señal, que son absolutamente inaceptables en el audio de alta fidelidad. [ 19 ] Para cintas de alta calidad, la estabilidad de la reproducción a veces se agrupa con el ruido de modulación y la fluctuación de velocidad en un parámetro de suavidad integral. [ 20 ]

El rango de frecuencia, en sí mismo, suele ser poco importante. A niveles de grabación bajos (−20  dB referidos al nivel nominal), todas las cintas de calidad pueden reproducir de forma fiable frecuencias de30  Hz a16  kHz , lo cual es suficiente para audio de alta fidelidad. [ 16 ] Sin embargo, a altos niveles de grabación, la salida de agudos se ve aún más limitada por la saturación. En el nivel de grabación Dolby, el límite superior de frecuencia se reduce a un valor entre8  kHz para una cinta típica de dióxido de cromo, y12  kHz para cintas metálicas; para cintas de dióxido de cromo, esto se compensa parcialmente con niveles de silbido más bajos. [ 16 ] En la práctica, la amplitud del rango de frecuencias altas no es tan importante como la suavidad de la respuesta de frecuencia de rango medio y agudo. [ 19 ]

Estándares

Una marca en un casete de dióxido de cromo pregrabado destinado a ser reproducido como Tipo I (Decca Records, década de 1980).
Logotipo de compatibilidad IEC I (BASF, 1981). Estos logotipos, promovidos por BASF y la IEC, no tuvieron éxito y pronto fueron abandonados.

La especificación original para el casete compacto fue establecida por Philips en 1962-1963. De las tres formulaciones de cinta disponibles entonces que cumplían con los requisitos de la empresa, la cinta BASF PES-18 se convirtió en la referencia original. [ 21 ] Otras empresas químicas siguieron con cintas de calidad variable, a menudo incompatibles con la referencia BASF. Para 1970, una nueva generación mejorada de cintas se estableció firmemente en el mercado y se convirtió en la referencia de facto para la alineación de grabadoras de cinta, por lo que el problema de compatibilidad empeoró aún más. [ 21 ] En 1971, el Instituto Alemán de Normalización (DIN) abordó el tema , estableciendo el estándar para cintas de dióxido de cromo. En 1978, la Comisión Electrotécnica Internacional (IEC) promulgó el estándar integral sobre cintas de casete (IEC 60094). Un año después, la IEC exigió el uso de muescas para el reconocimiento automático del tipo de cinta. [ 21 ] Desde entonces, los cuatro tipos de cintas de casete se conocieron como IEC I, IEC II, IEC III e IEC IV. [ 21 ] Los números siguen la secuencia histórica en la que se comercializaron estos tipos de cintas y no implican su calidad relativa ni su propósito previsto. [ 22 ]

Una parte integral de la familia de estándares IEC 60094 es el conjunto de cuatro cintas de referencia IEC. Las cintas de referencia de tipo I y tipo II fueron fabricadas por BASF, las cintas de referencia de tipo III por Sony y las cintas de referencia de tipo IV por TDK . [ 23 ] A diferencia de las cintas de consumo, que se fabricaron de forma continua a lo largo de los años, cada cinta de referencia se fabricó en un único lote de producción por la fábrica aprobada por la IEC. [ 23 ] [ 19 ] Estos lotes se hicieron lo suficientemente grandes como para satisfacer la necesidad de la industria durante muchos años. [ 23 ] Una segunda tirada era imposible, porque los químicos no podían replicar la formulación del tipo de cinta de referencia con la precisión adecuada. [ 23 ] De vez en cuando, la IEC revisó el conjunto de referencias; la revisión final tuvo lugar en abril de 1994. [ 19 ] La elección de las cintas de referencia y el papel de la IEC en general han sido objeto de debate. Meinrad Liebert, diseñador de pletinas de casete Studer y Revox , criticó a la IEC por no hacer cumplir las normas y por quedarse rezagada con respecto al mercado en constante cambio. [ 24 ] En 1987, Liebert escribió que, si bien el mercado se dividía claramente en subtipos distintos e incompatibles de "alta gama" y "barata gama", la IEC intentaba en vano seleccionar un escurridizo "promedio de mercado"; mientras tanto, la industria avanzaba, ignorando referencias obsoletas. [ 24 ] Esto, según Liebert, explicaba la repentina demanda de herramientas de calibración de cinta integradas, prácticamente desconocidas en la década de 1970. [ 24 ]

Desde el punto de vista del usuario final, la norma IEC 60094 definió dos propiedades principales de cada tipo de cinta:

