テープレコーダー

最も初期のオーディオテープレコーダーは、アレクサンダー・グラハム・ベルのボルタ研究所が発明し、1886年に特許を取得した非磁性・非電気式のものでした（米国特許341,214）。このレコーダーは、蜜蝋とパラフィンの溶液に浸してワックスを塗布し、片面を削ってきれいにし、もう片面を固めた幅3/16インチ（4.8mm）のワックスで覆われた紙片を使用していました。機械は頑丈な木と金属でできており、フライホイールに固定されたノブで手動で動かしました。ワックスの帯は、メインの垂直シャフトのVプーリーの上に取り付けられたプーリー（ガイドフランジ付き）の外周に沿って8インチのリールから送られ、そこで録音用または再生用のスタイラスに接触しました。テープはその後、もう一方のリールに巻き取られました。振動するマイカのダイヤフラムによって作動する鋭利な録音用スタイラスが、帯からワックスを切り取りました。再生モードでは、ゴム製の振動板に取り付けられた鈍いスタイラスが、再生された音を耳管を通してリスナーに伝えた。録音用と再生用のスタイラスは、同じ2本の支柱に交互に取り付けられており、垂直方向に調整できるため、同じ3/16インチ幅（4.8 mm）のストリップに複数の録音を刻むことができた。^{[ 1 ]}  

この機械は商業的に開発されることはなかったが、その設計は現代の磁気テープレコーダーにいくらか似ていた。ベルの協力者によって作られたテープと機械は、スミソニアン博物館の1つで調査されたが、もろくなっており、重い紙のリールは歪んでいた。機械の再生ヘッドも欠落していた。それ以外は、多少の修復を施せば、動作可能な状態にすることができる。^{[ 1 ]}

ワックステープの録音媒体は後にエジソンの ワックスシリンダーによって改良され、娯楽とオフィスでの録音の両方に使われる最初の普及した録音技術となった。しかし、ワックスシリンダーへの録音は簡単に複製できなかったため、大規模生産にはコストと時間がかかった。ワックスシリンダーは2分以上の音声を録音することもできなかったが、この問題は蓄音機ディスクによって解決された。^{[ 2 ] [ 3 ]}

フランクリン・C・グッドデールは映画フィルムをアナログ音声録音用に改良した。彼は1909年にその発明の特許を取得した。セルロイドフィルムは、エジソンの蓄音機のワックスシリンダーと同様の方法で、スタイラスで記録され再生された。特許の説明には、この機械は同じフィルムストリップに6つのレコードを並べて保存でき、それらを切り替えることができたと記載されている。^{[ 4 ]} 1912年には、同様のプロセスがヒラーのトーキングクロックに使用された。

^{1932年、 1931}年の特許出願を含む6年間の開発作業を経て、^{デトロイト}のラジオ技師マール・ダストンは、^{低コストの化学処理紙テープを使用した、音と音声の両方を録音できるテープレコーダーを開発した。 [5 ]} [6]録音プロセス中、テープは一対の電極を通過し、変調された音声信号が紙テープの表面に目に見える黒い縞として即座に刻印された。音声信号は同じレコーダーユニットからすぐに再生でき、このユニットには光電センサーも含まれており、当時のさまざまなサウンドオンフィルム技術といくらか似ていた。 ^{[ 7 ] [ 8 ]}

磁気記録は、 1878年にアメリカのエンジニア、オーバリン・スミスによって考案され^{[ 9 ] [ 10 ]} 、1898年にデンマークのエンジニア、ヴァルデマール・ポールセンによって実際に実証された^{[ 11 ] [ 12 ]}。アナログ磁気ワイヤー記録とその後継である磁気テープ記録では、記録ヘッドを一定速度で通過する磁化可能な媒体が使用される。記録される音に類似した電気信号が記録ヘッドに供給され、信号に類似した磁化パターンが誘起される。再生ヘッドは、テープからの磁場の変化を拾い上げ、それを増幅してスピーカーを通して再生するための電気信号に変換する。

