Tipos y formulaciones de cintas de casete compactas

Los casetes compactos de audio utilizan cintas magnéticas de tres tipos principales que difieren en las propiedades magnéticas fundamentales , el nivel de polarización aplicado durante la grabación y la constante de tiempo óptima de 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"). "Tipo 0" era una designación no estándar para los primeros casetes compactos que no se ajustaban a la especificación IEC.

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

En la década de 1980, las líneas divisorias entre los tres tipos se difuminaron. Panasonic desarrolló cintas de metal evaporado que podían fabricarse para que coincidieran con cualquiera de los tres tipos IEC. Las cintas de partículas metálicas migraron al Tipo II y al Tipo I, y las formulaciones de ferricobalto migraron al Tipo I. A finales de la década, el rendimiento de las mejores cintas de ferricobalto Tipo I (superférricas) se acercó al de las cintas Tipo IV; el rendimiento de las cintas Tipo I de nivel básico mejoró gradualmente hasta el final de la producción de casetes compactos. ^[1]

La grabación magnética se basa en el uso de materiales ferromagnéticos o ferrimagnéticos duros. Estos requieren fuertes campos magnéticos externos para ser magnetizados y conservan una magnetización residual sustancial después de que se elimina 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 entre aproximadamente1100  G para cintas férricas básicas a3500 G para cintas Tipo IV; ^[5] La remanencia anunciada del casete JVC Tipo IV de 1986 alcanzó4800 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 de350  Oe a1200 Oe . Las partículas de alta coercitividad son más difíciles de borrar, polarizar y registrar, pero también son menos propensas a pérdidas de alta frecuencia durante la grabación y a interferencias externas y autodesmagnetización durante el almacenamiento. ^{[5] [7] [8]}

Una figura de mérito útil de la tecnología de cinta 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 el inicio de la compresión y la distorsión , y permite una utilización más completa del rango dinámico de la cinta dentro de los límites de remanencia. ^{[9] [10]} La relación de cuadratura de las cintas férricas básicas rara vez supera 0,75, y la relación de cuadratura de las mejores cintas supera 0,9. ^[9]

Los fabricantes de cintas a granel proporcionaron descripciones técnicas extremadamente detalladas de sus productos, 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 de salida máximos, 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 , siempre se expresan en términos de la salida de la cinta , lo que elimina 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. Normalmente 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] Una mayor magnetización de la cinta es técnicamente posible, pero a costa de una compresión y distorsión inaceptables . Para todos los tipos de cinta, el MOL alcanza un máximo en el  área de 125–800 Hz, mientras que cae por debajo de125 Hz y más800 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 música con graves intensos con aparente facilidad en comparación con las costosas cintas de metal. Se suponía que las formulaciones de cinta de doble capa Tipo III (IEC III, ferricromo o ferrocromo) permitían grabar frecuencias bajas más profundamente en la capa férrica, mientras se mantenían las frecuencias altas en la capa superior de óxido de cromo.
  • En frecuencias agudas, el cabezal de reproducción no puede reproducir de manera confiable los armónicos de la señal grabada. ^[16] Esto hace que las mediciones de distorsión sean imposibles; 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]
• Nivel de ruido, generalmente entendido como ruido de polarización (silbido) de una cinta grabada con señal de entrada cero, reproducida sin reducción de ruido, ponderado A y referido al mismo nivel que MOL y SOL. La diferencia entre el ruido de polarización y el ruido de la cinta virgen es un indicador de la uniformidad de la cinta. Otro tipo de ruido importante pero raramente cuantificado es el ruido de modulación, que aparece solo en presencia de una señal grabada y que no se puede reducir con 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 MOL. ^{[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 del uso de 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 con la calidad de la cinta; alternativamente, 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 midió generalmente 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 pérdidas de señal, lo cual es absolutamente inaceptable en audio de alta fidelidad. ^[19] En el caso de las cintas de alta calidad, la estabilidad de la reproducción a veces se combina con el ruido de modulación y el zumbido y el trémolo en un parámetro de suavidad integral. ^[20]