  • El nivel de polarización para cada tipo se estableció igual a la polarización óptima de la cinta de referencia IEC correspondiente, y a veces cambiaba cuando la IEC cambiaba las cintas de referencia, aunque la hoja de datos de BASF para la cinta Y348M, aprobada como referencia IEC Tipo I en 1994, dice que su polarización óptima es exactamente 0,0 dB de la referencia anterior (BASF R723DG). La definición de polarización de la cinta de referencia IEC es: Usando la cinta y los cabezales de referencia IEC correspondientes según la Ref. 1.1, la corriente de polarización que proporciona la relación mínima de distorsión del tercer armónico para una señal de 1 kHz grabada al nivel de referencia es el ajuste de polarización de referencia. La polarización Tipo II ('polarización alta') equivale a alrededor del 150% de la polarización Tipo I, la polarización Tipo IV ('polarización metálica') equivale a alrededor del 250% de la polarización Tipo I. [ 25 ] Las cintas de casete reales invariablemente se desvían de las referencias y requieren un ajuste fino de la polarización; grabar una cinta con una polarización incorrecta aumenta la distorsión y altera la respuesta de frecuencia. [ 26 ] Una prueba comparativa de 1990 de 35 cintas de tipo I mostró que sus niveles óptimos de polarización estaban dentro de1  dB de la referencia Tipo I, mientras que las cintas Tipo IV se desviaron de la referencia Tipo IV hasta en3  dB . [ 27 ] En la figura correspondiente se proporcionan algunas curvas típicas de respuesta en frecuencia de una platina de casete que muestran los efectos de diferentes ajustes de polarización.
  • La constante de tiempo de la ecualización de reproducción (a menudo abreviada como EQ) para cintas de tipo I es igual a120  μs , según la especificación de Philips. La constante de tiempo para las cintas de tipo II, III y IV se establece en un valor más bajo de70  μs . El propósito de la ecualización de reproducción es compensar las pérdidas de alta frecuencia durante la grabación, [ 28 ] que, en el caso de los casetes de hierro, generalmente comienzan alrededor de 1 a 1,5  kHz. La elección de la constante de tiempo es una decisión algo arbitraria, que busca la mejor combinación de parámetros conflictivos: respuesta de agudos extendida, salida máxima, ruido mínimo y distorsión mínima. [ 29 ] La atenuación de alta frecuencia que no se compensa completamente en el canal de reproducción puede compensarse con el preénfasis durante la grabación. [ 29 ] Las constantes de tiempo de reproducción más bajas disminuyen el nivel aparente de silbido (en 4  dB al bajar de 120 a70  μs ), pero también disminuyen el nivel aparente de saturación de alta frecuencia, por lo que la elección de las constantes de tiempo fue una cuestión de compromiso y debate. [ 30 ] Los niveles máximos y de saturación "duros", en términos de voltaje de salida del cabezal de reproducción, permanecen sin cambios. Sin embargo, el nivel de voltaje de alta frecuencia en la salida del ecualizador de reproducción disminuye con una disminución de la constante de tiempo. La industria y la IEC decidieron que sería seguro disminuir la constante de tiempo de las cintas de tipo II, III y IV a70  μs , porque son menos propensos a la saturación de alta frecuencia que las cintas férricas contemporáneas. [ 29 ] Muchos no estuvieron de acuerdo, argumentando que el riesgo de saturación en70  μs es inaceptablemente alto. [ 31 ] Nakamichi y Studer cumplieron con la IEC, pero proporcionaron una opción para reproducir cintas de tipo II y tipo IV utilizando elAjuste de 120  μs y filtros de preénfasis coincidentes en la ruta de grabación. Se aplicó un preénfasis similar en las duplicadoras de casetes de dióxido de cromo pregrabados; aunque cargados con cinta de tipo II, estos casetes estaban empaquetados en carcasas de casete de tipo I y estaban destinados a ser reproducidos como cintas de tipo I. [ 8 ]

Tipo I

Históricamente, los casetes férricos o "normales" de tipo I, o IEC I, fueron los primeros, los más comunes y los menos costosos; dominaron el mercado de casetes pregrabados. [ 8 ] La capa magnética de una cinta férrica consta de alrededor del 30 % de aglutinante sintético y el 70 % de polvo magnético: partículas aciculares (oblongas, en forma de aguja) de óxido férrico gamma (γ-Fe 2 O 3 ), con una longitud de0,2  μm a0,75  μm . [ 32 ] Cada partícula de ese tamaño contiene un único dominio magnético . [ 33 ] El polvo fue y sigue siendo fabricado a granel por empresas químicas especializadas en pigmentos minerales para la industria de la pintura. [ 32 ] Las capas magnéticas férricas son de color marrón, cuyo tono e intensidad dependen principalmente del tamaño de las partículas.

