稍作阅读后，事实证明它们可以存储非常少量的数据。波特率在300到2400之间变化时，可以在90分钟（2x45分钟）的标准盒式磁带中存储大约200KB至1.5MB之间的内容。 > 1-这些人可以存储90分钟的音频。即使我们假设它们的模拟音频质量相当于32Kbps，也就是大约21MB的数据。我很难相信我所听的是300bps的高质量音频。
2-我了解了堪萨斯城的标准，但我不明白为什么他们使用的最大频率是4800Hz，产生2400波特。磁带（根据我的互联网搜索）可以达到15KHz。为什么不使用10KHz频率并获得更高的波特率？
3-为什么所有FSK调制都分配一个等于波特率的频率间隔？在堪萨斯州的示例中，他们将4800Hz和2400Hz信号用于“ 1”和“ 0”位。在MFSK-16中，间距也等于波特率。
为什么不使用带有256个元素的字母的MFSK系统？每个频率之间有20Hz的间隔，所需的带宽约为5KHZ。盒式磁带中有10KHz，所以应该足够。现在，即使我们所有的符号都是最慢的一个（5KHz），我们也将有5 * 8 = 40000波特。那是27MB的数据。与上面的21MB估算值相差不大。
4-如果磁带太烂了，他们如何在上面存储Terabaytes？
#1 楼
我听说磁带仍然是存储大量数据的最佳介质。
“最好”总是减少了一组优化参数（例如每位成本） ，耐用性...），而且从来都不是“普遍适用的”。例如，我可以看到“大”已经是一个相对的术语，对于小型办公室，这是备份的最佳解决方案“大量”数据是一个简单的硬盘驱动器或一个硬盘驱动器阵列。
对于一家公司而言，备份磁带可能会更好，这取决于它们需要多久返回一次数据。 （磁带本来就很慢，不能在“随机”点访问） >嗯，您可能会想到音乐盒，对吗？尽管那也是磁带，但绝对不是您的第一句话所说的磁带：它是为了存储具有低音频失真的模拟音频信号，以便在成本最低的盒式磁带播放机中播放，而不是用于存储比特率低的数字数据计算机系统中的错误。
音乐盒带也是1963年以来的一项技术（此后进行了小幅更新）。尝试将它们用于现代计算机（甚至是arduinos）处理的数据量听起来像是您在抱怨高速公路上的牛车不能达到100 km / h的速度。关于这一点，事实证明他们可以存储非常少量的数据。波特率介于300到2400之间，可以在90分钟（2x45分钟）的标准盒式磁带中存储200KB至1.5MB之间的数据。
那么，当音乐播放时，卡带式的东西最后一次用在计算机上（1980年代）。
这些数据速率从何而来？听起来您是根据1980年的技术进行分析的。
这些人可以存储90分钟的音频。即使我们假设它们上的模拟音频质量相当于32Kbps，也就是大约21MB的数据。
到底是32 kb / s？如果我以平均音频盒带旁边的目标比特率为32 kb / s的速度播放Opus Voice，Opus Music或MPEG 4 AAC-HE文件，则我不确定该磁带是否有很大的机会，除非您希望盒带带来的“温暖的音频失真”-但这不是您要传输数字数据的任何内容。这意味着您的“感知”质量与“数字数据容量”无关。
我很难相信我听的是300bps的高质量音频。
再次，您将苹果与橙子进行比较。仅仅因为40到50年前的某个人写了一个每秒300位的调制解调器，该调制解调器可以从盒式录音带存储的模拟信号中重建二进制数据，但这并不意味着盒式磁带通道的容量为300 bps。
这就像在说“我的约克夏犬可以在这个赛道上以12 km / h的速度行驶，因此我不敢相信您不能在其中以350 km / h的速度行驶一级方程式赛车。”城市标准，我不明白为什么他们使用的最大频率是4800Hz，产生2400波特。磁带（根据我的互联网搜索）可以达到15KHz。为什么不使用10KHz频率并获得更高的波特率呢？我的意思是，您实际上是在争辩说1975年的可能代表了今天的可能。那是过去的45年，它们没有达到理论极限。
为什么所有FSK调制都分配等于波特率的频率间隔？ t。有的。大多数现代FSK调制都没有（它们是最小移位键控标准，相反，您选择的间隔是符号率的一半）。为“ 1”和“ 0”位。在MFSK-16中，间隔也等于波特率。