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

La especificación original para Compact Cassette fue establecida por Philips en 1962-1963. De las tres formulaciones de cinta disponibles en ese momento que coincidían 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. En 1970, una nueva generación mejorada de cintas se estableció firmemente en el mercado y se convirtió en la referencia de facto para alinear grabadoras de cinta, por lo que el problema de compatibilidad empeoró aún más. ^{[21] En 1971, el} Deutsches Institut für Normung (DIN) abordó el problema y estableció el estándar para las cintas de dióxido de cromo. En 1978, la Comisión Electrotécnica Internacional (IEC) promulgó el estándar integral para cintas de casete (IEC 60094). Un año después, la IEC ordenó 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 o 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 Tipo I y Tipo II fueron fabricadas por BASF, las cintas de referencia Tipo III por Sony y las cintas de referencia Tipo IV por TDK . ^[23] A diferencia de las cintas de consumo, que se fabricaron continuamente a lo largo de los años, cada cinta de referencia se fabricó en un solo lote de producción por la fábrica aprobada por IEC. ^{[23] [19]} Estos lotes se fabricaron lo suficientemente grandes como para satisfacer la necesidad de la industria durante muchos años. ^[23] Una segunda tirada fue imposible, porque los químicos no pudieron 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 debatidos. Meinrad Liebert, diseñador de las grabadoras de casete Studer y Revox , criticó a la IEC por no hacer cumplir las normas y quedarse atrás de un mercado en constante cambio. ^[24] En 1987, Liebert escribió que, si bien el mercado se ramificó claramente en subtipos "premium" y "económico" distintos e incompatibles, la IEC intentó en vano seleccionar un "promedio de mercado" elusivo; mientras tanto, la industria siguió avanzando, sin tener en cuenta referencias obsoletas. ^[24] Esto, según Liebert, explicaba la repentina demanda de herramientas de calibración de cinta incorporadas, algo que era casi inaudito en la década de 1970. ^[24]

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

• El nivel de polarización para cada tipo se estableció igual al polarización óptima de la cinta de referencia IEC relevante, y a veces cambió cuando la IEC cambió las cintas de referencia, aunque la hoja de datos BASF para la cinta Y348M, aprobada como la 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: Utilizando la cinta de referencia IEC relevante y los cabezales de acuerdo con la Ref. 1.1, la corriente de polarización que proporciona la relación mínima de distorsión armónica de tercer orden para una señal de 1 kHz grabada en el nivel de referencia es el ajuste de polarización de referencia. La polarización de Tipo II ("polarización alta") equivale a alrededor del 150% de la polarización de Tipo I, la polarización de Tipo IV ("polarización de metal") equivale a alrededor del 250% de la polarización de 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 polarización inadecuada aumenta la distorsión y altera la respuesta de frecuencia. ^[26] Una prueba comparativa de 1990 de 35 cintas 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 de respuesta de frecuencia de casetes típicas que muestran los efectos de diferentes configuraciones de polarización.
• La constante de tiempo de ecualización de repetición (a menudo abreviada como EQ) para cintas 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 inferior 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 casetes férricos, generalmente comienzan alrededor de 1–1,5  kHz. La elección de la constante de tiempo es una decisión algo arbitraria, que busca la mejor combinación de parámetros en conflicto: respuesta de agudos extendida, salida máxima, ruido mínimo y distorsión mínima. ^[29] La caída de alta frecuencia que no está completamente compensada en el canal de reproducción puede compensarse con 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 salida de voltaje 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 en la constante de tiempo. ^{[ cita requerida ]} La industria y la IEC decidieron que sería seguro disminuir la constante de tiempo de las cintas 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 Tipo II y Tipo IV utilizando elAjuste de 120 μs y filtros de preénfasis coincidentes en la ruta de grabación. Los duplicadores de casetes de dióxido de cromo pregrabados aplicaron un preénfasis similar; aunque cargados con cinta Tipo II, estos casetes estaban empaquetados en carcasas de casete Tipo I y estaban destinados a reproducirse como cintas Tipo I. ^[8]