Las cintas de tipo I deben grabarse con un flujo de polarización 'normal' (bajo) y reproducirse con unConstante de tiempo de 120  μs . Con el tiempo, la tecnología del óxido férrico se desarrolló continuamente, surgiendo nuevas generaciones superiores aproximadamente cada cinco años. [ 34 ] Los casetes de diferentes épocas y precios se pueden clasificar en tres grupos distintos: cintas básicas de grano grueso; cintas avanzadas de grano fino o microférricas; y cintas de ferricobalto de la más alta calidad, con partículas de óxido férrico encapsuladas en una fina capa de compuesto de hierro-cobalto. A menudo se denomina a las cintas de ferricobalto "dopadas con cobalto", sin embargo, esto es históricamente incorrecto. El dopaje con cobalto, en sentido estricto, implica la sustitución uniforme de átomos de hierro por cobalto. [ 35 ] Esta tecnología se probó para audio y fracasó, siendo superada por el dióxido de cromo. [ 22 ] Posteriormente, la industria optó por el proceso mucho más fiable y repetible de adsorción de cobalto : la encapsulación de partículas de óxido de hierro sin modificar en una fina capa de ferrita de cobalto. [ 35 ]

Las propiedades de remanencia y cuadratura de los tres grupos difieren sustancialmente, mientras que la coercitividad permanece casi inalterada en torno a380  Oe (360  Oe para la cinta de referencia IEC aprobada en 1979 [ 36 ] ). Los casetes de calidad Tipo I tienen un MOL de rango medio más alto que la mayoría de las cintas Tipo II, una atenuación de MOL lenta y suave en bajas frecuencias, pero menos margen de alta frecuencia que el Tipo II. [ 13 ] En la práctica, eso significa que las cintas férricas tienen menor fidelidad en comparación con las cintas de cromo y las cintas metálicas en altas frecuencias, pero a menudo son mejores para reproducir las bajas frecuencias que se encuentran en la música con muchos graves.

férrico básico

Casete compacto Sony C60 (1974)

Las formulaciones férricas de nivel básico están hechas de óxido férrico puro, sin modificar y de grano grueso. Relativamente grandes (hasta Las partículas de óxido de forma irregular ( 0,75 μm de longitud) tienen ramificaciones o dendritas que sobresalen; estas irregularidades impiden el empaquetamiento compacto de las partículas, reduciendo el contenido de hierro de la capa magnética y, en consecuencia, su remanencia (1300 – 1400  G) y el nivel máximo de salida. [ 37 ] La relación de cuadratura es baja, alrededor de 0,75, lo que resulta en un inicio de distorsión temprano pero suave. [ 37 ] Estas cintas, históricamente etiquetadas y vendidas como de "bajo ruido", tienen altos niveles de silbido y una sensibilidad relativamente baja; su nivel de polarización óptimo es 1–2  dB menor que el de la cinta de referencia IEC.

Este grupo también incluye la mayoría de los llamados casetes de "Tipo 0", una mezcla de cintas férricas que no cumplen con el estándar IEC ni con la especificación original de Philips. [ 25 ] [ 38 ] Históricamente, el término informal "Tipo 0" designaba los primeros casetes cargados con cinta diseñada para grabadoras de carrete a carrete. [ 25 ] En la década de 1980, muchas cintas básicas que de otro modo serían decentes y utilizables fueron efectivamente degradadas al estatus de "Tipo 0" cuando los fabricantes de equipos comenzaron a alinear sus reproductores para su uso con ferricobaltos de primera calidad (estos últimos con una sensibilidad y polarización mucho mayores). [ 38 ] En el siglo XXI, "Tipo 0" designa todo tipo de casetes de baja calidad, falsificados o inutilizables. Requieren una polarización inusualmente baja, e incluso así, solo unos pocos de ellos rinden al mismo nivel que las cintas de calidad Tipo I. [ 25 ] Una cinta de 'Tipo 0', si es que se puede usar, es incompatible con la reducción de ruido Dolby : con el decodificador Dolby activado, la cinta suena apagada, debido a su baja sensibilidad que causa graves problemas de seguimiento Dolby. [ 38 ]

Microférrico

A principios de la década de 1970, las mejoras tecnológicas graduales de la década anterior dieron como resultado la segunda generación de cintas de tipo I. Estas cintas tenían partículas altamente orientables (HOP) uniformemente en forma de aguja y de un tamaño mucho menor, alrededor de0,25  μm de longitud, de ahí el término comercial microférricos . [ 9 ] Su forma uniforme permitió un empaquetamiento muy denso de partículas, con menos aglutinante y más partículas por unidad de volumen, [ 9 ] y un aumento correspondiente en la remanencia a alrededor de1600  G. El primer microférrico (TDK SD) se introdujo en 1971, y en 1973 Pfizer comenzó a comercializar polvo microférrico patentado que pronto se convirtió en un estándar de la industria. [ 39 ] En el siglo XX, Pfizer tuvo una fuerte división de pigmentos minerales, con fábricas en California, Illinois e Indiana. En 1990 Pfizer vendió su negocio de óxido de hierro a Harrisons & Crosfield del Reino Unido. [ 40 ] El siguiente paso fue alinear partículas en forma de aguja en paralelo con las líneas de flujo generadas por el cabezal de grabación; esto se hizo mediante el flujo controlado de mezcla magnética líquida sobre el sustrato ( orientación reológica ), [ 9 ] o aplicando un fuerte campo magnético mientras el aglutinante se curaba. [ 41 ]

