Forskare utvecklar en teknik som använder det speciella synkrotronröntgenljuset från den schweiziska ljuskällan SLS för att oförstörande digitalisera inspelningar från högvärdiga historiska ljudband – inklusive skatter från Montreux Jazz Festival-arkiv, som en sällsynt inspelning av King of the Blues, B.B. King.
Magnetband har nästan helt försvunnit ur våra liv och njuter nu bara av en nostalgisk nischtillvaro. Men betydande mängder av dessa analoga magnetiska medier lagras fortfarande i arkiven hos ljudstudior, radio- och TV-stationer, museer och privata samlingar över hela världen. Att digitalisera dessa band är en pågående utmaning såväl som en kapplöpning mot tiden, eftersom banden försämras och så småningom blir ospelbara.
Sebastian Gliga, fysiker vid PSI och expert på nanomagnetism, och hans team utvecklar en metod för att oförstörande digitalisera försämrade ljudband i högsta kvalitet med hjälp av röntgenljus. För att uppnå detta mål har de samarbetat med Swiss National Sound Archives, som har producerat skräddarsydda referensinspelningar och tillhandahållit kunskap om ljudteknik. Nu kommer ett samarbete med Montreux Jazz Digital Project att bidra till att vidareutveckla och testa metoden.
De återstående medlemmarna i det berömda rockbandet Queen stod nyligen inför en stor utmaning. I sin studio hittade musikerna ett band från 1988 som innehöll en låt med rösten av deras legendariske sångare Freddie Mercury, som dog 1991. Bandet skadades dock svårt. Först trodde ingen att de skulle kunna rädda denna speciella pjäs. Med stor möda lyckades ljudteknikerna trots allt lyckas.
"Det är som att sy ihop bitar", sa gitarristen Brian May till BBC. Den 13 oktober 2022 släpptes äntligen låten "Face It Alone" och stormade de världsomspännande listorna, mer än 30 år efter dess ursprungliga skapelse.
"Det här exemplet visar att band inte är gjorda för att hålla för evigt", förklarar Gliga. "Materialet förfaller med tiden och kan inte längre spelas upp." Även om det är möjligt att mödosamt återmontera och återställa sådana band, fortsätter Gliga och hans team ett helt nytt tillvägagångssätt. De använder synkrotronstrålning:"Med röntgenljus från en synkrotron kan vi rekonstruera även kraftigt skadade bandfragment utan att ens röra dem."
En unik konsertinspelning av den legendariske bluesgitarristen B.B. King sitter just nu på Gligas labbbänk. 1980 spelade King of the Blues sin andra konsert på Montreux Jazz Festival – ett 48 minuter långt spektakel som fångades på band av den schweiziske ljudteknikern Philippe Zumbrunn. Idag kan dock bara cirka tio sekunder av denna inspelning spelas upp åt gången. Bandets kemiska sammansättning har redan sjunkit så mycket att all uppspelning på en konventionell enhet bara kommer att förstöra bandet ytterligare.
"Vi var inte bara intresserade av det musikaliska innehållet i den här B.B. King-inspelningen, utan också av att anta utmaningen som dess förfall tillstånd ger", säger Gliga. "Synkrotronstrålning kan övervinna begränsningarna hos konventionella restaureringsmetoder."
Ljudband lagrar information i ett lager av små magnetiska partiklar – som små kompassnålar som pekar antingen mot norr eller söder. När bandet spelas in ändras deras magnetiska orientering - bandet magnetiseras och ljudinformationen lagras nu fysiskt i orienteringsmönstret. För att spela upp detta mönster, flyttas bandet förbi ett spelhuvud. Eftersom magnetfältet ständigt förändras genom mönstret, induceras en spänning i spelhuvudet och en elektrisk signal genereras. Denna signal förstärks och omvandlas till en akustisk signal.
Med sin röntgenmetod förlitar sig Gliga inte på magnetfältet, utan på de individuella kompassnålar som genererar detta fält. "Magnetiseringstillstånden för dessa små partiklar, vars storlek är mindre än en tiondel av diametern på ett människohår, kan avläsas nästan individuellt med hjälp av röntgenljuset från SLS och omvandlas till en ljudsignal av hög kvalitet." säger han.
"Digitalisering är en kontinuerlig process", förklarar fysikern. Den så kallade samplingsfrekvensen är viktig. Termen hänvisar till den frekvens vid vilken en analog signal samplas för omvandling till en digital signal. Den kontinuerliga ljudvågen delas in i segment av ett visst tidsintervall och lagras digitalt. En högre samplingshastighet innebär en högre upplösning i digitaliseringen av originalsignalen.
Eftersom synkrotronljuset kan mäta nästan varenda magnetisk kompassnål på bandet, kan det uppnå oöverträffad upplösning. "Vi uppnår något som den mest exakta kopian," förklarar Gliga.
Mycket av ljudvärlden är fysik och kan uttryckas i formler och siffror. Men när det kommer till begrepp som ljud och producerad kvalitet är den subjektiva ljudupplevelsen av största vikt. Det är därför Gliga arbetar med experter som baselns ljudtekniker och kompositör Daniel Dettwiler. Dettwiler är känt för analog musikbehandling. I hans studio finns också en Studer A80, en bandmaskin som spelar in och spelar upp magnetiska ljudband med hög precision.
"Det vi rekonstruerar med röntgenstrålar är den råa ljudsignalen som den lagras på bandet", förklarar Gliga. Men om du spelar samma band på Studer får du en lite annorlunda signal. "Detta beror på elektroniken inuti enheten, som dessutom bearbetar och manipulerar ljudet." Gliga och hans team använder därför denna analoga enhet från 1970-talet för att jämföra ljuden som extraherats vid synkrotronen med de konventionellt digitaliserade styckena.
För tillfället är dock synkrotronljuset släckt - det är "mörkertid" vid SLS. Den stora forskningsanläggningen genomgår en omfattande uppgradering mellan nu och början av 2025. Målet är att förbättra synkrotronstrålens briljans med en faktor 40.
"Vår metod kommer att dra stor nytta av uppgraderingen och den kommer att möjliggöra ännu effektivare mätningar", förklarar fysikern.
Tillhandahålls av Paul Scherrer Institute