Los casetes férricos o "normales" de tipo I, o IEC I, fueron históricamente 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 de un 30 % de aglutinante sintético y un 70 % de polvo magnético: partículas aciculares (oblongas, con 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 tal tamaño contiene un único dominio magnético . ^[33] El polvo fue y todavía es 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 de óxido férrico se desarrolló continuamente, y surgieron nuevas generaciones superiores aproximadamente cada cinco años. ^[34] Los casetes de varios períodos y rangos de precio 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, que tienen partículas de óxido férrico encapsuladas en una capa delgada de compuesto de cobalto y hierro. Las cintas de ferricobalto a menudo se denominan "dopadas con cobalto", sin embargo, esto es históricamente incorrecto. El dopaje de cobalto en un sentido estricto implica la sustitución uniforme de átomos de hierro con cobalto. ^[35] Esta tecnología se ha probado para audio y fracasó, perdiendo ante el dióxido de cromo. ^[22] Más tarde, la industria ha elegido el proceso mucho más confiable y repetible de adsorción de cobalto: encapsulación de partículas de óxido de hierro sin modificar en una capa delgada de ferrita de cobalto. ^[35]

Las propiedades de remanencia y cuadratura de los tres grupos difieren sustancialmente, mientras que la coercitividad permanece casi sin cambios en alrededor de380 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 caída MOL lenta y suave en las frecuencias bajas, pero menos margen de alta frecuencia que el Tipo II. ^[13] En la práctica, eso significa que las cintas férricas tienen una fidelidad menor en comparación con las cintas cromadas y las cintas de metal en las frecuencias altas, pero a menudo son mejores para reproducir las frecuencias bajas que se encuentran en la música con muchos graves.

Las formulaciones férricas de nivel de entrada están hechas de óxido férrico puro, sin modificar y de grano grueso. Relativamente grandes (hastaLas partículas de óxido de forma irregular (de 0,75 μm  de longitud) tienen ramas salientes o dendritas; estas irregularidades impiden el empaquetamiento apretado de las partículas, lo que reduce 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 da como resultado un inicio temprano pero suave de la distorsión. ^[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 denominados casetes "Tipo 0", una mezcla de cintas férricas que no cumplen con la norma IEC ni con la especificación original de Philips. ^{[25] [38]} Históricamente, el "Tipo 0" informal denotaba los primeros casetes cargados con cinta diseñados para grabadoras de carrete a carrete. ^[25] En la década de 1980, muchas cintas básicas decentes y utilizables fueron degradadas efectivamente al estado de "Tipo 0" cuando los fabricantes de equipos comenzaron a alinear sus pletinas para su uso con ferricobaltos premium (estos últimos tienen una sensibilidad y un sesgo mucho mayores). ^[38] En el siglo XXI, "Tipo 0" denota todo tipo de casetes de baja calidad, falsificados o inutilizables. Requieren un sesgo inusualmente bajo, e incluso entonces solo unos pocos de ellos funcionan a la par con las cintas Tipo I de calidad. ^[25] Una cinta "Tipo 0", si es que se puede utilizar, es incompatible con la reducción de ruido Dolby : con el decodificador Dolby activado, la cinta suena apagada, como resultado de su baja sensibilidad que causa graves errores de seguimiento Dolby. ^[38]

A principios de la década de 1970, las mejoras tecnológicas graduales durante la década anterior dieron como resultado la segunda generación de cintas Tipo I. Estas cintas tenían partículas altamente orientables (HOP) con forma de aguja uniforme y de un tamaño mucho más pequeño, 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 tenía 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 un flujo controlado de mezcla magnética líquida sobre el sustrato ( orientación reológica ), ^[9] o aplicando un campo magnético fuerte mientras se curaba el aglutinante. ^[41]

Los casetes microférricos típicos de la década de 1980 tenían menos silbido y al menos2 dB más alto que las cintas básicas de Tipo I, a costa de una mayor impresión a través de la película . ^[42] El ruido y la impresión a través de la película 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 la impresión a través de la película. La peor combinación de ruido y impresión a través de la película ocurre en formulaciones altamente irregulares que contienen partículas inusualmente grandes y inusualmente pequeñas. ^[43] 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 mayor salida 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 y superiores formulaciones de cinta, los fabricantes a menudo mantuvieron las más antiguas en producción, vendiéndolas en diferentes mercados o bajo diferentes designaciones, más baratas. Así, por ejemplo, TDK se aseguró de que su casete AD microférrico premium estuviera siempre por delante del D microférrico de nivel de entrada, con partículas más finas y menor ruido. ^[44]