Los casetes microférricos típicos de la década de 1980 tenían menos silbido y al menosMOL 2  dB más alto que las cintas básicas Tipo I, a costa de un mayor paso de impresión . [ 42 ] El ruido y el paso de impresión están interrelacionados y dependen directamente del tamaño de las partículas de óxido. Una disminución en el tamaño de las partículas invariablemente disminuye el ruido y aumenta el paso de impresión. La peor combinación de ruido y paso de impresión ocurre en formulaciones altamente irregulares que contienen partículas inusualmente grandes e inusualmente pequeñas. [ 43 ] Las pequeñas mejoras continuaron durante treinta años, con un aumento gradual de la relación de cuadratura de 0,75 a más de 0,9. [ 9 ] [ 42 ] Las cintas más nuevas produjeron consistentemente una salida más alta con menos distorsión en los mismos niveles de polarización y señales de grabación de audio. [ 9 ] La transición fue suave; después de la introducción de nuevas formulaciones de cinta superiores, los fabricantes a menudo mantuvieron las más antiguas en producción, vendiéndolas en diferentes mercados o bajo designaciones diferentes y más baratas. Así, por ejemplo, TDK se aseguró de que su casete microférrico AD premium siempre estuviera por delante del microférrico D de nivel básico, al tener partículas más finas y menor ruido. [ 44 ]

Ferricobalto Tipo I

La tercera clase de cintas férricas, y la de mejor rendimiento, está compuesta de finas partículas férricas encapsuladas en una fina película. Capa de 30 Å de mezcla de cobalto - hierro , de composición similar a la ferrita de cobalto . [ 45 ] Los primeros casetes dopados con cobalto, introducidos por 3M en 1971, tenían una sensibilidad y MOL excepcionalmente altas para la época, y eran incluso comparables a las cintas de dióxido de cromo contemporáneas [ 46 ] — de ahí el nombre comercial superferrics . De las muchas tecnologías de dopaje con cobalto en competencia, la más extendida era la encapsulación a baja temperatura de óxido férrico en una solución acuosa de sales de cobalto con secado posterior a 100 – 150  °C. [ 45 ] [ 47 ] Las partículas microferric encapsuladas conservan una forma de aguja y pueden empaquetarse firmemente en capas anisotrópicas uniformes. [ 45 ] [ 47 ] El proceso se comercializó por primera vez en Japón a principios de la década de 1970. [ 48 ]

La remanencia de casetes de ferricobalto es de alrededor de1750  G , lo que resulta en aproximadamenteGanancia de 4  dB en MOL y ganancia de 2 a 3  dB en sensibilidad en comparación con las cintas básicas Tipo I; su nivel de siseo está a la par con las formulaciones microférricas contemporáneas. El rango dinámico de los mejores casetes de ferricobalto (verdaderos superférricos) es de 60 a 63  dB, y el MOL en frecuencias más bajas supera el MOL de las cintas Tipo IV. En general, los superférricos son una buena combinación con el Tipo IV, especialmente en la grabación de música acústica con un amplio rango dinámico. [ 49 ] [ 38 ] Esto se reflejó en el precio de las cintas superférricas de gama alta como Maxell XLI-S o TDK AR-X, que para 1992 igualaba el precio de las cintas metálicas de "nivel básico".

Tipo II

La TDK KR ( Krom ) fue la única cinta cromada que fabricó la compañía. Entre 1974 y 1975, tan pronto como TDK desarrolló la tecnología de ferricobalto, suspendió por completo la producción de cromo.
Todos los casetes de tipo II fabricados por TDK después de 1975 (SA, SA-X, SA-XS mostrados) eran de ferricobalto, no de cromo.

Las cintas IEC Tipo II están diseñadas para grabar con una polarización alta (150% de la normal) y reproducir con una  constante de tiempo de 70 μs. Todas las generaciones de cintas de referencia Tipo II, incluida la referencia DIN de 1971 que precedió al estándar IEC, fueron fabricadas por BASF. El Tipo II se ha conocido históricamente como " cinta de dióxido de cromo " o simplemente "cinta cromada", pero en realidad la mayoría de las cintas de casete Tipo II no contienen cromo . [ 50 ] Los "pseudocromos" (incluidos casi todos los Tipo II fabricados por los tres grandes fabricantes japoneses: Maxell, Sony y TDK) son en realidad formulaciones de ferricobalto optimizadas para los ajustes de grabación y reproducción de Tipo II. [ 50 ] [ 51 ] Una verdadera cinta cromada puede tener un olor distintivo a "lápiz de cera viejo", más específicamente, a cualquier aceite o tiza de cera que contenga pigmentos de dióxido de cromo como el amarillo de cromo , que está ausente en los "pseudocromos". Ambos tipos de cintas de tipo II tienen, en promedio, valores más bajos de MOL y SOL de alta frecuencia, y una mayor relación señal-ruido que las cintas de tipo I de calidad. [ 52 ] Esto se debe al preénfasis de rango medio y agudo aplicado durante la grabación para que coincida con la ecualización de 70  μs en la reproducción. [ 52 ]