再次，1975年！=今天一切皆有可能。
为什么他们不使用带有256个元素的字母的MFSK系统？每个频率之间有20Hz的间隔，所需的带宽约为5KHZ。盒式磁带中有10KHz，所以应该足够。现在，即使我们所有的符号都是最慢的一个（5KHz），我们也将有5 * 8 = 40000波特。那是27MB的数据。与上面的21MB估算值相差不大。
不是那么简单，因为您的系统没有噪声和失真，但是像以前一样：
成本低。
他们根本没有。
如果磁带太烂了，那么他们如何在上面存储Terabaytes？
您正在完全比较不同类型的磁带和磁带驱动器：
这100欧元的LTO-8数据备份磁带
与这种盒式磁带相对，我记得其中的一个孩子在超市购买5包9.99 DM，考虑到零售费用，对于商业客户而言，单个磁带可能在<1 DM范围内：
以及这款2500欧元的磁带驱动器，其尖端技术和公制纠错码和其他精美的数字技术
与这9欧元的盒装产品相比，这是1990年以来成本最低的设计，使用了自1970年代以来可用的组件，实际上，现在该产品已从康拉德的股票beca中清除使用它已经过时了：
在1980年代末，数字音频成为了“显而易见的下一件事情”，那是DAT盒式磁带问世的时代，为数字音频存储进行了优化： />
这些东西，采用相当“古老的”技术（按2020年标准），当用作数据盒带时（这种技术被称为DDS，但很快就脱离了录音标准）达到1.3 Gb / s。无论如何，在使用时，这已经完全破坏了模拟音频盒带的工作原理：
在盒式录音带中，读磁头是固定的，因此，信号的带宽自然受到磁性材料和磁头的空间分辨率与磁带速度的乘积的限制。在电子因素上，第一个因素是限制，第二个因素是非常机械的限制（不能通过仍然可以承受的起居室里的机器以超音速拍摄精美的磁带）。
在DAT中读取头安装在旋转的鼓上，倾斜地安装在磁带上–这样，磁头相对于磁带的速度可以大大提高，因此，您可以在非常长的相同长度的磁带上获取更多数据中等的磁带速度（音频盒：〜47 mm / s，DAT：〜9 mm / s）
DAT是一种数字格式。这意味着将零聚焦用于使幅度响应“尽管有所有缺陷也听起来不错”；取而代之的是，进行了广泛的纠错（如果要相信这一来源，则串联的Reed-Solomon码的总速率为0.71）和8b-10b线编码（加上更多的开销，这将使我们的有效率为0.5） 。
请注意它们如何在介质上进行行编码：这是直接到磁带的。显然，如果要使用磁带作为实际上的模拟介质，并将容量与启用密度的对角线记录相结合，则可以为磁带增加容量，这更像是模拟嘈杂的通道（略微有点像模拟噪音通道）而不是完美的0/1存储。
然后，您将不需要8b-10b行编码。另外，在重新设计存储时，您将丢弃级联的RS通道代码（这是一个有趣的选择，可惜我找不到关于为什么他们选择级联两个RS代码的任何信息），并直接选择了更大的代码-磁带不是随机访问的，因此LDPC码（通常为10000比特的大码）可能是现代选择。您应该结合使用邻居干扰消除和飞行员来跟踪回放过程中的系统变化。瞧，突然之间，您有一个非常复杂的设备，它根本不像老式的盒式磁带播放器，而是一个像我上面链接的现代备份磁带机。
评论
$ \ begingroup $
马库斯（Marcus）回忆不错！
$ \ endgroup $
–丹·博申（Dan Boschen）
20-10-5在12:01
$ \ begingroup $
@MBaz认真！伙计们，我没有时间作为学生项目来宣传它！你为什么这样对我？！为什么我不能简单地不把我们工具箱中的全部东西扔掉呢？
$ \ endgroup $
– MarcusMüller
20-10-5在14:42
$ \ begingroup $
@DanBoschen ADSL不使用高达2.2 MHz的基带吗？
$ \ endgroup $
– MarcusMüller
20-10-5在14:57
$ \ begingroup $
@MarcusMüllerMarcus，这些照片回答使我想起了electronic.se风格！ ;-)
