En fysiker bruger røntgenstråler til at redde gamle musikoptagelser

Forskere er ved at udvikle en teknik, der bruger det specielle synkrotron røntgenlys fra den schweiziske lyskilde SLS til ikke-destruktivt at digitalisere optagelser fra historiske lydbånd af høj værdi – herunder skatte fra Montreux Jazz Festival-arkivet, såsom en sjælden optagelse af King of the Blues, B.B. King.

Magnetbånd er næsten helt forsvundet fra vores liv og nyder nu kun en nostalgisk nichetilværelse. Imidlertid er betydelige mængder af disse analoge magnetiske medier stadig opbevaret i arkiver af lydstudier, radio- og tv-stationer, museer og private samlinger verden over. Digitalisering af disse bånd er en vedvarende udfordring såvel som et kapløb med tiden, da båndene nedbrydes og til sidst bliver uspillelige.

Sebastian Gliga, fysiker ved PSI og ekspert i nanomagnetisme, og hans team udvikler en metode til ikke-destruktivt at digitalisere forringede lydbånd i højeste kvalitet ved hjælp af røntgenlys. For at nå dette mål har de samarbejdet med Swiss National Sound Archives, som har produceret skræddersyede referenceoptagelser og leveret lydteknisk knowhow. Nu vil et partnerskab med Montreux Jazz Digital Project være med til at videreudvikle og teste metoden.

Gemmer lydbånd fra forfald

De resterende medlemmer af det berømte rockband Queen stod for nylig over for en stor udfordring. I deres studie fandt musikerne et bånd fra 1988, der indeholdt en sang med stemmen fra deres legendariske sanger Freddie Mercury, der døde i 1991. Båndet blev dog stærkt beskadiget. Først troede ingen på, at de ville være i stand til at redde dette specielle stykke. Med stor indsats lykkedes det trods alt for lydteknikerne at lykkes.

"Det er som at sy stykker sammen," sagde guitaristen Brian May til BBC. Den 13. oktober 2022 blev sangen "Face It Alone" endelig udgivet og stormede de verdensomspændende hitlister, mere end 30 år efter dens oprindelige oprettelse.

"Dette eksempel viser, at bånd ikke er lavet til at holde evigt," forklarer Gliga. "Materialet henfalder med tiden og kan ikke længere afspilles." Selvom det er muligt omhyggeligt at samle og restaurere sådanne bånd, forfølger Gliga og hans team en helt ny tilgang. De bruger synkrotronstråling:"Med røntgenlys fra en synkrotron kan vi rekonstruere selv stærkt beskadigede tapefragmenter uden at røre dem."

En unik koncertoptagelse af den legendariske bluesguitarist B.B. King sidder i øjeblikket på Gligas laboratoriebænk. I 1980 spillede King of the Blues sin anden koncert på Montreux Jazz Festival - et 48 minutter langt skue, der blev fanget på bånd af den schweiziske lydtekniker Philippe Zumbrunn. I dag kan der dog kun afspilles omkring ti sekunder af denne optagelse ad gangen. Båndets kemiske sammensætning er allerede forfaldet i en sådan grad, at enhver afspilning på en konventionel enhed kun vil ødelægge båndet yderligere.

"Vi var ikke kun interesserede i det musikalske indhold af denne B.B. King-indspilning, men også i at tage den udfordring, dens tilstand af forfald giver," siger Gliga. "Synkrotronstråling kan overvinde begrænsningerne ved konventionelle restaureringsmetoder."

Aflæsning af magnetiske tilstande

Lydbånd gemmer information i et lag af små magnetiske partikler - som små kompasnåle, der peger enten mod nord eller syd. Når båndet er optaget, ændres deres magnetiske orientering - båndet bliver magnetiseret, og lydinformationen lagres nu fysisk i orienteringsmønsteret. For at afspille dette mønster flyttes båndet forbi et afspilningshoved. Da magnetfeltet konstant ændrer sig gennem mønsteret, induceres en spænding i legehovedet, og der genereres et elektrisk signal. Dette signal forstærkes og konverteres til et akustisk signal.

Med sin røntgenmetode er Gliga ikke afhængig af magnetfeltet, men på de enkelte kompasnåle, der genererer dette felt. "Magnetiseringstilstandene for disse små partikler, hvis størrelse er mindre end en tiendedel af diameteren af ​​et menneskehår, kan aflæses næsten individuelt ved hjælp af røntgenlyset fra SLS og konverteres til et lydsignal af høj kvalitet." siger han.

Den mest nøjagtige kopi

"Digitalisering er en kontinuerlig proces," forklarer fysikeren. Den såkaldte sampling rate er vigtig. Udtrykket refererer til den frekvens, ved hvilken et analogt signal samples til konvertering til et digitalt signal. Den kontinuerlige lydbølge opdeles i segmenter af et bestemt tidsinterval og lagres digitalt. En højere samplinghastighed betyder en højere opløsning i digitaliseringen af ​​det originale signal.

Da synkrotronlyset kan måle næsten hver eneste magnetiske kompasnål på båndet, kan det opnå en hidtil uset opløsning. "Vi opnår noget i retning af den mest nøjagtige kopi," forklarer Gliga.

Nostalgi møder højteknologi

Meget af lydverdenen er fysik og kan udtrykkes i formler og tal. Men når det kommer til begreber som lyd og den producerede kvalitet, er den subjektive lydoplevelse altafgørende. Derfor arbejder Gliga sammen med eksperter som Basel-lydteknikeren og komponisten Daniel Dettwiler. Dettwiler er kendt for analog musikbehandling. Hans studie er også hjemsted for en Studer A80, en båndmaskine, der optager og afspiller magnetiske lydbånd med høj præcision.

"Det, vi rekonstruerer med røntgenstråler, er det rå lydsignal, som det er lagret på båndet," forklarer Gliga. Men hvis du spiller det samme bånd på Studer, får du et lidt anderledes signal. "Dette skyldes elektronikken inde i enheden, som desuden behandler og manipulerer lyden." Gliga og hans team bruger derfor denne analoge enhed fra 1970'erne til at sammenligne lydene udvundet ved synkrotronen med de konventionelt digitaliserede stykker.

I øjeblikket forbliver synkrotronlyset dog slukket - det er "mørketid" ved SLS. Det store forskningsanlæg gennemgår en omfattende opgradering mellem nu og begyndelsen af ​​2025. Målet er at forbedre synkrotronstrålens glans med en faktor på 40.

"Vores metode vil have stor gavn af opgraderingen, og den vil muliggøre endnu mere effektive målinger," forklarer fysikeren.

Leveret af Paul Scherrer Institute