La tercera clase de cintas férricas, y la de mejor rendimiento, está hecha de partículas férricas finas encapsuladas en una finaCapa de 30  Å de mezcla de cobalto y hierro , similar en composición a la ferrita de cobalto . ^[45] Los primeros casetes dopados con cobalto, introducidos por 3M en 1971, tenían una sensibilidad y una MOL excepcionalmente altas para el período, y eran un rival parejo para las cintas de dióxido de cromo contemporáneas ^[46] — de ahí el nombre comercial superferrics . De muchas tecnologías de dopaje con cobalto que compiten, la más extendida fue la encapsulación a baja temperatura de óxido férrico en solución acuosa de sales de cobalto con secado posterior a 100–150  °C. ^{[45] [47]} Las partículas microférricas encapsuladas conservan una forma similar a una aguja y se pueden empaquetar 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 los casetes de ferrocobalto es de alrededor de1750 G , lo que da como resultado alrededor deGanancia de 4 dB en MOL y  ganancia de 2–3 dB en sensibilidad en comparación con las cintas básicas de Tipo I; su nivel de siseo está a la par con las formulaciones microférricas contemporáneas. El rango dinámico de los mejores casetes de ferricobalto (superférricos verdaderos) es igual a 60–63  dB, y el MOL a frecuencias más bajas excede el MOL de las cintas de Tipo IV. En general, los superférricos son una buena combinación para 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 primera línea como Maxell XLI-S o TDK AR-X, que en 1992 igualaron el precio de las cintas de metal de "nivel de entrada".

Las cintas IEC Tipo II están diseñadas para grabar con un sesgo alto (150% de lo normal) y reproducir con la  constante de tiempo de 70 μs. Todas las generaciones de cintas de referencia Tipo II, incluida la referencia DIN de 1971 que precedió a la norma IEC, fueron fabricadas por BASF. El Tipo II se ha conocido históricamente como " cinta de dióxido de cromo " o simplemente "cinta de cromo", 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 configuraciones de grabación y reproducción de Tipo II. ^{[50] [51]} Una verdadera cinta de cromo puede tener un olor distintivo a "crayón viejo", más específicamente, cualquier tiza de aceite o cera que tenga pigmentos de dióxido de cromo como el amarillo de cromo, que falta en los "pseudocromos". Ambos tipos de cintas Tipo II tienen, en promedio, MOL y SOL de alta frecuencia más bajos y una relación señal-ruido más alta que las cintas 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]

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

La cinta de referencia CrO ₂ , aprobada por la IEC en 1981, se caracteriza por la coercitividad de490 Oe (alto sesgo) 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 férricos o revestimientos, tienen un silbido muy bajo y eufónico (ruido de polarización) y un ruido de modulación muy bajo a altas frecuencias. ^{[58] [8] Los casetes de CrO} ₂ de doble capa tienen el ruido absoluto más bajo entre todas las formulaciones de audio; estos casetes generan menos ruido a4,76 cm/s que una cinta férrica a19,05 cm/s . ^[53] Su sensibilidad suele ser también muy alta, pero la MOL es baja, a la par con las cintas básicas de Tipo I. La cinta CrO ₂ no tolera muy bien la sobrecarga: el inicio de la distorsión es brusco y disonante, por lo que los niveles de grabación deben establecerse de forma conservadora, muy por debajo de la MOL. ^[58] A bajas frecuencias, la MOL de las cintas CrO ₂ se desvanece más rápido que en las cintas férricas o metálicas, de ahí la reputación de "timidez de los graves". Los casetes 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 silenciosos prolongados. ^[8] Las buenas cintas férricas pueden tener el mismo SOL de agudos o uno mayor, pero las cintas CrO ₂ siguen sonando subjetivamente mejor debido a un menor silbido y ruido de modulación. ^[59]