$ \ endgroup $
– Fat32
20-10-5在15:41
$ \ begingroup $
@MarcusMüller很好的答案，但是“这些东西，[DAT / DDS]做1.3 Gb / s是否正确”？您链接的Wikipedia页面（在计算机数据存储介质下显示，容量范围从1.3GB到80GB。以1.3Gb / s的速度填充磁带大约需要10秒钟！或者我错过了什么？
$ \ endgroup $
– TripeHound
20-10-7在12:38
#2 楼
大容量磁带格式使用螺旋扫描。在这里，我看一下为什么它比线性录音具有更高的容量，线性录音具有像紧凑盒式磁带（C-盒式磁带）中的四个轨道（每侧一个立体声轨道）。
图1.立体声C-盒式磁带播放器/记录器数据驱动器的线性头（左）和螺旋扫描头（右），比例相同。层叠磁芯的两个抛光表面之间存在一个太短的可见间隙，该磁场将磁场集中到线圈的内部以及磁带涂层表面上的细线上。如果是线性扫描，则磁头间隙将垂直于磁带排列。
图2.四轨磁带（左）和螺旋扫描磁带（右）上磁轨的简化图示。实际上，在线性扫描轨道之间需要有一些空间，即“保护带”，以防止通道之间泄漏。在螺旋扫描的情况下，通常通过使磁头以不同的间隙角读取/写入连续磁道来避免这种需要。这样，磁化将近似正交并且不会被错误的磁头感应。与记录头的行进速度无关。可以减慢速度并记录相同的空间波长，但是这样做或以后读取记录要花费更长的时间。更快地记录不会增加磁带容量。它的作用是提供更高的数据速率，这对于实际应用很重要。另外，对于模拟记录，由于模拟信号具有高带宽，因此可能需要高的磁头行进速度。由于磁带上的磁性颗粒大小以及机械设计的考虑，很难记录非常小的空间波长。
对于信息密度，磁带上的轨道角度是多少都没有关系。因此，为了简化分析，我们可以将螺旋扫描轨道旋转为水平方向，并且我们可以只看磁带的1/4并考虑到C盒式磁带，将其视为单轨道磁带：
图3.单轨线性录音带（左）和n轨线性录音带（右）。让我们写一个适合我们简化分析的香农–哈特利定理的空间版本：$$ C = nB \ log_2 \ left（1+ \ frac {S} {nN} \ right）\ tag {1} $$
这里$ C $是总容量（磁带位/米）， $ n $是磁道数，$ B $是空间带宽（1 / m），$ S / N $是参考信噪比，参考情况下信号功率与噪声功率之比为只有一条轨道。如果我们从参考案例中将磁道数量增加一个因子$ n $，则磁道宽度将减小为参考案例中磁道宽度的$ 1 / n $倍，从而给出有效的信噪比\\ frac {S } {nN} $（每首曲目）。这是因为信号功率除以因子$ n ^ 2 $，而噪声功率除以因子$ n $。这是因为每个$ n $个单独的通道都具有与总和单个全宽磁道的每个$ n $个相同信号通道相同的信号功率，并且因为噪声在$ n $个磁道之间是独立的，所以全宽轨道中的噪声功率等于$ n $轨道中的噪声功率之和。因此，随着磁道数量的增加，信噪比下降。但是同时，总容量将是各个轨道容量的总和，因此公式前的系数为$ n $。 1作为通道数的函数，似乎可以通过增加轨道数来无限地增加容量：
图4.单个轨道上的信号噪声比为50 dB时，总容量与轨道数的比例。使用等式计算。 1. 此分析的主要错误在于，磁性晶粒的尺寸实际上并没有那么小，因此会出现各种无法解释的故障（磁道之间的相关噪声，泄漏和如果磁迹变得太窄且间隔太密，则远离等式1所假设的高斯。但是结果仍然保持一定的极限，即即使每个音轨的信噪比都比单个或四个音轨低，更多和更窄的音轨可以存储更多信息。因此，我们不仅仅不会为C型磁带提出正确的调制方案。在磁带宽度相同的情况下，采用螺旋扫描的数据磁带格式的设计在按磁带长度表示的信息容量方面确实是优越的。
John C. Mallinson，《磁记录的基础》，第二版，1993年，学术出版社，美国，p.。 129，给出与方程式相同的结果。 1，并提出一个限制：
