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录音带从未远离过 它们也在慢慢回潮

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发表于 2021-8-9 11:16 | 显示全部楼层 |阅读模式 来自 广东省汕头市
你看过下面的方盒子吗?对稍有年纪的读者来说,它乘载了满满的青春回忆。但对年轻的读者来说,却可能看都没看过⋯⋯

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认识录音带已变成会暴露年龄的一种事

这东西的名称是「磁带」,也叫录音带,可用来记录各类信息。1980 ~ 1990 年代是它的黄金年代,从音乐影视到电脑数据,都是用磁带做为储存媒介。各大科技公司也针对磁带设计出不少经典的影音播放器,例如大名鼎鼎的 Sony Walkman 随身听。但随着 MP3 等储存媒介飞速发展,磁带逐渐遭市场淘汰,也让不少人都认为它跟  call 机 一样走入历史。但事实上,磁带不仅没有消失,甚至在专业领域浴火重生,成为许多高科技公司和科学单位所仰赖的重要储存工具。接下来,让我们一起来看看磁带的前世与今生吧!

磁带的作用原理

在讲磁带的历史前,我们得先了解磁带背后的作用原理。

磁带是磁储存 (Magnetic storage) 的一种方式,那什么是磁储存呢?简单来说,是将数据储存在磁性媒介上的技术。

磁储存背后所应用的原理是「电磁感应」和「电流磁效应」。电磁感应是磁场的变化会产生电流的「磁生电」效应;电流磁效应则是电流的变化会产生磁场的「电生磁」效应。这两种效应就让科学家对数据记录产生的新想法:既然电可生磁、磁也可生电,那将电讯号转换成磁场并记录在磁性物质上,之后再用这些被记录的磁场转换回电讯号,不就能实现数据的储存和输出吗?而这个想法正是磁储存的基本原理。

当我们要写入信息的时候,讯号所产生的电流会让记录头 (Record head) 的电磁铁产生磁场,而这个磁场就会改变磁带上磁粉的排列方式,如此便将信息以磁场排列的方式记录下来。而要读取的时候只要反过来,让读取头 (Playback head)根据磁粉排列所产生的磁场反向产生电流,就能将信息读出了。

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磁带的作用原理

磁带发展史
1888 年,美国的工程师 Oberlin Smith 发表文章,认为应用电磁感应和电流磁效应的原理,就能设计出磁储存的留声机,不过 Smith 并没有将他的想法付诸实现。而丹麦的工程师 Valdemar Poulsen 根据 Smith 的文章,在 1898 年成功设计出第一款应用磁储存的留声机,不过他使用的是磁性物质是细钢丝而非磁带。

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Valdemar Poulsen设计的磁线留声机,如今保存在丹麦科学与技术博物馆

Poulsen 的发明是磁储存技术的重大突破,不过人们很快就发现用细钢丝来记录声音的效率并不高,而且储存不易,于是不少科学家纷纷投入研究改良。当时大部分的科学家都把改良的重点放在细钢丝上,而德国的工程师 Fritz Pfleumer 则另辟蹊径。Pfleumer 认为既然是要记录磁场,那把细钢丝改为涂上带有磁粉的纸带,理论上也有记录效果,而且这样便于制造和储存,而后续的实验证实他的想法没错。于是在 1928 年,Pfleumer 设计出世界上第一款磁带录音机。
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Fritz Pfleumer和他设计的磁带录音机

1935 年,德国 AEG 公司得到 Pfleumer 的授权,开始量产磁带录音机 – Magnetophon。不过 Magnetophon 不仅昂贵而且也很难操作,因此只有军方在使用。但在二次大战后,随着录音磁带在世界各地的使用率上升,越来越多公司开始研发更好的磁带录音机。

1958 年,美国的 RCA 公司开发出第一款盒式录音磁带,用塑料外壳保护磁带,并设计成可翻面播放。该产品的录音时长和质量都与后来的卡式录音带相当,但因体积过大,并未在市场上获得成功。不过该录音磁带却成为其他公司产品研发的重要参考指针。

1962 年,飞利浦公司发明了紧凑型磁带,也就是我们所熟悉的「卡式录音带」,并于次年开始在欧洲市场被使用。当时在市场上流通的录音磁带有很多格式,而飞利浦公司为了抢占市场,在 1964 年公开了卡式录音带的专利与格式,让所有厂商都能免费使用。这一举动确实让飞利浦的卡式录音带一跃成为市场主流,其主要竞争对手 – 日本的索尼也不得不放弃自己的录音带发展计划。

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卡式录音带 (左)和 RCA 公司的盒式录音带

卡式录音带成为市场主流后,很快就被应用在流行音乐的播放上,而各家公司也积极地推出更好的音乐播放器。索尼虽然没有开发出属于自己的录音带,但他们在 1979 年推出世界上第一款卡式录音带随身播放器 – Walkman。Walkman 的出现将卡式录音带推向高峰,索尼也靠卡式录音带和 Walkman 赚进大笔钞票。

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Sony Walkman 随身听

不过正所谓「盛极而衰」。随着光盘和 MP3 格式在 1990 年代出现,卡式录音带和播放器就逐渐被 CD 和 CD 播放器所取代。2001 年,苹果公司推出的 iPod MP3 随身听更是打下 Walkman 的龙头宝座。之后卡式录音带就逐渐淡出大众的生活。虽然卡式录音带确实退出历史舞台,但磁带却没有消失。在其他领域中,磁带仍旧发光发热!