Después de 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 con 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 "pseudocroma" de Tipo II simplemente añadiendo alrededor de un 3% de cobalto a una cinta de ferrocobalto de Tipo I. ^[35] En 1974, la tecnología estaba lista para la producción en masa, y TDK y Maxell introdujeron sus "pseudocromas" clásicas (TDK SA y Maxell UD-XL), al tiempo que eliminaban sus verdaderas líneas de cromo (TDK KR y Maxell CR). En 1976, las formulaciones de ferrocobalto se apoderaron del mercado de las cintas de vídeo, ^[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 musicales. En los mercados de consumo, el cromo coexistió en un distante segundo lugar con los "pseudocromos" hasta el final de la era de los cartuchos. 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 con triple revestimiento, el SA-XS. ^{[61] [62]}

Las propiedades electromagnéticas de los ferrocobaltos de tipo II son muy similares a las de sus primos de tipo I. Debido al uso deCon una ecualización de repetición de 70 μs , el nivel de siseo es menor, pero también lo es el nivel de saturación de agudos. El rango dinámico de los ferricobaltos 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 están cerca de la cinta de referencia CrO ₂ , pero la diferencia es lo suficientemente grande como para causar problemas de compatibilidad. ^[50] TDK SA fue la referencia informal en Japón. Los anuncios de TDK se jactaban 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 hacia TDK SA. Por ejemplo, en 1982, cuando Harman Kardon, de propiedad japonesa , envió muestras para la certificación Dolby , se alinearon con la referencia IEC CrO _2. 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 participación de mercado de las pletinas de casete y los casetes CrO ₂ fabricados en Europa . ^[64] En 1987, la IEC resolvió el problema de compatibilidad designando una nueva cinta de referencia Tipo II U 564 W, un ferricobalto de BASF con propiedades muy cercanas a 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]}

La coercitividad de la mezcla de partículas metálicas de hierro y 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 de alrededor de400 Oe (nivel Tipo I) a1300 Oe (nivel Tipo IV); las partículas aleadas de hierro y cobalto pueden alcanzar una coercitividad de2200 Oe . ^[67] Esto hace posible la fabricación de cintas de partículas metálicas que cumplen con los requisitos de polarización Tipo II e incluso Tipo I. ^[68]

En la práctica, sólo Denon , Taiyo Yuden y, durante unos pocos años, TDK intentaron fabricar cintas metálicas de tipo II. Estas cintas raras y costosas se caracterizaban por una remanencia alta, cercana a la de las cintas de tipo IV (2600 G ); su coercitividad deLas cintas 800 Oe estaban más cerca de las cintas Tipo II que de las Tipo IV, pero todavía bastante lejos de cualquiera de las dos referencias de tipo. ^[69] Pruebas independientes de las cintas Denon y Taiyo Yuden de 1990 las colocaron en lo más alto del espectro del Tipo II, si la plataforma de grabación podía hacer frente a una sensibilidad inusualmente alta y proporcionar una corriente de polarización inusualmente alta. ^[70]

En 1973, Sony introdujo cintas de ferricromo de doble capa con una base férrica de cinco micrones recubierta con un micrón de pigmento CrO _{2 .} ^{[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 código Tipo III; la fórmula CS301 de Sony se convirtió en la referencia IEC. ^[23] Sin embargo, la idea no logró atraer seguidores. Aparte de Sony, solo BASF, Scotch y Agfa introdujeron sus propias cintas de casete de ferricromo. ^[72]