$$ C（M）= MB \ log_2 \ left（1 + \ frac {（\ text {SNR}）_ w} {M} \ right）， \ tag {9.13} $$
其中$（\ text {SNR}）_ w $是将完整磁带宽度用于单个磁道时的宽带信噪比（$ M = 1 $）。对于单位
头带相对速度，带宽$ B $是
最小波长$ \ lambda_ \ text {min} $的倒数。从该
表达式中可以明显看出，面积容量随着$ M $的增加而增加。当
磁道数变得非常大时，出现
最终存储容量（以每单位面积的位数为单位）$$ \ text {最终的区域容量} = \ frac {nf ^ 2 \ lambda_ \ text {min}} {2 \ pi \ log_2e}。\ tag {9.14} $$
对于本文档中考虑的仪表记录器章
（$ n = 10 ^ {15} $粒子每立方厘米，$ f = 0.2 $，并且
$ \ lambda_ \ text {min} = 60 \ mu \ text {in。} $ ），那么最终的容量令人惊讶的是，每平方厘米$ 10 ^ 9 $比特或每平方英寸6000兆比特
。与目前在数字记录方面取得的成就相比，这是极高的面密度。
标准范围是每平方英寸50-150兆位的数字。
评论
$ \ begingroup $
哇，真知灼见！为了让1993年的存储密度达到每平方英寸6吉比特（我不喜欢这些“自由单位”，但这是制造商使用的...）的观点：希捷目前生产每平方英寸2兆比特的磁盘至少是他们去年的计划）。现代的LTO-8磁带可达到每平方英寸8.5吉比特。
$ \ endgroup $
– MarcusMüller
20-10-23在20:11
$ \ begingroup $
自1993年以来，他们设法通过引入新的纳米粒子来减小磁性粒子的尺寸，我认为BaFe是最新的。
$ \ endgroup $
–奥利·尼米塔洛（Olli Niemitalo）
20-10-24在2:47
#3 楼
您已经选择了答案，但是我想再说几行。首先，反对Marcus，我认为您的第一个假设是正确的！我们可以将一小时的CD品质（14-16位，44100Hz，立体声）模拟音频存储到这些商业音乐盒中；即磁性卷轴。因此，在非常粗略的基础上，那里的数据容量将近600 MB（兆字节）？在一开始提到的是，商业用琴盒有失去其质量的趋势。对于音乐录制而言尤其如此，在几次播放后，高保真度会丢失。这种不可信任的特性使它们成为高速率可靠数据存储的错误选择。因此，可能会降低它们的可用容量，以增加可靠性和耐用性。
但事实也相反：例如，IBM基于以下技术开发了硬盘驱动器技术（超高密度数字存储）磁记录。它们的圆形磁性板借助移动的读写头机制使随机访问成为可能。将许多这样的磁盘组装在一起并非常灵敏地控制板之间的磁头机构，是计算机工业最重要，最成功的发明之一。即使在今天，HDD仍占主导地位，SSD仍然很昂贵，或者云非常不便。
您必须注意介质的物理特性以及要存储数据的方式。商业录音带系统（磁带和读写电路一起）的带宽约小于20 kHz。而且我猜它的SNR大约小于60 dB。这可能是低估或高估，但是如果您考虑我一开始所说的话；如今，说实话，CD品质的音频，商业音频盒式磁带不能提供CD品质的音频，（据说具有Dolby Type-S降噪功能的低噪声金属盒式磁带已达到CD品质），因为它具有某些特性那些商用盒带中的高频嘶嘶声，尤其是在较低质量的磁带上。因此，我将60 dB作为平均估算值。另请注意，此SNR取决于频率，因为噪声随频率而增加，但是我也将忽略它。
因此，（香农）介质的容量$ C $（以位/秒为单位）为： /> $$ 60 = SNR_ {dB} = 10 \ text {log} _ {10}（snr）\暗示snr = 10 ^ 6 $$
$$ C = B \ times \ text {log} _2 （snr +1）= 20 k x 19.9 \约400〜kbps $$