Dióxido de cromo

A mediados de la década de 1960, DuPont creó y patentó un proceso industrial para fabricar partículas ferromagnéticas finas de dióxido de cromo (CrO₂ ) . Las primeras cintas de CrO₂ para datos y vídeo aparecieron en 1968. [ 41 ] En 1970, BASF, que se convertiría en el principal defensor del CrO₂ , lanzó su producción de casetes cromados; [ 51 ] ese mismo año, Advent presentó el primer reproductor de casetes con capacidad cromática y reducción de ruido Dolby . La combinación de la cinta de CrO₂ de bajo ruido con la reducción de ruido por compresión trajo una mejora revolucionaria a la reproducción de sonido en casete compacto, casi alcanzando el nivel de alta fidelidad . Sin embargo, la cinta de CrO₂ requirió un rediseño del circuito de polarización y ecualización de reproducción. Este problema se resolvió durante la década de 1970, [ 53 ] pero quedaron tres cuestiones sin resolver: el costo de fabricar polvo de CrO 2 , el costo de las regalías cobradas por DuPont y los efectos contaminantes de los residuos de cromo hexavalente . [ 54 ] [ 51 ]

La cinta de referencia CrO 2 , aprobada por la IEC en 1981, se caracteriza por una coercitividad de490  Oe (polarización alta) y remanencia de1650  G . [ 55 ] [ 48 ] Los casetes de CrO 2 minoristas tenían una coercitividad en el rango de 400 a550  Oe . [ 56 ] Debido a la forma muy "limpia" y uniforme de las partículas, las cintas de cromo alcanzan fácilmente una relación de cuadratura casi perfecta de 0,90. [ 48 ] [ 57 ] Los "cromos verdaderos", no modificados por la adición de aditivos o recubrimientos férricos, tienen un silbido (ruido de polarización) muy bajo y eufónico, y un ruido de modulación muy bajo en altas frecuencias. [ 58 ] [ 8 ] Los casetes de CrO 2 de doble capa tienen el menor ruido absoluto entre todas las formulaciones de audio; estos casetes generan menos ruido en4,76  cm/s que una cinta férrica en19,05  cm/s . [ 53 ] Su sensibilidad suele ser también muy alta, pero el MOL es bajo, a la par con las cintas básicas de tipo I. La cinta de CrO 2 no tolera bien la sobrecarga: el inicio de la distorsión es brusco y disonante, por lo que los niveles de grabación deben ajustarse de forma conservadora, muy por debajo del MOL. [ 58 ] A bajas frecuencias, el MOL de las cintas de CrO 2 disminuye más rápido que en las cintas de hierro o metal, de ahí la reputación de "timidez de graves". Los casetes de CrO 2 son los más adecuados para grabar música dinámica con un rico contenido armónico y niveles de graves relativamente bajos; [ 58 ] su rango dinámico es adecuado para grabar desde fuentes digitales sin comprimir [ 34 ] y para música con pasajes tranquilos prolongados. [ 8 ] Las buenas cintas de hierro pueden tener el mismo SOL de agudos o uno superior, pero las cintas de CrO 2 siguen sonando subjetivamente mejor debido al menor silbido y ruido de modulación. [ 59 ]

Ferricobalto Tipo II

Casete compacto Sony Chrome (1976)
Cassette BASF Chrome Extra II (1988)
Respuesta en frecuencia y nivel de ruido de la cinta de casete Nakamichi SX Tipo II probada con una platina de casete de dos cabezales Nakamichi 600.

Tras la introducción de los casetes de CrO₂ , las empresas japonesas comenzaron a desarrollar una alternativa libre de regalías a la patente de DuPont, basada en un proceso de dopaje de cobalto ya establecido. [ 48 ] Un aumento controlado en el contenido de cobalto provoca un aumento casi lineal en la coercitividad, por lo que se puede fabricar una cinta "pseudocromo" de tipo II simplemente añadiendo alrededor del 3 % de cobalto a una cinta de ferricobalto de tipo I. [ 35 ] Para 1974, la tecnología estaba lista para la producción en masa, y TDK y Maxell introdujeron sus "pseudocromos" clásicos (TDK SA y Maxell UD-XL), mientras que eliminaron sus líneas de cromo verdadero (TDK KR y Maxell CR). Para 1976, las formulaciones de ferricobalto eran comunes en los videocasetes , [ 60 ] y finalmente se convirtieron en la cinta de alto rendimiento dominante para casetes de audio. [ 51 ] El dióxido de cromo desapareció del mercado interno japonés , [ 51 ] aunque el cromo siguió siendo la cinta preferida para la duplicación de casetes de alta fidelidad entre los sellos discográficos. En los mercados de consumo, el cromo coexistió como un segundo plano distante con los "pseudocromos" hasta el final de la era del casete. La tecnología del ferricobalto se desarrolló continuamente: en la década de 1980, las empresas japonesas introdujeron ferricobaltos de doble capa "premium" con MOL y SOL excepcionalmente altos; a mediados de la década de 1990, TDK lanzó el primer y único ferricobalto de triple recubrimiento, el SA-XS. [ 61 ] [ 62 ]

