ОТ МОНО К СТЕРЕО
Кандидат технических наук Д. МЕРКУЛОВ.
В прошлом номере журнала (см. "Наука и жизнь" № 3, 2005 г.) речь шла об акустике домашнего кинотеатра, публикация преследовала чисто практические цели. В этой статье - несколько слов, без которых краткая история звукозаписи и воспроизведения звука, начатая в февральском номере журнала, была бы неполной.
В разработках и производстве современных широко применяемых электродинамических громкоговорителей до сих пор повторяются нововведения, известные еще с середины 1920-х годов. Идеи и реализующие их технические решения, положенные в основу акустического устройства, преобразующего электрические колебания в звуковые, были изложены инженерами американской компании GENERAL ELECTRIC Честером Райсом (Chester W. Rice) и Эдвардом Келлогом (Edward W. Kellog) в трудах американского института инженеров-электриков в 1925 году. Занимавшийся электроакустикой параллельно с ними и независимо от них в том же году инженер Эдвард Вент (Edward Wente) из американской компании BELL Laboratories также подал заявку на патентование аналогичного излучателя звуковых колебаний.
Однако Ч. Райс и Э. Келлог привели в статье еще и описание усилителя мощностью 1 Вт для своего громкоговорителя. И уже в 1926 году по их предложению американская фирма RCA (Radio Corporation of America) разработала и сделала громкозвучащий радиоприемник в одном корпусе. Помимо акустической головки он содержал входные контуры настройки, ламповый усилитель и выпрямитель питания электросети. Радиоприемник получил ставшее популярным наименование "радиола", а громкоговоритель динамического типа стали называть просто: "динамик". Профессионалы-электроакустики закрепили за ним характеристику, основанную на "базовом принципе Райса-Келлога". В дальнейшем, как известно, радиолой называли радиоприемник со встроенным проигрывателем грампластинок.
Революционные достижения в электронике, произошедшие 80 лет назад: внедрение Г. Харрисоном электрического способа записи граммофонных пластинок (см. "Наука и жизнь" № 2, 2005 г.), разработка Ч. Райсом, Э. Келлогом и Э. Вентом громкоговорящей электродинамической головки - позволили приступить к исследованиям методов электрической передачи на расстояние и воспроизведения в домашних условиях музыки и речи с сохранением объемности и естественности звучания.
Известный давний опыт трансляции звуковой передачи был предпринят французом Клементом Адлером еще в 1881 году на Парижской электрической выставке. Восемьдесят пар телефонных проводов были протянуты со сцены Парижской оперы в четыре комнаты отеля, расположенного поблизости. Посетителям выставки таким образом демонстрировалась возможность слушать оперный спектакль на расстоянии. Музыкальные образы воздействовали на слушателя с помощью двух отдельно стоящих микрофонов, расположенных на театральных подмостках.
Спустя 50 лет в исследовательских подразделениях BELL Labs Харви Флетчер (Harvey Fletcher), знаменитый американский ученый-теоретик и практик, основатель и руководитель Акустического общества и президент Физического общества США, в соавторстве с Артуром Келлером (Arthur C. Keller) и в содружестве с именитым дирижером симфонического оркестра Леопольдом Стоковским (Leopold Stokowski) провели первые опыты по моно- и бинауральной звукозаписи. В Англии в то же время аналогичными исследованиями занимался инженер звукозаписывающей компании EMI Алан Блумлейн (Alan D. Blumlein), который 14 декабря 1931 года оформил документы на патентование пространственно-ощущаемой звукозаписи, также названной бинауральной.
В марте 1932 года Л. Стоковский под техническим руководством Х. Флетчера на звукозаписывающем оборудовании BELL Labs и получившем к тому времени распространение виниловом диске осуществил двухканальную запись симфонического произведения А. Скрябина "Поэма огня". На граммофонной пластинке записывающие дорожки для каждого канала были прорезаны по отдельности. Динамический диапазон звукозаписи составлял 60 дБ в полосе частот, простиравшейся до 10 000 Гц.
Х. Флетчер, однако, обоснованно считал, что для относительно реалистичного объемного восприятия ретранслируемых музыкальных звуковых образов необходима совокупность хотя бы трех линий передачи электрических сигналов. В апреле 1933 года Х. Флетчер предпринял экспериментальную трансляцию "вживую" трехканального стереоскопического звукового "изображения" по путям проводной телефонии. В театральном зале Академии музыки Филадельфии были установлены три микрофона: левый, центральный, правый, звуковые колебания от которых поступали в зал прослушивания Академии наук и в Конституционный зал Белого дома в Вашингтоне. Сигналы поступали на раздельные ламповые усилители низкой частоты. Звуковые колонки располагались в залах прослушивания также слева, по центру и справа. Оптимальным размещением громкоговорителей в концертных помещениях занимался лично Л. Стоковский.