假设有两个声道的立体声录音，这将产生约$ 800〜kbps $的声道容量。实际上，考虑到CD的SNR更好，约为96dB，因此其信道容量为$ 1.411 $ Mbps。然后，商用录音盒的等效数据速率约为CD介质的一半。如注释所示，这在一个小时内就产生了大约$ 360 $ MB（兆字节）的数据，这是一个乐观的上限。
有容量，但是您可以利用它吗？
例如，音频CD在圆形轨道线上使用了非常小的微小图案。这些钻头沿着从最内圆到最外螺旋的轨迹线，被放置成非常短，非常薄的反射区和非反射区，就像乙烯基一样。没有噪音，但是由于光学反射，衍射，折射和机械干扰而导致的失真，这限制了在圆形轨道上写入或读取这些微小点的分辨率。
但是磁性介质却完全不同。您将电信号（磁性信号）存储到其中。而且你有噪音。但是您比CD有优势。 CD介质仅具有一个反射或无反射指示的振幅水平。这是由于用于写入和读取位的特定机制所致。但是磁性介质可以为每个符号提供多个位，因为可以（原则上）支持多个幅度级别。
这种M进制编码在卫星通信中得到了很好的利用，其中256-QAM是过去曾利用（相对）低噪声的传输通道。
堪萨斯城的标准不是关于磁性介质容量，而是关于商业电话线允许的信道容量，相当有限，约为3-4美元那么$ kHz ......的结论是；如果您能够负担得起合适的编码技术，则原则上可以将不到360 MB的数据存储到标准的商用auido卡带中。有可用的低噪音（高SNR）卡盘类型（例如Cr或Metal），这会增加容量。或者至少您可以滚动更长的卷轴来增加它。尽管您能否完成此任务，但这是另一个实际问题...
评论
$ \ begingroup $
好一个！顺便说一下，64 dB SNR是从哪里来的？好像很高！
$ \ endgroup $
– MarcusMüller
20-10-5在17:07
$ \ begingroup $
@MarcusMüller此刻此刻来自我的耳朵！ ：-））（与CD音乐和盒式音乐的比较）尽管CD具有96 dB（假设16位，虽然实际上大约是14位）动态范围，但是我认为盒带最多可以提供60 dB？我确信这些数据是可用的（至少杜比降噪技术可以利用它们）。如果您知道更好的SNR估算值，请随时编辑数字:-)
$ \ endgroup $
– Fat32
20-10-5在17:10
$ \ begingroup $
@MarcusMüller大概是这样的：听起来肯定不如90 dB，听起来也不如30 dB，因此应该是60 dB :-)）
$ \ endgroup $
– Fat32
20-10-5在18:04
$ \ begingroup $
我很确定这个答案对容量非常乐观。录音带上的立体声不是完全不同的信号（立体声轨道靠得很近，但是信号类似，因此干扰还不错）。 SNR迅速下降到1 kHz以上；需要使用杜比B之类的技巧来使其听起来可以接受。它也绝对不会达到20 kHz。结果，您无法将带宽乘以SNR。您必须在可用带宽上集成SNR才能获得Shannon容量。要利用此功能，您需要类似ADSL的子载波。
$ \ endgroup $
– MSalters
20-10-6在9:08
$ \ begingroup $
@MSalters是的，这是一个乐观的上限。我希望我知道磁带和读写电路的技术规格以提供更好的答案。但是我已经提到嘶嘶声和与频率相关的SNR。关于带宽，我猜它在10到16 kHz之间。关于立体声；我不知道达达串扰这么严重吗？但这可以撤销。记住，电话线曾经有拨号调制解调器，但ADSL利用闲置的带宽闲置在铜缆中。或从50年代对（干净的）光学薄膜进行4K重新扫描。因此容量利用率取决于技术
$ \ endgroup $
– Fat32
20-10-6在11:56
#4 楼
1970年代典型的廉价盒式磁带录音机和播放器使用的音频电路没有完全平坦的频率响应，并且增加了很多相位失真（大多数消费者无法听到）。此外，计算机没有使用高采样率，低量化的DACS和ADC（当时要花很多钱），有时在PC和磁带机之间仅使用简单的1位数字输出和比较器输入，或者使用类似的低复杂度模拟电路。 DSP的处理能力被限制在1到5千个flops左右。和慢速DSP引擎。即便如此，我还是有一些便宜的录音机，它们会严重失真音频信号，无法可靠地将1200波特的数据记录和再现到2 MHz Z80系统中。卷到卷磁带机是专为所需带宽而设计的。不仅仅用于消费类音频。评论