Las propiedades electromagnéticas de los ferricobaltos de tipo II son muy similares a las de sus primos de tipo I. Debido al uso de Ecualización de reproducción de 70 μs  , el nivel de silbido es menor, pero también lo es el nivel de saturación de agudos. El rango dinámico de los ferricobaltos de tipo II, según las pruebas de 1990, se encuentra entre 60 y 65 dB. La coercitividad de 580 – 700  Oe y la remanencia de 1300 – 1550  G son cercanas a la cinta de referencia CrO 2 , pero la diferencia es lo suficientemente grande como para causar problemas de compatibilidad. [ 50 ] TDK SA era la referencia informal en Japón. Los anuncios de TDK presumían de que "más pletinas están alineadas con SA que con cualquier otra cinta", pero hay muy poca información de primera mano sobre qué cintas se usaban realmente en las fábricas. Los fabricantes japoneses proporcionaron listas de cintas recomendadas pero no revelaron sus cintas de referencia. Sin embargo, hay suficiente información indirecta que converge en TDK SA. Por ejemplo, en 1982, cuando Harman Kardon, de propiedad japonesa, envió muestras para la certificación Dolby , estas se alinearon con la referencia IEC CrO₂ . Sin embargo, las copias de producción de los mismos modelos se alinearon con TDK SA. [ 63 ] Dado que los japoneses ya dominaban los mercados de casetes y equipos de alta fidelidad, la incompatibilidad socavó aún más la cuota de mercado de los reproductores de casetes y casetes CrO₂ de fabricación europea . [ 64 ] En 1987, la IEC resolvió el problema de compatibilidad designando una nueva cinta de referencia Tipo II, la U 564 W, una cinta de ferricobalto de BASF con propiedades muy similares a las de las cintas TDK contemporáneas. Con la efímera Reference Super de 1988, incluso BASF comenzó la fabricación y venta de cintas de ferricobalto Tipo II. [ 65 ] [ 66 ]

Partícula metálica tipo II

La coercitividad de la mezcla de partículas metálicas de hierro-cobalto, precipitada a partir de soluciones acuosas, depende del contenido de cobalto. Un cambio en el contenido de cobalto del 0% al 30% provoca un aumento gradual de la coercitividad desde aproximadamente400  Oe (nivel tipo I) a1300  Oe (nivel tipo IV); las partículas de hierro-cobalto aleadas pueden alcanzar una coercitividad de2200  Oe . [ 67 ] Esto posibilita la fabricación de cintas de partículas metálicas que cumplen con los requisitos de polarización de tipo II e incluso de tipo I. [ 68 ]

En la práctica, solo Denon , Taiyo Yuden y, durante solo unos pocos años, TDK , intentaron fabricar cintas metálicas de tipo II. Estos raros y costosos casetes se caracterizaban por una alta remanencia, cercana a la de las cintas de tipo IV (2600  G ); su coercitividad de800  Oe estaba más cerca de las cintas de tipo II que de las de tipo IV, pero aún bastante lejos de la referencia de cualquiera de los dos tipos. [ 69 ] Pruebas independientes de las cintas Denon y Taiyo Yuden de 1990 las ubicaron en la cima del espectro de tipo II, si la grabadora podía soportar una sensibilidad inusualmente alta y proporcionar una corriente de polarización inusualmente alta. [ 70 ]

Tipo III

Cassette Agfa Tipo III

En 1973, Sony presentó cintas de ferricromo de doble capa con una base férrica de cinco micras recubierta con un micrón de pigmento de CrO₂. [ 71 ] [ 51 ] Los nuevos casetes se anunciaron como «lo mejor de ambos mundos», combinando el buen MOL de baja frecuencia de las cintas microférricas con el buen rendimiento de alta frecuencia de las cintas de cromo. [ 42 ] [ 22 ] La novedad pasó a formar parte del estándar IEC, con el nombre en clave Tipo III; la formulación Sony CS301 se convirtió en la referencia IEC. [ 23 ] Sin embargo, la idea no logró atraer seguidores. Aparte de Sony, solo BASF, Scotch y Agfa presentaron sus propias cintas de casete de ferricromo. [ 72 ]

Estas costosas cintas de ferricromo nunca lograron una participación de mercado sustancial, y después del lanzamiento de las cintas metálicas perdieron su exclusividad percibida. [ 51 ] [ 42 ] Su lugar en el mercado fue ocupado por formulaciones de ferricobalto menos costosas. [ 51 ] [ 42 ] Para 1983, los fabricantes de reproductores de cinta dejaron de ofrecer la opción de grabar cintas de tipo III. [ 23 ] La cinta de ferricromo permaneció en las líneas de BASF y Sony hasta 1984 [ 72 ] y 1988, [ 73 ] respectivamente.