磁带的今生——数据磁带

虽然磁带是为了记录声音所开发的,但它也能记录计算机数据。1951 年,磁带首次被应用在记录计算机数据上。虽然当时使用的磁带体积非常大,能记录的信息也很少,但其潜力仍被科技巨头 IBM 所看上。随着 IBM 不断对磁带进行改良,1970 年代开始,计算机用磁带 (或称数据磁带) 成功进入商业市场,其体积与价格不仅都是一般家庭所能负担的,也成为个人计算机储存数据的标准配备。

但随着光盘和硬盘的快速发展,数据磁带在 2000 年以后也逐渐淡出计算机数据储存的领域。正当许多人认为,数据磁带也和卡式录音带一样要退出历史舞台时,它却走出崭新的一条路。

讲到计算机数据的储存,我们首先都会想到硬盘和固态硬盘,毕竟你我现在都在用,那磁带是如何回到这领域上呢?这得益于 IBM、惠普和希捷三家公司于 1997 年联合建立的磁带协议——线性磁带开放技术 (Linear Tape Open, LTO)。LTO 简单来说是由三家公司共同开发的磁带技术,旨在提升磁带的性能。LTO 也像苹果的 ios 系统一样会定期发布新的版本,目前最新的 LTO – 9 数据磁带,其数据的读写能力已不输硬盘,而且储存容量更达到 18 TB (若数据经压缩后,容量可达 45 TB )。另外比起硬盘和固态硬盘,数据磁带在数据储存上有以下三个优势:

防止黑客入侵:磁带需要磁带机才能读写数据,而磁带平时都是放在磁带库里做保存,这种状态等同设下了物理防护来隔绝黑客的攻击,让数据丢失和被篡改的机会降低。
资料保存:磁带的损毁如断裂也会丢失数据,但断裂后的磁带重新接上后,仅造成数百 MB 的数据损失。对于存放数据量为 TB 等级的专业储存设备来说,这点损失可说是小事一桩。而硬盘的损毁非常容易导致数据的整个丢失,就专业储存设备来说很严重。
成本低廉:1 TB 容量的硬盘售价约为 50 美元,相同容量的磁带价格仅需 5美元。而且磁带比硬盘更耐用,一般硬盘的寿命约为 10 年,而磁带只要保存得当,数据保存数十年不是问题;另外硬盘运行需要电力(有时需要针对硬盘的发热准备额外的降温设备),而磁带本身不耗电,只有在磁带机中读写数据时才需耗电,因此比起硬盘更节省电力。

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LTO-2数据磁带

这些优势让有着巨量数据的科技公司 (如 Facebook 和 Google)和科学单位(CERN 和 NASA),甚至是对数据安全性有较高要求的机构 (如银行和国家档案馆)都选择使用磁带来储存数据。

2011 年,Google 的信箱 Gmail 因一次更新的 Bug,意外地删除了 40000 多个账户的邮件。虽然 Google 一直有在多个数据中心用硬盘储存数据副本,但仍有部分数据无法恢复。所幸这些数据都有备份到数据磁带里,才得以恢复。

看到这儿,估计有些读者已经想入手一块 LTO 的数据磁带了。不过别着急,上面的优点只针对有一定财力的公司和机构,一般大众可享受不到这些好处。

首先磁带是比硬盘便宜很多没错,但磁带机可不便宜,磁带机的价格至少都是几千美元起跳。另外磁带虽然能保存很久,但那是在恒温、恒湿的专门储存空间,想必你不会为了磁带专门设立这样的环境。所以数据磁带的优点放在一般大众的需求上,反而变成缺点。因此在一般的数据储存上,硬盘和固态硬盘依旧是把磁带压在地上打。不过倒不是磁带不先进,而是它先进到我们的钱包配不上它⋯⋯

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LTO 磁带机的价格,单位是美元

随着网络的快速发展,网络所产生的数据量已越来越高。根据国际数据信息公司的数据显示,网络的数据正以每年 30% – 40% 的速度增长,但目前硬盘容量增长的速度不到这个速度的一半。而数据磁带的储存容量正以每年 33% 的速度增长,并且没有放缓的迹象。同时随着磁带机的发展,现在数据磁带的读写速度已不输固态硬盘了。因此不少人认为,磁带很有可能成为未来储存大数据的首选。

一些技术和发明从我们的日常生活中消失,往往是因为它们跟不上时代。但磁带的例子告诉我们,它从我们的生活中消失后,反而在数据储存的领域上变得更先进了。而磁带作为我童年记忆的一环,看到它不仅没有被时代淘汰,至今仍在专业领域上发光发热,也让我感到欣慰。

当然不只磁带,同样逐渐被遗忘的光盘,或许未来突然来个重大的技术突破,让它来个绝地大反攻,再次称霸数据储存界也不是没有可能!

本文转载自
https://pansci.asia/archives/327444
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发表于 2021-8-9 11:47 来自手机 | 显示全部楼层 来自 重庆市
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