Onderzoekers ontwikkelen een techniek die het speciale synchrotron-röntgenlicht van de Zwitserse lichtbron SLS gebruikt om op niet-destructieve wijze opnames van hoogwaardige historische audiobanden te digitaliseren – inclusief schatten uit het archief van het Montreux Jazz Festival, zoals een zeldzame opname van de King of the Blues, B.B. King.

Magneetbanden zijn vrijwel geheel uit ons leven verdwenen en kennen nu alleen nog een nostalgisch nichebestaan. Er worden echter nog steeds aanzienlijke hoeveelheden van deze analoge magnetische media opgeslagen in de archieven van geluidsstudio's, radio- en tv-stations, musea en privécollecties over de hele wereld. Het digitaliseren van deze banden is een voortdurende uitdaging en een race tegen de klok, omdat de banden verslechteren en uiteindelijk onspeelbaar worden.

Sebastian Gliga, natuurkundige bij PSI en expert op het gebied van nanomagnetisme, en zijn team ontwikkelen een methode om gedegradeerde audiobanden op niet-destructieve wijze in de hoogste kwaliteit te digitaliseren met behulp van röntgenlicht. Om dit doel te bereiken, hebben ze samengewerkt met het Zwitserse Nationale Geluidsarchief, dat op maat gemaakte referentie-opnames heeft geproduceerd en knowhow op het gebied van audiotechniek heeft geleverd. Nu zal een partnerschap met het Montreux Jazz Digital Project helpen om de methode verder te ontwikkelen en te testen.

Audiobanden beschermen tegen verval

De overgebleven leden van de beroemde rockband Queen stonden onlangs voor een grote uitdaging. In hun studio vonden de muzikanten een tape uit 1988 met daarop een nummer met de stem van hun legendarische zanger Freddie Mercury, die in 1991 overleed. De tape raakte echter zwaar beschadigd. Aanvankelijk geloofde niemand dat ze dit bijzondere stuk zouden kunnen redden. Met veel moeite is het de geluidstechnici toch gelukt.

"Het is alsof je stukken aan elkaar plakt", vertelde gitarist Brian May aan de BBC. Op 13 oktober 2022 werd het nummer "Face It Alone" eindelijk uitgebracht en bestormde het de wereldwijde hitlijsten, meer dan 30 jaar na de oorspronkelijke creatie.

"Dit voorbeeld laat zien dat tapes niet gemaakt zijn om eeuwig mee te gaan", legt Gliga uit. "Het materiaal vergaat na verloop van tijd en kan niet meer worden afgespeeld." Hoewel het mogelijk is dergelijke banden nauwgezet weer in elkaar te zetten en te herstellen, streven Gliga en zijn team een ​​geheel nieuwe aanpak na. Ze maken gebruik van synchrotronstraling:"Met röntgenlicht van een synchrotron kunnen we zelfs zwaar beschadigde tapefragmenten reconstrueren zonder ze zelfs maar aan te raken."

Op de laboratoriumbank van Gliga staat momenteel een unieke concertopname van de legendarische bluesgitarist B.B. King. In 1980 speelde de King of the Blues zijn tweede concert op het Montreux Jazz Festival:een 48 minuten durend spektakel dat op band werd vastgelegd door de Zwitserse geluidstechnicus Philippe Zumbrunn. Tegenwoordig kunnen echter slechts ongeveer tien seconden van deze opname per keer worden afgespeeld. De chemische samenstelling van de tape is al zodanig verslechterd dat elke weergave op een conventioneel apparaat de tape alleen maar verder zal vernietigen.

"We waren niet alleen geïnteresseerd in de muzikale inhoud van deze opname van B.B. King, maar ook in het aangaan van de uitdaging die de staat van verval met zich meebrengt", zegt Gliga. "Synchrotronstraling kan de beperkingen van conventionele restauratiemethoden overwinnen."

De magnetische toestanden aflezen

Audiobanden slaan informatie op in een laag kleine magnetische deeltjes, zoals kleine kompasnaalden die naar het noorden of het zuiden wijzen. Wanneer de band wordt opgenomen, wordt de magnetische oriëntatie veranderd:de band wordt gemagnetiseerd en de audio-informatie wordt nu fysiek opgeslagen in het oriëntatiepatroon. Om dit patroon af te spelen, wordt de band langs een afspeelkop bewogen. Omdat het magnetische veld voortdurend verandert door het patroon, wordt er een spanning in de afspeelkop geïnduceerd en wordt er een elektrisch signaal gegenereerd. Dit signaal wordt versterkt en omgezet in een akoestisch signaal.

Met zijn röntgenmethode vertrouwt Gliga niet op het magnetische veld, maar op de individuele kompasnaalden die dit veld opwekken. "De magnetisatietoestanden van deze kleine deeltjes, waarvan de grootte kleiner is dan een tiende van de diameter van een mensenhaar, kunnen vrijwel individueel worden uitgelezen met behulp van het röntgenlicht van de SLS en worden omgezet in een audiosignaal van hoge kwaliteit," zegt hij.

De meest nauwkeurige kopie

“Digitalisering is een continu proces”, legt de natuurkundige uit. De zogenaamde sampling rate is belangrijk. De term verwijst naar de frequentie waarmee een analoog signaal wordt bemonsterd voor conversie naar een digitaal signaal. De continue geluidsgolf wordt opgedeeld in segmenten van een bepaald tijdsinterval en digitaal opgeslagen. Een hogere sampling rate betekent een hogere resolutie bij de digitalisering van het originele signaal.

Omdat het synchrotronlicht vrijwel elke magnetische kompasnaald op de band kan meten, kan het een ongekende resolutie bereiken. "We bereiken zoiets als de meest nauwkeurige kopie", legt Gliga uit.

Nostalgie ontmoet hightech

Een groot deel van de audiowereld is natuurkunde en kan worden uitgedrukt in formules en getallen. Als het echter om begrippen als geluid en de geproduceerde kwaliteit gaat, staat de subjectieve auditieve ervaring voorop. Daarom werkt Gliga samen met experts als de Bazelse geluidstechnicus en componist Daniel Dettwiler. Dettwiler staat bekend om zijn analoge muziekverwerking. Zijn studio is ook de thuisbasis van een Studer A80, een bandmachine die magnetische audiobanden met hoge precisie opneemt en afspeelt.

"Wat we met röntgenstralen reconstrueren is het ruwe audiosignaal zoals het op de band is opgeslagen", legt Gliga uit. Als je echter dezelfde band op de Studer afspeelt, krijg je een iets ander signaal. "Dit komt door de elektronica in het apparaat, die het geluid bovendien verwerkt en manipuleert." Gliga en zijn team gebruiken daarom dit analoge apparaat uit de jaren zeventig om de geluiden uit de synchrotron te vergelijken met de conventioneel gedigitaliseerde stukken.

Op dit moment blijft het synchrotronlampje echter uit:het is "donkere tijd" bij de SLS. De grote onderzoeksfaciliteit ondergaat tussen nu en begin 2025 een uitgebreide upgrade. Het doel is om de helderheid van de synchrotronbundel met een factor 40 te verbeteren.

"Onze methode zal enorm profiteren van de upgrade en zal nog efficiëntere metingen mogelijk maken", legt de natuurkundige uit.

Aangeboden door het Paul Scherrer Instituut