El uso de cintas de ferrichrome se complicó por la lógica contradictoria de la reproducción de estas cintas. Oficialmente, estaban destinadas a ser reproducidas utilizandoEcualización de 70  μs . El folleto informativo que Sony incluyó en cada caja de cintas de casete de ferrichrome recomendaba que, "Si el selector tiene dos posiciones, NORMAL y CrO 2 , lo coloque en la posición NORMAL". [ 74 ] (que se aplicaecualización de 120  μs ). El folleto indica que el rango de alta frecuencia se verá realzado y que el control de tono debe ajustarse para compensar. El mismo folleto recomienda que, si el reproductor ofrece una selección de 'Fe-Cr', se seleccione esta. En los reproductores de Sony, esto selecciona automáticamenteEcualización de 70  μs . El manual de servicio del Sony TC-135SD, que fue uno de los pocos reproductores de casete que ofrecían una posición 'Fe-Cr', muestra el interruptor selector de tipo de cinta en paralelo con la selección de ecualización de ferricromo con la de dióxido de cromo (70  μs ). [ 75 ] Ni las cintas de casete de Sony ni las de BASF presentan las muescas en la superficie posterior que seleccionan automáticamenteEcualización de 70  μs en aquellas máquinas que contaban con un sistema de detección automática.

Tipo IV

Partícula metálica tipo IV

Los casetes Tipo IV de gama alta venían empaquetados en carcasas costosas y de ingeniería de precisión. La carcasa TDK MA-R (izquierda) tenía un marco rígido de aleación, mientras que la Sony Metal Master (derecha) tenía dos mitades de carcasa de cerámica y un inserto guía de cinta de cerámica.
Análisis de respuesta en frecuencia y ruido de la cinta de casete Nakamichi ZX Metal Particle Tipo IV utilizando la platina de casete de tres cabezales Nakamichi LX-5

Las partículas de metal puro tienen una ventaja inherente sobre las partículas de óxido debido a una remanencia 3 a 4  veces mayor, una coercitividad muy alta y un tamaño de partícula mucho menor, lo que resulta en valores MOL y SOL más altos. [ 76 ] [ 77 ] Los primeros intentos de hacer cinta de partículas de metal (MP), en lugar de cinta de partículas de óxido de metal , se remontan a 1946; las formulaciones viables de hierro-cobalto-níquel aparecieron en 1962. [ 56 ] A principios de la década de 1970, Philips comenzó el desarrollo de formulaciones MP para el Compact Cassette. [ 64 ] La metalurgia de polvos contemporánea aún no podía producir partículas finas de tamaño submicrométrico y pasivar adecuadamente estos polvos altamente pirofóricos . [ 78 ] [ 79 ] Aunque estos últimos problemas se resolvieron pronto, [ 78 ] los químicos no convencieron al mercado en términos de la estabilidad a largo plazo de las cintas MP; las sospechas de una degradación temprana inevitable persistieron hasta el final de la era del cassette. [ 56 ] Los temores no se materializaron, [ 56 ] y la mayoría de las cintas de partículas metálicas sobrevivieron décadas de almacenamiento tan bien como las cintas de tipo I; sin embargo, las señales grabadas en cintas de partículas metálicas se degradan aproximadamente al mismo ritmo que en las cintas de cromo, alrededor de 2  dB durante la vida útil estimada del casete. [ 80 ] [ 81 ]

Los casetes compactos de partículas metálicas, o simplemente cintas 'metálicas', se introdujeron en 1979 y pronto fueron estandarizados por la IEC como Tipo IV. [ 56 ] [ 79 ] Comparten la mismaConstante de tiempo de reproducción de 70  μs como las cintas de tipo II, y puede ser reproducida correctamente por cualquier platina equipada con ecualización de tipo II. [ 19 ] La grabación en una cinta metálica requiere cabezales magnéticos especiales de alto flujo y amplificadores de alta corriente para controlarlos. [ 19 ] [ 79 ] La cinta metálica típica se caracteriza por una remanencia de 3000 – 3500  G y una coercitividad de 1100  Oe, por lo que su flujo de polarización se establece en el 250 % del nivel de tipo I. [ 42 ] [ 56 ] [ 82 ] [ 19 ] Los cabezales tradicionales de ferrita de vidrio saturarían sus núcleos magnéticos antes de alcanzar estos niveles. Las platinas "capaces de metal" debían estar equipadas con nuevos cabezales construidos alrededor de núcleos de sendust o permalloy , o la nueva generación de cabezales de ferrita de vidrio con materiales de espacio especialmente tratados. [ 83 ]

Las cintas de partículas metálicas, en particular las cintas de doble capa de gama alta, tienen un MOL de rango medio y SOL de agudos récord, y el rango dinámico más amplio junto con la distorsión más baja. [ 84 ] Siempre fueron caras, casi exclusivas, fuera del alcance de la mayoría de los consumidores. [ 84 ] Sobresalen en la reproducción de finos matices de música acústica sin comprimir, o música con un contenido de agudos muy alto, como metales y percusión. [ 84 ] [ 8 ] Sin embargo, necesitan una platina de alta calidad y correctamente alineada para revelar su potencial. [ 84 ] [ 8 ] Las cintas de partículas metálicas de primera generación eran consistentemente similares en sus requisitos de polarización, pero para 1983 las formulaciones más nuevas se alejaron entre sí y de la cinta de referencia. [ 85 ]