$ \ begingroup $
通常只有一位输入和输出。我认为Tandy彩色计算机具有一个8位DAC，该信号被馈送到盒带输出和一个比较器输入，可以馈送到扬声器或静音，并且可以用作从盒带读取数据的可配置参考，我认为那个时代的任何其他机器都没有一点输入和输出。
$ \ endgroup $
–超级猫
20-10-8的2:05
#5 楼
尽管有这个问题的标题，但一篇2018年IEEE Spectrum的文章却解释了：为什么数据存储的未来是（静止的）磁带？实际上，容量记录经常被打破，最新的一项记录是在溅射磁带上以201 Gb / in2记录区域密度记录的。从最初存储在磁带上的2兆字节（IBM第一个商用磁带产品：726磁带单位，于60多年前发布）开始，最近10年来发布的声明（IBM和Sony在微型磁带上填充了330 TB）总结如下：2006：8 TB；每平方英寸66.7亿字节的密度
2010年：大小35 TB；每平方英寸295亿字节的密度
2014：大小154 TB；每平方英寸859亿字节的密度
2015年：大小为220 TB；每平方英寸1230亿字节的密度
2017年：大小330 TB；密度为每平方英寸2010亿字节
那些仍在研究，非商业化，具有不同的媒体技术：溅射磁带与高达15 TB的商业磁带的钡铁氧体（BaFe）。 2020年8月，Fujifilm用锶铁氧体（SrFe）指向了容量为224Gbit /in²的400TB盒式磁带。可以通过重复数据删除和无损压缩（后者在实践中通常令人失望，比率小于2：1）进一步改善此类性能。未来的竞争对手可能是DNA存储或晶体蚀刻（请参见“磁存储会完全淘汰吗？”。）
在我的工作场所中，拥有巨大的数据集，仍在使用磁带进行长期备份。即，人们经常使用Exabyte公司开发的8毫米备份格式Data8。
评论
所有答案都可以简单地概括为：您忽略了“失真”因素。音频对失真的容忍度较高，受普通休闲听众所能容忍的限制。数字失真容限为零。因此，您正在比较苹果和橙子。如果使用插孔将音频从盒式磁带以数字方式编码到编码设备中，则几乎没有机会从2种不同的播放中获得相同的数字文件。但这就是您在问题中所假设的。300至2400波特用于用于使用“常规”音频设备（例如盒式录音机）的系统。此类设备针对音乐进行了优化，并包含用于改善声音的滤波器（我怀疑带通滤波器）。这些过滤器不允许高波特率。如果不使用针对音乐进行了优化的盒式录音机，则可能会有更高的波特率：使用1980年代的家用计算机，波特率约为7 kBaud。 Wikipedia提到（更多）现代设备，它们可以在盒式磁带上存储60 MB内存-应该超过100 kBauds。
@JoelFan是的，只有一点点错误可能会使数字计算机崩溃，但是与不可预测的噪声或参数变化相比，可预测的失真是可以接受的。数字传输和存储的主要优势是可以承受噪声和失真。因此，每次在介质中写入逻辑“ 1”或“ 0”时，您都会写出不同的内容，但是最后，您可以完美地恢复它（除非存在巨大的噪声或失真，在这种情况下，您仍然可以使用错误-检测和校正）。这就是为什么用数字系统代替模拟系统的根本原因。
4-如果磁带太烂，那么他们如何在其上存储Terabaytes？这就像比较将一本小说写在一卷卫生纸或一个大笔记本上一样……介质和尺寸是不同的。卫生纸并未针对书写进行优化，同样，录音带也针对模拟录音而非数字录音进行了优化。
@ Fat32，我们在说同样的话。可以在盒式磁带上写“ 1”或“ 0”并可靠地读回的唯一原因是，因为要占用少量的数字录音带（与模拟音频录制相比），所以要使用这种磁带数据（1位）。您要为了保真而用磁带空间进行交易。 75英寸的盒式磁带可以记录10秒的可接受保真度音频或375个字符（大约OP问题的大小）的可接受保真度数字数据。数据密度的差异令人震惊。