最初の有線録音機は、1890年代後半にヴァルデマール・ポールセンによって発明されたテレグラフフォンでした。^{[ 13 ]} 法律やオフィスでの口述や電話録音用の有線録音機は、1920年代から1930年代にかけて、さまざまな企業（主にアメリカン・テレグラフフォン社）によってほぼ継続的に製造されました。これらの機器は、第二次世界大戦後、主に消費者向け技術として販売されました。

ワイヤー録音は、オハイオ州クリーブランドのBrush Development CompanyとArmour Institute of Technology（後のイリノイ工科大学）のArmour Research Foundationが国際的にライセンス供与した安価な設計の開発を受けて、1940年から1960年までの数十年間で広く使用されるようになった。これら2つの組織は、米国、日本、ヨーロッパの数十の製造業者にライセンスを供与した。^{[ 14 ]}ワイヤーは、1950年代の航空機用ブラックボックスボイスレコーダーの録音媒体としても使用された。 ^{[ 15 ]}

家庭用ワイヤーレコーダーは、家庭での娯楽用、または業務用オフィス録音機の安価な代替品として販売されていましたが、1946年に紙ベースのテープを使用したBK 401 Soundmirror ^{[ 16 ]}から始まった家庭用磁気テープレコーダーの開発により、ワイヤーレコーダーは徐々に市場から姿を消し、1952年までには「ほぼ市場から姿を消した」^{[ 17 ]。}

1924年、ドイツ人エンジニアのクルト・スティレは、ポウルセンワイヤーレコーダーを録音機として開発した。^{[ 18 ]}翌年、イギリスで働いていたドイツ人のルイス・ブラットナーは、スティレの装置のライセンスを取得し、磁気スチールテープに録音する機械の開発に着手した。彼はそれをブラットナーフォンと名付けた。^{[ 19 ]}テープは 幅6mm、 厚さ0.08mmで、毎秒5フィートの速度で移動し、録音時間は20分だった。

BBCは1930年9月にアベニューハウスにブラットナーフォンを設置してテストを行い、 1930年11月12日にインド円卓会議の開会式で行われたジョージ5世の演説を録音するのに使用した。音楽には適さないと考えられていたが、この機械は引き続き使用され、 1932年3月にブロードキャスティングハウスに移設され、2台目の機械も設置された。1932年9月には、 3mmテープを使用し、録音時間が32分の新型が設置された。 ^{[ 20 ] [ 21 ]} 

1933年、マルコーニ社はブラットナーフォンの権利を購入し、新たに開発されたマルコーニ・スティル録音機が1935年3月にBBCのマイダ・ヴェール・スタジオに設置された。 ^{[ 22 ]}音質と信頼性はわずかに向上したが、録音を聞いていることは依然として明らかだった。テープのループを含むリザーバーシステムが速度の安定化に役立った。テープは 幅3mmで、1.5メートル/秒で移動した 。^{[ 12 ]}

それらは扱いやすいものではなかった。リールは重くて高価で、スチールテープはまるで移動するカミソリの刃のようだと形容された。テープは特に継ぎ目で切れやすく、1.5 メートル/秒の速度では鋭利なテープの切れ端が床一面に広がる可能性があった。巻き戻しは録音の2倍の速度で行われた。^{[ 23 ]}

これらの欠点にもかかわらず、再生可能な録音を作成できる機能は有用であることが証明され、後続の方法（直接カットディスク^{[ 24 ]}やフィリップス・ミラー光学フィルム^{[ 25 ]）}が使用されるようになっても、マルコーニ・スティルスは1940年代後半まで使用され続けました。^{[ 26 ]}

今日私たちが知っている磁気テープ録音は、1930年代にドイツでBASF（当時は化学大手IG Farbenの一部）とAEGが国営ラジオ局RRGと協力して開発されました。これは、1928年にフリッツ・プフルーマーが酸化物粉末をラッカーで塗布した紙テープを発明したことに基づいています。AEGの最初の実用的なテープレコーダーは、1935年にドイツのベルリンで実演されたマグネトフォンK1でした。AEGのエドゥアルト・シューラーがレコーダーを製作し、リング状の録音・再生ヘッドを開発しました。これは、テープを破りやすい針状のヘッドに取って代わるものでした。IG Farben/BASFのフリードリヒ・マティアスは、酸化物、バインダー、裏打ち材を含む録音テープを開発しました。RRGでハンス・ヨアヒム・フォン・ブラウンミュールの下で働いていたウォルター・ウェーバーは、音質を劇的に向上させる交流バイアス技術を発見しました。^{[ 27 ]}