Следующий известный и успешный опыт публичной демонстрации преимуществ трехканального художественного восприятия музыкальных шедевров Х. Флетчер и Л. Стоковский провели в апреле 1940 года. В большом зале CARNEGIE HALL Нью-Йорка была установлена акустическая система, состоящая из трех мощных низкочастотных усилителей и электродинамических громкоговорителей. На собравшуюся аудиторию она воздействовала звуковыми колебаниями с динамическим перепадом 100 дБ в частотном диапазоне от 30 до 15 000 Гц. Для проведения испытания были выбраны шедевры классической музыки (в том числе цикл "Картинки с выставки" М. Мусоргского), отрывки из музыкальных кинофильмов и джаз. На демонстрации присутствовал знаменитый российский композитор С. Рахманинов, оценивший ее положительно. С этого времени окончательно утвердилось применение термина "стереофония", ранее упоминавшегося лишь эпизодически. Одновременно комплекты радиоаппаратуры, включающие в себя оборудование для записи и воспроизведения звука по двум или более независимым информационным каналам, стали называть акустической системой. (Более подробно см. http://www.britannica.com).
В январе 1934 года в Лондоне в студии ABBEY ROAD А. Блумлейн осуществил двухканальную запись музыкального произведения ("Симфония Юпитера" Моцарта), используя одну дорожку винилового диска. Впервые на каждую из двух наклоненных под углом 45 градусов латеральных (боковых) сторон основной дорожки граммофонной пластинки информация поступала раздельно от микрофонов, расположенных вблизи оркестра. Предложенный метод упрощенного репродуцирования стереофонии утвердился надолго, а в последующем был принят и в магнитофонной записи звука. В домашних условиях он успешно справляется с объемно-пространственным отображением студийных записей малых форм: камерных оркестров, выступлений вокально-инструментальных групп, стоящих перед микрофоном певцов и др. В меньшей степени он подходит для передачи звуковой атмосферы больших залов, симфонических оркестров, оперных и хоровых представлений и даже для специально транслируемых "вживую" концертов популярной музыки, когда исполнители активно передвигаются по сцене.
Но техника, имевшаяся в распоряжении профессиональных звукорежиссеров и у домашних пользователей, не могла предложить большего.
С появлением бытовых кассетных видеомагнитофонов, а несколько позже - лазерных (LD, DVD) видеодисков произошло "прозрение" музыкальной культуры, предназначенной для домашнего "потребления". В отечественных и зарубежных магазинах ныне в продаже можно найти видеокассеты и лазерные диски с записями практически всех популярных опер и балетов, симфонических произведений, концертных выступлений известных и признанных ансамблей легкой музыки. Нелишне заметить, однако, что наиболее полно потенциал стереофонии раскрывается при слушании инструментальной и оперной классики.
По материалам иностранной печати.
Иллюстрация "Чертеж и внешний вид громкоговорителя."
Разработанного Ч. Райсом и Э. Келлогом в 1925 году: 1 - индукционная катушка; 2 - звуковая катушка; 3 - резиновая прокладка; 4 - центрирующая шайба; 5 - защитная прокладка; 6 - центрирующая регулировка; 7 - войлочный демпфер; 8 - конический бумажный диффузор.
Иллюстрация "Первый советский серийный телевизор А. Я. Брейтбарта."
Б-2 (сверху) и серийный радиоприем ник Э4С с электромагнитным репродуктором для звукового сопровождения (1935 год). Экспонат центрального Политехнического музея в Москве.
Иллюстрации "Знаменитый HOLLYWOOD BOWL в Лос-Анджелесе (США) - концертный зал под открытым небом, вмещающий 17 500 человек."
На снимке слева показано, как выглядела сценическая площадка в 1930-е годы, когда Х. Флетчер и Л. Стоковский начинали на ней свои эксперименты по бинауральному звучанию.
Иллюстрация "Новейшие музыкальные акустические стереоколонки производства именитой датской фирмы BANG&OLUFSEN."
Несмотря на округло-конические формы, они обеспечивают вперед направленное излучение; нижние конусы - это мощные сабвуферы.
Читайте в любое время