Estas costosas cintas de ferricromo nunca ganaron una participación sustancial en el mercado y después del lanzamiento de las cintas de metal perdieron su exclusividad percibida. ^{[51] [42]} Su lugar en el mercado fue ocupado por formulaciones de ferricobalto superiores y menos costosas. ^{[51] [42]} En 1983, los fabricantes de pletinas de casete dejaron de proporcionar una opción para grabar cintas 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 ferricromadas se complicó por la lógica conflictiva de la reproducción de estas cintas. Oficialmente, estaban destinadas a reproducirse utilizandoEcualización de 70 μs . El folleto informativo que Sony incluía en cada caja de cintas de casete de ferricromo recomendaba que, "Si el selector tiene dos posiciones, NORMAL y CrO ₂ , colóquelo en la posición NORMAL". ^[74] (lo que se aplicaEcualización de 120 μs ). El folleto indica que se mejorará el rango de alta frecuencia y que se debe ajustar el control de tono para compensar. El mismo folleto recomienda que, si el reproductor ofrece una selección de "Fe-Cr", se seleccione esta opción. En los equipos de Sony, esta opción selecciona automáticamenteEcualización de 70 μs . El manual de servicio del Sony TC-135SD, que era uno de los pocos reproductores de casetes que ofrecían una posición "Fe-Cr", muestra el selector de tipo de cinta en paralelo con la selección de ecualización de ferricromo y la de dióxido de cromo (70 μs ). ^[75] Ni las cintas de casete de Sony ni las de BASF cuentan con las muescas en la superficie posterior que seleccionan automáticamenteEcualización de 70 μs en aquellas máquinas que dispusieran de un sistema de detección automática.

Las partículas de metal puro tienen una ventaja inherente sobre las partículas de óxido debido a  una remanencia 3-4 veces mayor, una coercitividad muy alta y un tamaño de partícula mucho más pequeño, 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 de MP para el casete compacto. ^[64] La pulvimetalurgia contemporánea aún no podía producir partículas finas de tamaño submicrónico y pasivar adecuadamente estos polvos altamente pirofóricos . ^{[78] [79]} Aunque los 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 inevitable degradación temprana persistieron hasta el final de la era del casete. ^[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 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 las mismas70 μs de constante de tiempo de reproducción como las cintas de Tipo II, y puede ser reproducida correctamente por cualquier deck equipado con ecualización de Tipo II. ^[19] La grabación en una cinta de metal requiere cabezales magnéticos especiales de alto flujo y amplificadores de alta corriente para accionarlos. ^{[19] [79]} La cinta de metal 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 de ferrita de vidrio tradicionales saturarían sus núcleos magnéticos antes de alcanzar estos niveles. Los decks "capaces de metal" tuvieron que estar equipados 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 entre ellos tratados especialmente. ^[83]

Las cintas de partículas metálicas, en particular las cintas de doble cara de gama alta, tienen un MOL de rango medio alto récord y un SOL de agudos, 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] Se destacan en la reproducción de matices finos de música acústica sin comprimir, o música con un contenido de agudos muy alto, como metales y percusión. ^{[84] [8]} Sin embargo, necesitan una plataforma de alta calidad, 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 en 1983 las formulaciones más nuevas se distanciaron entre sí y de la cinta de referencia. ^[85]

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 mezcla de cobalto y níquel en una cámara de vacío . ^[86] No hay un aglutinante sintético para mantener juntas 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 , que ayuda a la formación de un recubrimiento de óxido de metal 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 microcassettes 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 analógica; 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 costes de fabricación eran prohibitivamente altos. Los casetes de metal evaporado Tipo I, Tipo II y Tipo IV de Panasonic, introducidos en 1984, se vendieron sólo unos pocos años en Japón y siguieron siendo desconocidos en el resto del mundo. ^[79]

Durante los muchos años en que las pletinas 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 re Dolby Level, 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 comparando su rendimiento MOL, SOL y 0 dB.

La segunda figura muestra el rendimiento de la respuesta de frecuencia de las cintas de casete típicas de Tipo  I, Tipo  II y Tipo  IV, obtenidas para varios niveles de señal de entrada diferentes, utilizando una pletina 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 pletina de casete se alinearon con la cinta de referencia IEC relevante, y cada cinta probada se midió con el sesgo y la ecualización sin cambios desde esa posición de referencia. La respuesta de 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, estos gráficos 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 Tipo I muestra respuestas de +6  VU y de 0  VU que son mucho más planas que las de la cinta Tipo  II. A +6  VU, la  cinta Tipo II muestra cantidades significativas de compresión de nivel de señal en todo el rango de frecuencia, reduciéndose a aproximadamente 2  dB de compresión de señal entre 80  Hz y 1  kHz.

En la siguiente tabla se presentan algunas características representativas de rendimiento medido de un pequeño número de tipos de cintas disponibles comercialmente. ^{[90] [88]}