Compact Cassette. La revolución del sonido (y otras cosas) al alcance de todos.

 

Compact Cassette (Fuente: Wikimedia Commons).

Desde la década de 1960 y hasta bien entrada la década de 1990, el “casete”, “Compact- Cassette” o “Musicassette” (si venía pregrabado), fue un artilugio cotidiano y al mismo tiempo bastante desconocido. Puso al alcance de todo el mundo la grabación y reproducción de música. Se usaba a diario para escuchar música, grabarla de la radio o cargar los programas en los ordenadores de 8 bits. Cuando llegó al mercado ya había otros sistemas de grabación, incluso en casete y con mayor calidad de grabación, pero no con la misma comodidad ni al mismo precio. No obstante, apenas sabemos de dónde viene y cómo funciona realmente.

Origen.

En la década de 1960, Philips encargó a dos equipos el desarrollo de un casete de cinta de audio que fuera más pequeño y manejable que los equipos de ese momento. Uno de estos equipos estaba en Viena. Fue el encargado de desarrollar junto con la empresa Grundig, un modelo con una sola bobina. Este modelo fue posteriormente abandonado por Philips, aunque Grundig continuó su desarrollo.

El otro equipo desarrolló un modelo de dos bobinas, en Hasselt, Bélgica, que acabaría siendo el Compact Cassette. Este equipo, liderado por Lou Ottens (1), se formó a finales de los años 50 y principios de los 60. En su mayoría eran jóvenes ingenieros y diseñadores con experiencia en grabación en cinta magnética. Antes de desarrollar el Compact Cassette ya habían desarrollado un modelo portátil, de bobina abierta, el EL-3585, del que vendieron más de un millón de unidades. Esto les dio la confianza de saber que había mercado para un reproductor aún más pequeño.

Grabador PHILIPS EL-3585 (Fuente: www.theregister.com).

Hay una historia que cuenta que la idea de desarrollar el Compact Cassette le vino a Lou Ottens un día que estuvo trasteando con un equipo de bobina abierta y acabó frustrado. La verdad es que esto no tiene mucha credibilidad, pero probablemente le ocurrió a mucha gente. Los equipos de bobina abierta no eran fáciles de usar ni cómodos, y se podían convertir en un incordio si una bobina se caía al suelo y se desenrollaba la cinta.

El diseño del Compact Cassette, estuvo influenciado por otros diseños propios de Philips y de otras compañías, pero especialmente por uno de RCA y otro de CBS.

En 1958, RCA le propuso a Philips la estandarización de un cartucho de dos bobinas sin borde, basado en el estándar de cinta de 3 y 3/4 IPS (Inch Per Second: Pulgadas por segundo. Aproximadamente 9,5 cm/s). La ausencia de bordes en las bobinas permitía reducir el tamaño del cartucho porque, mientras que en una bobina se reducía el diámetro (la que proveía de cinta) en la otra aumentaba (la que recibía la cinta). Este modelo en concreto tenía el inconveniente de que la fricción interna era tan grande que hacía que no fuera adecuado para alimentarlo con baterías, pero la idea de las dos bobinas sin borde sí se implementó en el diseño del Compact Cassette.

Compact Cassete y Tape Cartridge de RCA (Fuente: Wikimedia Commons).

Otro diseño vino de la mano del Dr. Peter Goldmark de CBS, que propuso un diseño de un solo carrete. Este proponía una cinta más estrecha, de 0,15 pulgadas (3,81 mm) y una velocidad de 1 y 7/8 IPS (4,76 cm/s). Este diseño tenía el inconveniente de que debía ser rebobinado después de la reproducción, lo que lo hacía poco práctico. Las medidas de la cinta y la velocidad de desplazamiento son las que se usaron para el Compact Cassette.

El producto que tenían que desarrollar tenía unas metas específicas. Debía ser, pequeño, barato, fácil de usar, tener un consumo bajo para poder alimentarlo con baterías y que fuera viable comercializar. Originalmente, entre las metas del diseño no estaba la alta fidelidad. De hecho, el principal uso que se preveía era el de dictáfono. El grabador debía caber en el bolsillo lateral de una chaqueta. No quiere decir que fuera cómodo llevarlo ahí, pero debía ser posible hacerlo. Con estos objetivos en mente se comenzó el desarrollo del nuevo modelo.

Datos de construcción.

El modelo del que partían (EL-3585) tenía un capstan (cabrestante) de 3 mm, pero en el nuevo modelo de grabador, que debía ser muy pequeño, no había espacio para el volante de inercia de un capstan de 3mm. Finalmente se optó por un capstan de 2 mm.

