Кассетный магнитофон — разновидность магнитофона, в которой магнитная лента вместе с частью лентопротяжного тракта располагается в быстросъёмной кассете, упрощающей перезарядку. Подавляющее большинство кассетных магнитофонов рассчитаны на компакт-кассету. Первые переносные кассетные магнитофоны, выведенные на рынок в 1963 году компанией Philips, предназначались для записи речи и были практически непригодны для записи музыки из-за низкого качества звучания. Благодаря простоте использования и удобству, формат компакт-кассеты быстро стал популярным, и внесённые усовершенствования позволили повысить качество записи. Вскоре появились автомобильные кассетные магнитофоны и магнитолы, переносные магнитолы, профессиональные диктофоны и бытовые стационарные магнитофоны-приставки (деки). В начале 1970-х годов, благодаря разработке новых магнитных лент и внедрению шумопонижения Dolby, качество звучания кассетного магнитофона приблизилось к стандартам высокой верности воспроизведения. С 1973 года верхнюю планку качества кассетной аппаратуры задавала японская компания Nakamichi; к 1979 году она достигла предела качества звучания, а к 1982 году — предела конструктивной сложности кассетного магнитофона. Технические решения, вначале применявшиеся в дорогих флагманских моделях — сквозной канал, закрытый лентопротяжный тракт с двумя тонвалами, многомоторные лентопротяжные механизмы — в 1980-е годы стали нормой в стационарных магнитофонах среднего класса и профессиональных переносных магнитофонах для репортажной, научной звукозаписи и синхронной киносъёмки. Высококонкурентный рынок переносных стереомагнитол-бумбоксов достиг расцвета в первую половину 1980-х годов; в тот же период, с 1979 года, активно развивался класс карманных магнитофонных плееров.

В 1990-е годы, по мере развития цифровых носителей звука, спрос на кассетные магнитофоны стремительно упал. В первое десятилетие XXI века производство магнитофонов прекратилось, а цифровая дистрибуция записей сделала ненужным сам формат компакт-кассеты. В 2010-е годы предпринимались лишь эпизодические попытки производства магнитофонов.

Выход на рынок. Первое поколение

В конце 1950-х годов в США были разработаны два формата бытовой магнитной записи — относительно крупногабаритная, двухвальная кассета RCA, использовавшая ленту шириной при скорости протяжки , и малогабаритный одновальный картридж компаний CBS и 3M, использовавший ленту шириной при скорости протяжки . Оба формата были вскоре забыты, так как компании-разработчики не сумели привлечь ни потребителей, ни независимых производителей аппаратуры. Один из заинтересованных производителей — голландская компания Philips — попытался приобрести лицензию на производство картриджа CBS, но не сумел договориться с американцами.

В 1961 году бельгийские и голландские инженеры Philips под руководством Лу Оттенса начали проектирование собственного формата звукозаписи, совмещавшего простоту кассеты RCA с компактностью картриджа CBS. Новинка, по замыслу разработчиков, предназначалась для диктофонов и недорогих бытовых магнитофонов; основными техническими требованиями, воплотившимися в спецификацию стандарта, были надёжность и простота конструкции, защита ленты от повреждений и минимизация энергозатрат на протяжку и перемотку ленты. Качество звучания конструкторов интересовало мало : они хотели повторить успех дешёвого переносного катушечника EL3585, выпущенного в 1958 году миллионным тиражом, и выиграть у японских конкурентов во времени работы от батарей.

Осенью 1963 года — после того, как радиозаводы Philips наладили выпуск низкопрофильных компонентов, заложенных в конструкцию магнитофона Оттенса, — на рынки стран Запада поступили серийные кассеты и первые монофонические диктофоны Philips EL3300. Скромные по меркам высококачественной звукозаписи показатели EL3300 (диапазон воспроизводимых частот , динамический диапазон и коэффициент детонации ), тем не менее, заметно превзошли ожидания публики. Philips последовательно расширяла модельный ряд; в конце 1965 года компания запустила серийное производство кассет с записью (Musicassette, МС) в Европе, а в 1966 году — в Северной Америке; к концу года выпуск MC превысил 2,5 млн штук. Массовое производство MC выполнялось на промышленных дупликаторах, работавших на 32-кратной, а впоследствии 64-кратной скорости записи (152 или 304 см/c).

Успех нового формата предопределила лицензионная стратегия Philips. Компания с самого начала сделала новый стандарт доступным, но не бесплатным, для всех желающих. Европейские производители второго эшелона согласились на уплату лицензионных отчислений, а японская корпорация Sony потребовала особых условий. Топ-менеджер Sony Норио Ога считал более совершенным, но альянс с Philips был более выгоден тактически. Сделав ставку на компакт-кассету, Ога пригрозил Philips переходом на формат Grundig. , в то время заведовавший азиатским отделением Philips, встал на сторону Оги и убедил руководство пойти навстречу Sony. В итоге голландцы уступили и освободили Sony от уплаты роялти. К 1967 году проприетарный стандарт стал де-факто открытым; число лицензиатов Philips, безвозмездно использовавших патент на компакт-кассету, выросло до более 40 компаний. В Японии сложилась «большая тройка» производителей чистых кассет (Hitachi Maxell, Sony, TDK) и крупные специализированные OEM-производства магнитных головок (Ikejiri Electric) и лентопротяжных механизмов (). Оценки ёмкости рынка кассетных магнитофонов различались, но только Ikejiri Electric в 1967 году выпускала 550 тысяч магнитных головок ежемесячно.