第二次世界大戦中、連合国は、ドイツの一部の当局者がほぼ同時に複数のタイムゾーンからラジオ放送を行っていることに気づいた。^{[ 27 ]}リチャード・H・レンジャーなどのアナリストは、これらの放送は転写であるに違いないと考えていたが、その音声品質は生放送と区別がつかず^{[ 27 ]}、その長さは16rpmの転写ディスクでも不可能なほど長かった 。^{[ a ]}ヨーロッパでの戦争の最終段階で、連合国がラジオ・ルクセンブルクから多数のドイツ製マグネトフォン録音機を鹵獲したことは大きな関心を呼んだ。これらの録音機は、現代のアナログ磁気録音の主要な技術的特徴をすべて備えており、この分野の将来の発展の基礎となった。

1940年代後半から1950年代初頭にかけての磁気テープレコーダーの開発は、Brush Development CompanyとそのライセンシーであるAmpexと関連付けられています。同様に重要な磁気テープ媒体自体の開発は、Minnesota Mining and Manufacturing (3M)社が主導しました。 1938年、SJ Begunはドイツを離れ、米国にあるBrush Development Companyに入社しました。そこで作業は続けられましたが、1940年代後半に同社が最初の消費者向けテープレコーダーであるSoundmirror BK 401を1946年に発売するまで、ほとんど注目を集めませんでした。^{[ 16 ]}その後数年間で、他のいくつかのモデルがすぐに発売されました。テープは当初、マグネタイト粉末を塗布した紙で作られていました。1947/48年に、Minnesota Mining & Manufacturing Company ( 3M )は紙の裏地を酢酸セルロースまたはポリエステルに置き換え、最初に黒色酸化物でコーティングし、後に信号対雑音比を改善し、全体的な優れた品質を向上させるために赤色酸化物（ガンマ酸化鉄）でコーティングしました。^{[ 29 ]}

アメリカの音響技師ジョン・T・マリンとエンターテイナーのビング・クロスビーは、磁気テープの商業開発において重要な役割を果たした。マリンはアメリカ陸軍通信隊に所属し、第二次世界大戦末期にパリに赴任した。彼の部隊は、ドイツの無線と電子機器についてあらゆる情報を収集するよう命じられ、その中にはドイツ軍が航空機の電気系統を無力化する手段として高エネルギー指向性無線ビームの実験を行っていたという主張の調査も含まれていた。マリンの部隊はすぐに数百台の低品質の磁気録音機を集めたが、無線ビームの噂を調査している最中にフランクフルト近郊のバート・ナウハイムにあるスタジオを偶然訪れたことが、真の成果をもたらした。

マリンはスーツケースサイズのAEG「マグネトフォン」ハイファイ録音機2台と録音テープ50巻を受け取った。彼はそれらを自宅に送り返し、^{[ 27 ]}その後2年間、機械を絶えず改良し、性能を向上させた。彼の主な目的は、ハリウッドのスタジオに映画のサウンドトラック録音に磁気テープを使用することに興味を持たせることだった。

マリンは自身の機械の公開デモンストレーションを2回行い、アメリカのオーディオ専門家の間でセンセーションを巻き起こした。多くの聴衆は、自分たちが聞いたものが生演奏ではないとは信じられなかった。幸運なことに、マリンの2回目のデモンストレーションはハリウッドのMGMスタジオで行われ、その日の聴衆の中にはビング・クロスビーのテクニカルディレクターであるマード・マッケンジーがいた。彼はマリンとクロスビーの面会を手配し、1947年6月、マリンはクロスビーに磁気テープレコーダーのプライベートデモンストレーションを行った。^{[ 27 ]}