De izq. a der. Cabezal de borrado, cabezal de grabación/reproducción y “capstan” (varilla pulida) con “pitch roller” (ruedecilla de goma) debajo (Fuente: Wikimedia Commons).

El tamaño de la cinta fue de 0,15 pulgadas (3.81 mm) y no de 1/8 pulgadas (0,125 pulgadas o 3,2 mm) como mucha gente piensa. La velocidad de desplazamiento fue de 4,76 cm/s (1 y 7/8 IPS).

Para asegurarse de que la cinta tuviera buen contacto con el cabezal de lectura/grabación, se colocó una almohadilla que la presionaba contra el cabezal. Esta debía ser antiestática. El soporte de la almohadilla fue hecho de bronce (bronce fosforado o phosphor-bronze) para evitar el magnetismo del acero en las cercanías del cabezal de grabación. La presión debía ser la mínima posible para reducir la fricción y evitar irregularidades en la velocidad de la cinta.

Justo detrás de la almohadilla se colocó una pequeña placa metálica que servía como pantalla contra interferencias que pudieran ser inducidas durante la reproducción.

Como curiosidad, aunque no tenga relación con el Compact Cassette, el bronce fosforado, en lugar del plástico, fue el material del que estaba hecha la base de algunos tipos de cinta de magnética, como el usado en los UNISERVO (2), que eran el principal medio de almacenamiento de los ordenadores UNIVAC-I de 1951.

Almohadilla, soporte y pantalla metálica al fondo (Fuente: Wikimedia Commons).

Por aquella época, según comentaba el propio Lou Ottens, había gran actividad en la división de componentes de Philips relacionada con la miniaturización de componentes. Su altura fue estandarizada a 10 mm como máximo. El grupo de diseño del Compact Cassette se anticipó en su uso incluso antes de que estuvieran disponibles, lo que nos da una idea de lo innovador que fue el proceso de desarrollo de este dispositivo.

Con el paso del tiempo fue mejorando la electrónica de los equipos, los cabezales, el número de estos y la mecánica. Se añadió varios sistemas de reducción de ruido, incluido el Dolby y se mejoró mucho la calidad de las cintas.

Tipos de cinta.

Las primeras cintas magnéticas que se usaron, no para el Compact Cassette, fueron de papel recubiertas de óxido metálico. Pronto se desecharon porque se desgastaban y rompían con facilidad. BASF presentó las primeras cintas magnéticas con base de plástico en 1935. Más tarde, y después de varias pruebas, se popularizó el uso de cinta de polyester porque no se estiraba ni se rompía con facilidad.

Para el Compact Cassette se fabricaron cuatro tipos de cinta, con base de polyester, aunque tres de ellos, los Tipo I, II y IV son los más conocidos. Diferían en el material magnético con el que estaban recubiertas, incluso dentro de un mismo tipo, diferían las formulaciones de los recubrimientos magnéticos de un fabricante a otro.

Tipo I: Era el tipo de cinta “normal”, de óxido de hierro como material magnético (Fe2O3). Era el tipo de cinta más económico. En computadoras de 8 bits prácticamente no se usó otro tipo de cinta. Usan una ecualización de 120 microsegundos.

Tipo II: En este tipo de cinta se usaba partículas de óxido de cromo (CrO2). En los equipos que admitían este tipo de cintas había que poner el selector de bias en high. Usan una ecualización de 70 microsegundos.

Tipo III: Este fue un tipo de cinta desarrollado por Sony. Usaba dos capas de material, una de óxido de hierro y otra de óxido de cromo. Solo estuvieron disponibles en el mercado durante un corto periodo de tiempo en los años 70.

Tipo IV: Usa como material ferromagnético una capa de partículas metálicas en lugar de partículas de óxido metálico. También usan ecualización de 70 microsegundos. Eran las más caras y también las más resistentes al desgaste.

Colores de diferentes tipos de formulaciones de recubrimiento (Fuente: Wikimedia Commons).

Casetes tipo I, II y IV. Obsérvese los huecos para detección automática del tipo de cinta en el casete tipo II (en medio) y el casete tipo IV (abajo) (Fuente: Wikimedia Commons).

Al principio y al final de cada cinta hay un trozo que es diferente al resto de la cinta. No lleva recubrimiento magnético. Tampoco está ahí por casualidad. Ese trozo de cinta es más resistente que el resto de la cinta con recubrimiento magnético y su función principal es la de soportar los tirones que se pueden dar al llegar al final de la cita, reproduciendo o más aun, rebobinando. En algunos casos muestra el sentido de reproducción, la cara (A o B) y a veces tiene también una marca que indica que la parte magnética de la cinta empezará 5 segundos después de dicha marca. Hubo incluso algunos fabricantes que colocaban una zona de limpieza de cabezales.

