ОТ ФОНОАУТОГРАФА ДО ЛАЗЕРНОГО ПРОИГРЫВАТЕЛЯ
Кандидат технических наук Д. МЕРКУЛОВ.
Обыкновенному чуду - записать, сохранить и воспроизвести живой звук - не исполнилось еще и 150 лет. Но это сейчас оно обыкновен ное, и не чудо вовсе, а повседневное, само собой разумеющееся сопровождение бытия...
Совершим небольшой экскурс в прошлое. Несколько штрихов истории звукозаписи напомнят, как чудо превращалось в повседневность...
Машину, преобразующую акустические звуковые колебания в механические с последующей фиксацией их на физическом носителе впервые предложил француз Леон Скотт. Изобретатель назвал ее "фоноаутограф" (Phonoautograph). Принцип действия машины, воспроизводящей автограф звука, был изложен во французском патенте с приоритетом от 25 марта 1857 года. Звуковые колебания поступали в акустический конус, а затем на вибрирующую мембрану, соединенную с иглой. Звуковые колебания вычерчивались в виде линий на вращающемся вручную стеклянном цилиндре, покрытом копотью или обернутом прочной закопченной бумагой. Автором было предложено также устройство записи и на дисковый носитель, и даже на протягиваемую бумажную ленту. По заявлению самого Скотта, записи использовались для коллекционирования визуальных отображений различных звуков и научного исследования их отличий. Машина давала автограф звука, но воспроизвести записанные колебания не была способна.
Усовершенствовал фоноаутограф знаменитый американский изобретатель Томас Эдисон. Свое изделие он назвал фонографом (Phonograph). Как вспоминал позднее автор, на выполнение начальных работ ему понадобились несколько дней и не более 20 долларов США. Фонограф умел не только записывать звуковые колебания, но и воспроизводить их. Первое гласное заявление о фонографе Эдисон сделал 21 ноября 1877 года, а спустя восемь дней (29.11.1877) демонстрировал его публично. В начале декабря фонограф был показан в редакции научного американского журнала "Scientific American", и в том же месяце в очередном выпуске журнала была опубликована статья, посвященная изобретению.
В фонографе звуковые колебания также записывались на цилиндре, но покрытом мягким, податливым материалом - воском, оловянной или свинцовой фольгой. На поверхности покрытия иголка вычерчивала дорожки переменной глубины, соответствующие громкости и частоте звуковых колебаний, приходящих в акустический рупор.
В жизни для себя лично и окружающих Эдисон рекомендовал весьма актуальный девиз: "Никогда не изобретай того, на что не существует спроса". Однако он и его помощники в первые годы после изобретения звукозаписи не очень понимали, для чего она нужна. В списке рекомендаций по применению фонографа первые позиции занимали дрессировка попугаев, собак, составление озвученных завещаний. Но это длилось недолго. Фонограф совершенствовался, появился спрос.
Да и реклама делала свое дело. На рекламном плакате фонографа изображен сам Эдисон; текст верхней части постера гласит: "Я хочу видеть фонограф в каждой американской семье".
Вот объявление в газете, приглашающее в студию звукозаписи: "Сделайте запись вашего голоса и пошлите это ему"; такие ярлыки приклеивались к цилиндру с изготовленной записью. Широко рекламировалась громкость звуков, исходящих из фонографа. Она была достаточна для желающих веселиться и танцевать.
Революционные предложения в технологию звукозаписи внес в 1887 году переехавший жить в Америку из Германии Эмиль Берлинер. Он предложил вместо цилиндра использовать вращающийся плоский диск и в производственных условиях наносить на него звуковые дорожки постоянной глубины, но с изменяющейся формой линий по горизонтали; акустико-механический способ воздействия на иглу записи сохранялся. Полученный таким образом оригинал записи использовался для изготовления (путем горячего прессования) большого числа копий, проигрываемых уже в домашних условиях. Устройство, способное к воспроизведению звуковых колебаний, записанных на новом, относительно жестком носителе, было названо граммофоном. Плоские, заменившие цилиндры диски получили наименование граммофонных пластинок. На протяжении нескольких десятилетий материалом для них служила смесь шеллачной смолы с хлопковым или древесным волокном.
Осознание того, что плоские грампластинки более всего подходят для распространения музыкальной культуры, пришло в начале 1890-х годов. С 1895 года началась их активная продажа. В начале XX века тиражи отдельных записей именитых исполнителей (например, Ф. И. Шаляпина) превышали 1 млн экземпляров. Получилось так, что именно грампластинки поспособствовали знакомству и активной популяризации джаза - нового для того времени музыкального направления.
В 1883 году было сделано эпохальное открытие, и вновь его сделал Т. Эдисон. Он обнаружил явление термоэмиссии - произвольного исхода заряженных элементарных частиц от нагретой до высокой температуры нити накала осветительной лампы. На основе открытия американский инженер Ли де Форест сконструировал в 1906 году трехэлектродную лампу, позволившую усиливать звуковые колебания, поступающие на ее вход. Разработанные к началу 1920-х годов многокаскадный усилитель низкой частоты, конденсаторный микрофон и балансно-арматурный громкоговоритель (предшественник современного электродинамика) послужили компонентами электрической цепи в передаче звукового сигнала от исполнителя к новому, лишенному рупора, акустически более широкополосному звукозаписывающему устройству - рекордеру. Частотную полосу записи удалось расширить от 250-2500 Гц до 50-6000 Гц, одновременно увеличив динамический диапазон по громкости. Инициатива в проведении научно-исследовательских и опытно-конструкторских работ принадлежала сотрудникам американской лаборатории BELL Laboratories. Руководителем направления работ был Генри Харрисон (фото вверху).