映画と歌でトップスターだったクロスビーは、その驚異的な音質に衝撃を受け、新しい機器の巨大な商業的可能性を即座に理解した。当時、アメリカのラジオでは生放送が標準であり、主要なラジオネットワークは、比較的音質が劣るため、多くの番組でディスク録音の使用を許可していなかった。クロスビーは、年間39週間の生放送の規則性を嫌い、^{[ 27 ]}レコーディングスタジオのリラックスした雰囲気と、パフォーマンスの最高の部分を残せることを好んだ。彼はNBCに1944年から45年のシリーズをトランスクリプションディスクに事前録音させてほしいと頼んだが、ネットワークは拒否したため、クロスビーは1年間生放送のラジオから身を引いた。ABCは1946年から47年のシーズンにトランスクリプションディスクの使用を許可したが、リスナーは音質について苦情を言った。^{[ 27 ]}

クロスビーは、マリンのテープレコーダー技術を使えば、ラジオ番組を高音質で事前録音でき、しかもそのテープは何度再生しても音質の劣化がほとんどないことに気づいた。マリンはテストとして1回分の番組を録音するよう依頼され、その後、クロスビーのチーフエンジニアとして雇われ、残りの番組の事前録音を担当することになった。

1947年10月1日のクロスビーのシーズンプレミアは、アメリカで初めて磁気テープで放送された。^{[ 27 ]}彼は、ラジオ放送を事前に録音するためにテープを使用した最初のアメリカの主要音楽スターとなり、テープで商業録音をマスターした最初の人物となった。録音されたクロスビーのラジオ番組は、テープをつなぎ合わせて丹念に編集され、ラジオでは全く前例のないペースと流れが与えられた。^{[ b ]}すぐに、他のラジオ出演者もテープの高音質で放送を事前に録音できる機能を求めるようになり、録音禁止令は解除された。^{[ 27 ]}

クロスビーはカリフォルニアの電子機器会社アンペックスに自身の資金5万ドルを投資し、アレクサンダー・M・ポニアトフ（彼のイニシャルが社名の一部となった）が率いる6人規模の会社は、すぐにテープ録音技術の開発において世界をリードする存在となった。1948年に発売されたモデル200テープデッキは、マリンの改良型マグネトフォンを基に開発されたものである。^{[ 30 ] [ 31 ]}

BBCは1946年に実験的にマグネトフォン機を数台入手し、新設された第3プログラムの初期段階でドイツからのオペラ公演の録音と再生に使用した。戦後間もない時期は固定電話回線による生中継が不安定だったため、テープによる配信が好まれた。これらの機械は1952年まで使用されたが、ほとんどの作業は既存のメディアを使用して継続された。^{[ 32 ]}

1948年、EMIから新しい英国製モデル、BTR1が発売された。多くの点で不器用ではあったが、品質は良好で、マグネトフォンが入手不可能だったため、当然の選択肢となった。^{[ 33 ]}

1950年代初頭、EMI BTR 2が登場しました。これは大幅に改良された機械で、概ね好評でした。この機械は応答性が高く、すぐに高速化でき、軽いタッチの操作ボタン、前面向きのヘッド（BTR 1は背面向きのヘッドで編集が困難でした）、そして素早く簡単に細かい編集ができました。長年にわたりレコーディングルームの標準となり、1960年代末まで使用されました。^{[ 34 ]}

1963年、ビートルズはBBCでオーバーダビングによってレコーディングを強化することが許可された。BBCにはマルチトラック機器がなかったため、オーバーダビングは別のテープにコピーすることで行われた。^{[ 35 ] [ 36 ]}

テープ速度は最終的に、ブロードキャスティング・ハウスでのほぼすべての作業で15 ipsに標準化され、ブッシュ・ハウスでは音楽で15 ips、スピーチで7.5 ipsに標準化された。^{[ 32 ]}   

ブロードキャスティング・ハウスではEMI TR90とフィリップス製の機械も使用されており、フィリップス製の機械は軽量で非常に簡単かつ迅速に使用できた。^{[ 37 ]}ブッシュ・ハウスではリーバーズ・リッチ製のモデルがいくつか使用されていた。^{[ 32 ]}