Metal evaporado

A diferencia de los procesos de recubrimiento húmedo, los medios de evaporación de metal (ME) se fabrican mediante la deposición física de cobalto vaporizado o una mezcla de cobalto- níquel en una cámara de vacío . [ 86 ] No hay un aglutinante sintético que mantenga unidas las partículas; en cambio, se adhieren directamente al sustrato de cinta de poliéster . [ 86 ] [ 79 ] Un haz de electrones funde el metal fuente, creando un flujo direccional continuo de átomos de cobalto hacia la cinta. [ 86 ] La zona de contacto entre el haz y la cinta se sopla con un flujo controlado de oxígeno , lo que ayuda a la formación del recubrimiento de óxido metálico policristalino. [ 86 ] Un tambor giratorio masivo refrigerado por líquido , que tira de la cinta hacia la zona de contacto, la protege del sobrecalentamiento. [ 86 ]

Los recubrimientos de metal evaporado, junto con la ferrita de bario , tienen la mayor densidad de información de todos los medios regrabables. [ 87 ] La tecnología fue introducida en 1978 por Panasonic , inicialmente en forma de microcasetes de audio , y maduró durante la década de 1980. [ 87 ] [ 79 ] Los medios de metal evaporado se establecieron en el mercado de cintas de vídeo analógicas ( Hi8 ) y digitales ( Digital8 , DV y MicroMV ), y en el almacenamiento de datos ( Advanced Intelligent Tape , Linear Tape Open ). [ 87 ] La tecnología parecía prometedora para la grabación de audio analógico; sin embargo, las capas de metal evaporado muy delgadas eran demasiado frágiles para las pletinas de casete de consumo, los recubrimientos demasiado delgados para un buen MOL, [ 79 ] y los costos de fabricación eran prohibitivamente altos. Los casetes de metal evaporado Panasonic Tipo I, Tipo II y Tipo IV, introducidos en 1984, se vendieron solo durante unos pocos años en Japón y permanecieron desconocidos en el resto del mundo. [ 79 ]

Características de rendimiento medidas

Comparación de las respuestas de frecuencia típicas de MOL, SOL y 0 dB para cintas de casete de muestra de tipo  I, tipo  II y tipo IV. 
Gráficas de respuesta en frecuencia de algunas cintas de casete de muestra de tipo  I, tipo  II y tipo IV. 

Durante los muchos años en que los reproductores de casete fueron populares, muchas revistas de audio publicaron mediciones comparativas de las características de rendimiento de la amplia variedad de cintas diferentes que estaban disponibles en el mercado. [ 88 ] [ 89 ] [ 90 ] [ 91 ] [ 92 ] [ 93 ] [ 94 ] Estas mediciones generalmente incluían parámetros como MOL, SOL, respuesta de frecuencia a 0 dB y -20 dB con respecto al nivel Dolby, relación señal-ruido, ruido de modulación, nivel de polarización y sensibilidad. La primera figura muestra gráficos de respuesta de frecuencia para cintas de casete de muestra Tipo  I, Tipo  II y Tipo  IV que comparan su MOL, SOL y rendimiento a 0 dB.

La segunda figura muestra el rendimiento de respuesta en frecuencia de cintas de casete típicas de tipo  I, tipo  II y tipo  IV, obtenidas para varios niveles de señal de entrada diferentes, utilizando una platina de casete estéreo Pioneer CT-93 de alta calidad de la década de 1990. [ 95 ] [ 94 ] Para cada una de las tres formulaciones de cinta, las características de grabación/reproducción de la platina de casete se alinearon con la cinta de referencia IEC correspondiente, y cada cinta probada se midió con la polarización y la ecualización sin cambios desde esa posición de referencia. La respuesta en frecuencia de grabación/reproducción se probó en cuatro niveles: +6  VU, 0  VU, −10  VU y −20  VU (el nivel Dolby está marcado en +3  VU para el CT-93). Por lo tanto, estas gráficas proporcionan datos sobre la linealidad de las diferentes formulaciones de cinta tanto en niveles de grabación altos como moderados. Es interesante observar que la  cinta de tipo I muestra respuestas a +6  VU y a 0  VU que son mucho más planas que la de la  cinta de tipo II. Con una sensibilidad de +6  VU, la  cinta de tipo II muestra una compresión significativa del nivel de señal en todo el rango de frecuencias, reduciéndose a aproximadamente 2  dB de compresión de señal entre 80  Hz y 1  kHz.

En la tabla siguiente se presentan algunas características de rendimiento medidas representativas de un pequeño número de tipos de cinta disponibles comercialmente. [ 90 ] [ 88 ]

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