В результате действий Philips и её лицензиатов в 1960-е годы на рынок вышли новые модели, положившие начало основным форм-факторам кассетной аппаратуры. В 1964 году Philips представила первый автомобильный магнитофон. Механизм щелевой загрузки кассеты, ставший типовым решением в автомобильной технике, разработал независимый бельгийский инженер Тео Стаар. В 1965 году появился автомобильный плеер Philips, подключаемый к штатному радиоприёмнику автомобиля, в 1966 году — автомобильный магнитофон Snob 100, продававшийся под марками Blaupunkt и , в 1968 году — первая автомагнитола Philips. В 1966 году британская компания Van der Molen выпустила стереофонический магнитофон со встроенными динамиками, один из которых мог отстёгиваться для расширения стереобазы, а Philips анонсировала выпуск переносных монофонических магнитол (радиоприёмников со встроенной магнитофонной панелью). Год спустя Philips выпустила первую стационарную стерефоническую магнитофонную приставку (деку) EL3312. Наконец, в 1968 году Sony разработала ультракомпактный репортажный диктофон профессионального уровня . В 1979 году на конструктивной базе его прямых «потомков» был создан первый бытовой кассетный плеер Walkman.

Технические особенности

К началу 1970-х годов на рынках развитых стран доминировали горизонтальные (настольные и переносные) монофонические магнитофоны и стереофонические приставки. Технически все эти аппараты были сходны: их простые, одномоторные лентопротяжные механизмы (ЛПМ) напрямую восходили к спецификации стандарта Philips 1963 года.

ЛПМ — конструктивная основа всякого магнитофона; особенностью именно кассетных магнитофонов было то, что сменная кассета была составной частью механизма. Корпус кассеты образует закрытый лентопротяжный канал, доступ к которому осуществляется снизу через три широких и два узких окна в нижней части кассеты. По планам конструкторов Philips, первое по ходу ленты (левое на схеме) широкое окно предназначалось для стирающей головки, второе (среднее) — для универсальной головки записи-воспроизведения, третье — для ведущего тонвала и прижимного ролика, обеспечивающего сцепление ленты с тонвалом. В режимах записи и воспроизведения головки и прижимный ролик, закреплённые на подвижном подрамнике, вдвигаются внутрь кассеты, жёстко фиксируя её, а при останове и перемотке отводятся за её пределы. Контакт ленты с универсальной головкой поддерживает встроенный в кассету лентоприжимный узел — фетровая подушечка на подпружиненной перекладине из фосфористой бронзы.

Магнитный зазор универсальной головки по спецификации Philips составляет ; именно этот показатель задавал характеристики подмагничивания при записи и частотной коррекции при записи и воспроизведении и теоретически позволял воспроизводить частоты до (фактически — до ). На практике в магнитофонах всех типов заявленный частотный диапазон достижим лишь при малых уровнях записанного сигнала (), и только тогда, когда магнитный зазор головки и записанные на ленту магнитные штрихи точно совпадают. Перекос магнитного зазора в 20 угловых минут делает воспроизведение высоких частот практически невозможным; в высококачественных магнитофонах он не должен превышать ±6 угловых минут. Лента, записанная на магнитофоне с перекошенной головкой, не может быть корректно воспроизведена на других магнитофонах.

Другой критически важный элемент магнитофона — тонвал: отклонения его поверхности от идеального цилиндра порождают неприемлемую детонацию и могут повредить ленту. В кассетных магнитофонах проблема точности стояла особенно остро, так как в погоне за миниатюризацией конструкторы Philips уменьшили диаметр тонвала до . Другим источником детонации была простая одномоторная кинематическая схема. Единственный мотор посредством пассиковых передач, роликовых передач и фрикционных муфт приводил в движение маховик тонвала, вращал приёмный узел и подтормаживал подающий узел. Переключение режимов осуществлялось системой рычагов и пружин, а органом управления первых кассетников служил своего рода «джойстик»; в последующих моделях его сменил более надёжный клавишный переключатель. Даже в новом, заведомо исправном магнитофоне такое сочетание взаимосвязанных узлов, вращающихся с различными скоростями, порождало чрезмерную детонацию; решение этой проблемы в бытовой технике 1960-х годов было невозможно.

Решение проблемы шума Конструкторы 1960-х годов считали главной проблемой компакт-кассеты высокий уровень шумов, а главными направлениями её решения стали создание малошумящих магнитных лент и компандерное (двустороннее) шумопонижение. В первой половине 1970-х годов качество звучания простого, массового кассетного магнитофона улучшилось настолько, что вначале приблизилось к уровню восьмидорожечного картриджа, а затем и превзошло его. Компании, выпускавшие картриджи, не сумели развить заложенный в их конструкцию потенциал, и во второй половине десятилетия компакт-кассета захватила критически важный североамериканский рынок.

Компандерное шумопонижение

В шуме магнитофона, работающего на низкой скорости 4,76 см/с, доминирует высокочастотный шум («шип») ленты; относительно слабые низкочастотные помехи (фликкер-шум электронных цепей, наводки сетевого фона, копирэффект и тому подобное) не требуют особого внимания. Конструкторы Philips полагали, что скорое появление малошумящих лент и магнитных головок само по себе разрешит проблему, и от разработки электронного шумоподавления отказались. Это открыло дорогу независимым, конкурирующим между собой разработкам американских, европейских и в особенности японских компаний, но одновременное существование разных, несовместимых шумоподавителей на массовом рынке было невозможно. Универсальным стандартом шумоподавителя стала система Dolby B, впервые применённая в кассетном магнитофоне в 1970 году. Шумоподавитель Dolby B оперировал только на средних и высоких частотах, обеспечивая в полосе частот подавление шума паузы в 10 дБ. С применением Dolby B динамический диапазон лучших магнитофонов начала 1970-х годов достиг .