Studer社の機器は1970年代までにスタジオ録音業界の標準となり、録音室やスタジオで老朽化したBTR2を徐々に置き換えていった。2000年代半ばまでには、テープはほぼ使われなくなり、デジタル再生システムに置き換えられた^{[ 38 ]}。^{[ 39 ]}

1950年代初頭の一般的な業務用オーディオテープレコーダーは、幅1/4インチ（6mm ）のテープを10 + 1 / 2インチ（27cm ）のリールに巻き付け、容量は2,400フィート（730m ）でした。当初の標準的な速度は15インチ/秒（38.1cm /秒）で、 2,400フィート（730m ）のリールで30分間の録音が可能でした。初期の業務用機器は片面リールを使用していましたが、すぐに両面リールが普及し、特に家庭用として普及しました。テープリールは金属または透明プラスチックで作られていました。          

標準テープ速度は2倍ずつ異なり、プロのオーディオ録音には15インチ/秒と30インチ/秒、家庭用オーディオファイル向け録音済みテープには7 + 1/2インチ/秒（19.1cm /秒） 、オーディオファイルおよび一般消費者向け録音（通常は7インチ（18cm ）リール）には7 + 1/2インチ/秒と3 + 3/4インチ/秒（19.1cm/秒と9.5cm /秒）が使用されました。音声、ディクテーション、および警察や消防署の通報の記録など、非常に長い録音時間が必要な用途には、1 + 7/8インチ/秒（4.8cm /秒）、場合によっては15/16インチ/秒（2.4cm /秒）や15/32インチ/秒（1.2cm /秒）が使用されました。            

1960年代半ばにビル・リアーによって開発された8トラックテープ規格は、アメリカにおける自動車でのオーディオ再生を普及させた。しかし、この規格は最終的に、1963年に発売されたより小型で信頼性の高いコンパクトカセットに取って代わられた。

1963年のフィリップスによるコンパクトカセットの開発と、1979年のソニーによるウォークマンの開発^{[ 40 ]}により、磁気オーディオテープが広く消費者に普及しました。1990年には、コンパクトカセットがマスマーケット向け録音音楽の主流フォーマットとなりました^{[ 41 ]} 。1960年代のドルビーノイズリダクション技術の開発により、コンパクトカセットにオーディオファイル品質の録音がもたらされ、その人気にも貢献しました。

電磁気学により、テープヘッドのコイルを流れる電流によって変動する磁場が発生します。これにより、ヘッドに接触しながら移動するテープ上の磁性体が、元の信号に比例した方向に整列します。テープをテープヘッドに逆方向に走らせると、逆のプロセスが発生し、テープ上の磁気痕跡が読み取りヘッドに小さな電流を誘導し、それが元の信号に近似して増幅され、再生されます。多くのテープレコーダーは、録音ヘッドと再生ヘッドが別々になっているため、録音と再生を同時に行うことができます。^{[ 44 ]}

現代の業務用レコーダーは通常、3つのモーターを使用する方式を採用しています。一定の回転速度を持つ1つのモーターがキャプスタンを駆動します。通常、ゴム製のピンチローラーと組み合わされており、テープの速度が変動しないようにします。残りの2つのモーターはトルクモーターと呼ばれ、録音および再生機能中に供給リールと巻き取りリールに等しく逆向きのトルクを加え、テープの張力を維持します。高速巻き取り操作中は、ピンチローラーが解除され、巻き取りリールモーターが供給モーターよりも大きなトルクを発生させます。最も安価なモデルでは、必要なすべての機能に1つのモーターを使用します。モーターはキャプスタンを直接駆動し、供給リールと巻き取りリールは、スリップベルト、ギア、またはクラッチによってキャプスタンモーターに緩く接続されています。また、2つのモーターを使用するバリエーションもあり、1つのモーターはキャプスタン用、もう1つのモーターは再生、巻き戻し、早送り用のリール駆動に使用されます。