Maxell-four-function-leader (Fuente: Wikimedia Commons).

Otro detalle del Compact Cassette son las láminas de “plástico” que hay a los lados de las bobinas. No están en todos los casetes, especialmente si son de tipo I y de bajo coste. Su función es la reducir la fricción de la cinta con los laterales del casete. Se suelen encontrar sobre todo en los casetes pregrabados.

Láminas laterales para reducir fricción con ondulaicones en parte superior e inferior (Fuente: Wikimedia Commons).

Los Cabezales.

Los cabezales de grabación son una parte muy interesante de los grabadores de casete. Como usuarios sabemos muy poco sobre ellos. Son esencialmente una bobina con núcleo de material ferromagnético, con una pequeña corte, abertura o “gap”, donde queda interrumpido el núcleo. Es la parte que queda hacia la cinta y la graba y/o lee. El tamaño de esa abertura es muy importante y está relacionado con la frecuencia máxima que puede grabarse. A menor abertura, mayor es la frecuencia que puede grabar. En realidad, esa abertura en el núcleo no está vacía. Está rellena de distintos materiales dependiendo del fabricante.

En los equipos profesionales de bobina abierta había un cabezal de borrado, uno de grabación y otro de lectura. En los equipos de casete domésticos era habitual que hubiera un cabezal de grabación, con la abertura grande, y un cabezal de grabación/reproducción, con una abertura más pequeña (en torno a 1,5 micrómetros). En la práctica se llegaba a un “compromiso” entre lo que se requería para grabar (una abertura muy estrecha), y para reproducir (una abertura algo más ancha). En cualquier caso, son medidas muy muy pequeñas que no son apreciables a simple vista.

Cabezales los hubo “mono”, “stereo” y “stereo autoreverse” principalmente. Los equipos que tenían la capacidad de “autoreverse” inicialmente daban la vuelta a la cinta, como el AKAI CS-55D y GXC-65D.  En el vídeo del siguiente enlace se puede observar su funcionamiento.

Posteriormente se fabricaron cabezales que se giraban. Esto introducía algo de imprecisión en la colocación del cabezal, pero era mucho menos aparatoso. Finalmente aparecieron cabezales con 4 pistas que podían leer y grabar ambas caras sin mover el cabezal.

En este punto habría que nombrar también de los equipos de grabación semiprofesionales que fabricó TASCAM. Podían grabar 4 e incluso 8 pistas en una cinta de casete. Ejemplos de estos grabadores son el “TASCAM Portastudio 424” y el “TASCAM Portastudio 488”. Algunos de ellos se pueden conseguir incluso a día de hoy en Ebay.

El casete como medio del almacenamiento de datos.

En la década de los 80, en Estados Unidos, el disco flexible era el medio de almacenamiento predominante entre los ordenadores de 8 bits, pero fuera de Estados Unidos, el casete fue el medio de almacenamiento más utilizado, principalmente por cuestiones de precio. Incluso el IBM PC de 1981 tuvo un puerto de casete aunque raramente se usaba. La codificación habitual era la FSK (Frequency-shift keying) y la tasa típica de transferencia oscilaba entre los 500 y los 2000 bits por segundo.

En 1975 se desarrolló el estándar KSC (Kansas City Standard) en un simposio organizado por la revista Byte. Según este estándar un bit “0” se almacenaba como una sinusoide de 4 ciclos a 1200 Hz y un bit “1” se almacenaba como 8 ciclos a 2400 Hz. Esto da un índice de transferencia de 300 baudios. Esta forma de almacenamiento era fiable pero lenta. Un típico programa de 8 KB tardaba unos 5 minutos el cargarse. A pesar de los esfuerzos, no consiguieron establecer un verdadero estándar y cada fabricante proponía sus variaciones.

Processor Technology (3) desarrolló el estándar CUTS (Computer Users Tape Standard) que fue una variación de KSC que añadió la grabación a 1200 baudios. Acorn Computers (4) desarrolló a su vez una variación del estándar CUTS de 1200 baudios que introdujo en sus equipos “BBC Micro” y “Atom”. Los MSX soportaban la misma variante de 1200 baudios de Acorn y otra de 2400 baudios, introduciendo frecuencias de 1200 y 2400 Hz para la codificación. Los cargadores por software, los llamados cargadores “turbo”, aumentaron esta velocidad llegando a superar en algún caso a las unidades de disco en algunos sistemas como el “Atari XE”.