Экспериментальные работы по проведению конкретных записей с помощью электрорадиоаппаратуры начались в конце 1923 года: 17 декабря была сделана не предназначенная для распространения запись увертюры "Кориолан" Л. Бетховена (историческая запись хранится в коллекции Нью-Йоркского филармонического оркестра, ее можно прослушать по Интернету). Очередные удачные сессии звукозаписи, не рассчитанные на последующее копирование, происходили также в ноябре 1924 года. 80 лет назад - 25 февраля 1925 года - звукозаписывающая компания "Коламбия" впервые изготовила пять оригиналов, предназначенных для массового тиражирования.
Слушание музыки от дисковых носителей в домашних условиях привилось, и на протяжении более ста лет оно содействует приобщению населения к музыкальному искусству. (По данным редакционной анкеты, например, музыку и звукозапись назвали в числе своих увлечений в свободное время 35% читателей журнала "Наука и жизнь". - прим. ред. )
В начале 80-х годов недавно ушедшего века на замену грампластинке пришел цифровой компакт-диск (CD), отвечающий требованиям современности и более удобный в эксплуатации. Новый формат пришелся по душе любителям музыки: за время от начала выпуска первых CD, несколько превышающее двадцать лет, их было продано больше, чем за столетнюю историю тиражирования пластмассовых дисков. Выросло новое поколение молодых людей, 20-30-летнего возраста, никогда не видевших грампластинок. В обиходе теперь уже сверхдолгоиграющие компакт-диски с различной степенью сжатия звука (МР3, MPEG-4), звукозаписывающие и воспроизводящие универсальные устройства, в равной степени пригодные для работы с любым современным звуко- и видеоносителем.
Объективности ради следует сказать, что на земном шаре любителей музыки очень много, но в подавляющем большинстве их более интересует мелодия, вопрос качества воспроизведения ее не является превалирующим. В последние годы в обращение поступила большая номенклатура упрощенно репродуцирующих звук стационарных и портативных средств, обходящихся без оптических дисков, позволяющих, в основном бесплатно - путем товарищеского обмена, использования радио или Интернета, ускоренно заполнять и перезаполнять их сотнями и даже тысячами популярных музыкальных произведений (см. "Наука и жизнь" №№ 9, 11, 2004 г.). На уменьшение спроса на CD оказывает влияние также носитель DVD, позволяющий, как в настоящем театре, не только слушать музыкальный шедевр, в лучшей режиссуре, со сцен именитых оперных и концертных залов, фестивалей музыки (см. "Наука и жизнь" № 2, 2001 г.), но и видеть его исполнителей; универсальность DVD позволяет при желании отключать видеоряд и слушать только музыку.
В процессе распространения и эксплуатации новых носителей (оптических дисков, магнитных аудио- и видеокассет и др.) выяснилось, что на них перезаписано далеко не все из ценного музыкального содержания, архивированного на пластмассовых пластинках. Кроме того, новые носители еще не показали достаточную надежность долговременного хранения информации. Виниловые и шеллачные диски имеют великолепное качество хранения записи, она неплохо сохраняется десятки и даже сто лет. Правда, если на них не воздействует царапающая иголка. В коллекциях любителей и в хранилищах организаций таких "девственных" пластинок сохранилось много (их еще можно найти и в продаже). Среди них, с позиции качественных характеристик, наибольший интерес представляют копии с обозначенной близостью к оригиналу.
Для эстетов и пуристов, исповедующих аналоговое звучание, небольшие европейские и американские фирмы выпускают пассиковые и прямоприводные проигрыватели для относительно качественного воспроизведения, принципиально не отличающиеся от разработанных в прошлые десятилетия. Появились проигрыватели виниловых дисков с бесконтактной лазерной головкой (см. фото). Об аналоговом проигрывателе, выпускаемом корпорацией ELP в Японии, обходящемся без иголки, с безынерционно скользящей (считывающей информацию) по заданным спиралям звуковых дорожек виниловых дисков бесконтактной лазерной головкой, журнал сообщал почти четыре года назад (см. "Наука и жизнь" № 7,2001г.) С той поры проигрыватель основательно подешевел, был неоднократно показан на международных выставках (на выставке CES-2004 в Лас-Вегасе удостоился почетной награды), поступил в эксплуатацию во многие известные организации (например, в библиотеку конгресса США), и им пользуются многие любители музыки, бережно относящиеся к наследию прошлого. Качество звука, обеспечиваемого лазерным проигрывателем, на слух оказалось близким к передаваемому компакт-диском (также см., например, http://www.high-endaudio.com/RC-ELP.html). Специалисты подтверди ли давнее заявление профессиональных звукорежиссеров о том, что специфический звуковой аналоговый "шарм" виниловым дискам придают суммарные нелинейные искажения, порождаемые непременными атрибутами обычных проигрывателей - иголками, головками, тонармами.
По материалам иностранной печати.
Иллюстрация «Этикетка первой поступившей в обращение грампластинки, записанной электроакустическим путем.»
Так выглядела этикетка первой поступившей в обращение грампластинки, записанной электроакустическим путем. Текст ELECTRICAL PROCESS означает: "электрический процесс записи" (слева). У грампластинки, проигранной много раз, ухудшается качество звуковоспроизведения; на этикетках дисков, выпускавшихся ранее, помещались специальные таблицы для учета числа проигрываний (справа).
Читайте в любое время