En muchos casos el puerto de entrada de casete soportaba una tasa de transferencia muy superior, aunque los casetes usados con los ordenadores de 8 bits no soportaban estas velocidades. En el video del siguiente enlace se puede observar este hecho.

Mención aparte merecen los grabadores de casete de Commodore, los “Datesette”.

Este dispositivo, que se usó principalmente fuera de Estados Unidos (allí prevalecía la unidad de disco flexible), no grababa la información como intervalos de diferentes frecuencias sino que lo hacía de forma digital, con un detector de “paso por cero”.

La mejora en las técnicas de modulación, el ancho de banda y el ratio señal-ruido de los grabadores de casete, llevaron a alcanzar capacidades de almacenamiento de hasta 60 MB y tasas de transferencia de datos de entre 10 y 17 KB por segundo, aunque obviamente esto no se vio en los microordenadores de 8 bits sino en sistemas industriales de captura de datos.

Existió también una adaptación del casete para el almacenamiento de datos que se conoció con el nombre de “streamer cassette” o “D/CAS” que se utilizó principalmente como sistema de copia de seguridad.

Variante del formato de Compact Cassete para almacenamiento de datos “Streamer Cassette” o “D/CAS” (Fuente: Wikimedia Commons).

También existió un grabador de video de la marca de juguetes Fisher-Price, de 1987, que usaba el Compact Cassette como medio de almacenamiento (PXL2000). Su calidad de grabación obviamente, era la de un juguete.

La Luna.

Un dato curioso es el hecho de que los astronautas del proyecto Apollo de la NASA, en los años 60, llevaron un reproductor de sonido en alguna de las naves que fueron a La Luna. Al menos en el “Apollo XIII”, que no llegó a alunizar. Este fue un reproductor de Compact Cassete modelo TC-50 de Sony, muy similar a los Walkman de 11 años después. En la película “Apollo 13” se puede ver en una secuencia como los astronautas juegan con el reproductor de casete en ingravidez mientras suena una canción de los Rolling Stones. En el vuelo real no sonó esa canción. En los siguientes enlaces se puede ver fotos y un video sobre este grabador y otro de la transmisión del vuelo real del Apolo 13.

The Sony cassette recorder that went to space and predicted the Walkman.

Sony's proto-Walkman that went to the moon.

Apollo 13 TV Transmission LM Tour (29:34)

Mucho más.

Se podría escribir mucho más del Compact Cassete, de su funcionamiento, de las implementaciones que hubo en el mercado, los sistemas de reducción de ruido como el “Dolby” o el “dbx”; mecanismos de accionamiento con uno, dos o tres motores y solenoides; bias, ecualización de 120 y 70 microsegundos y muchos otros detalles. Es un dispositivo que resulta muy sencillo de usar, pero cuyo funcionamiento y diseño esconde muchos más detalles de los que cabría esperar en un principio.

Referencias.

(1) - Lou Ottens.

https://es.wikipedia.org/wiki/Lou_Ottens

(2) – UNISERVO.

https://www.computerhistory.org/revolution/artifact/100/1491

https://www.technikum29.de/en/devices/univac9400/console+uniservo.php

(3) - Processor Technology.

https://en.wikipedia.org/wiki/Processor_Technology

(4) - Acorn Computers.

https://es.wikipedia.org/wiki/Acorn_Computers

https://en.wikipedia.org/wiki/Acorn_Computers

Fuentes consultadas.

Casete.

https://es.wikipedia.org/wiki/Casete

Cassette tape.

https://en.wikipedia.org/wiki/Cassette_tape

Compact Cassette tape types and formulations

https://en.wikipedia.org/wiki/Compact_Cassette_tape_types_and_formulations

The Register.

Compact Cassette supremo Lou Ottens talks to El Reg

https://www.theregister.com/2013/09/02/compact_cassette_supremo_lou_ottens_talks_to_el_reg/

IEC

https://en.wikipedia.org/wiki/International_Electrotechnical_Commission

The Sony cassette recorder that went to space and predicted the Walkman.

https://cdm.link/2019/07/sony-space-apollo/

Sony's proto-Walkman that went to the moon.

https://www.youtube.com/watch?v=oJXRVyszFbo

Kansas City standard (Inglés).

https://en.wikipedia.org/wiki/Kansas_City_standard

Kansas City standard (Español).

https://es.wikipedia.org/wiki/Kansas_City_standard

D/CAS.

https://en.wikipedia.org/wiki/D/CAS

Commodore Datasette (Inglés).

https://en.wikipedia.org/wiki/Commodore_Datasette

Commodore Datasette (Español).

https://es.wikipedia.org/wiki/Commodore_Datasette