Краткая история развития звукозаписи. История звукозаписи неисчерпаема

1. Музыкальные шкатулки, шарманки, полифонны, оркестрионы (17 век)

В эпоху возрождения был создан целый ряд разнообразных механических музыкальных инструментов, воспроизводящих в нужный момент ту или иную мелодию: шарманок, музыкальных шкатулок, ящиков, табакерок.

Музыкальная шарманка работает следующим образом. Звуки создаются при помощи стальных тонких пластинок различной длины и толщины, размещенных в акустическом ящике в последовательности гармонического звукоряда. Для извлечения из них звука служит специальный барабан с выступающими штифтами, расположение которых по поверхности барабана соответствует задуманной мелодии. При равномерном вращении барабана штифты задевают пластинки в заданной последовательности. Заранее переставляя штифты на другие места, можно менять мелодии. Приводит в действие шарманку сам шарманщик, вращая ручку.

В музыкальных шкатулках реализован другой принцип. Здесь для предварительной записи мелодии используется металлический диск, на который нанесена глубокая спиральная канавка. В определенных местах канавки делаются точечные углубления - ямки, расположение которых соответствует мелодии. При вращении диска, приводимого в движение часовым пружинным механизмом, специальная металлическая игла скользит по канавке и "считывает" последовательность нанесенных точек. Игла скреплена с мембраной, которая при каждом попадании иглы в канавку издает звук.

В средние века были созданы куранты - башенные или большие комнатные часы с музыкальным механизмом, издающие бой в определенной мелодической последовательности тонов или исполняющие небольшие музыкальные пьесы.

Музыкальные механические инструменты - это всего лишь автоматы, воспроизводящие искусственно созданные звуки. Задача же сохранения на длительное время звуков живой жизни была решена значительно позже.

2. Фонограф (19 век, 1877)

В 1877 году американец Томас Альва Эдисон изобрел звукозаписывающий аппарат - фонограф, впервые позволивший записать звук человеческого голоса. Для механической записи и воспроизведения звука Эдисон применил валики, покрытые оловянной фольгой. Такие фоновалики представляли собой полые цилиндры диаметром около 5 см и длиной 12 см.

В первом фонографе металлический валик вращался с помощью рукоятки, с каждым оборотом перемещаясь в осевом направлении за счет винтовой резьбы на ведущем вале. На валик накладывалась оловянная фольга (станиоль). К ней прикасалась стальная игла, связанная с мембраной из пергамента. К мембране был прикреплен металлический конусный рупор. При записи и воспроизведении звука валик приходилось вращать вручную со скоростью 1 оборот в минуту. При вращении валика в отсутствие звука игла выдавливала на фольге спиральную канавку (или бороздку) постоянной глубины. Когда же мембрана колебалась, игла вдавливалась в олово в соответствии с воспринимаемым звуком, создавая канавку переменной глубины. Так был изобретен способ "глубинной записи".

При первом испытании своего аппарата Эдисон плотно натянул фольгу на цилиндр, подвел иглу к поверхности цилиндра, осторожно начал вращать ручку и пропел в рупор первую строфу детской песенки "У Мери была овечка". Затем отвел иглу, рукояткой вернул цилиндр в исходное положение, вложил иглу в прочерченную канавку и вновь стал вращать цилиндр. И из рупора тихо, но разборчиво прозвучала детская песенка.

В 1885 году американский изобретатель Чарльз Тейнтер (1854-1940) разработал графофон - фонограф с ножным приводом (как у ножной швейной машинки) - и заменил оловянные листы валиков восковой массой. Эдисон купил патент Тейнтера, и для записи вместо валиков с фольгой стали применять съемные восковые валики. Шаг звуковой бороздки был около 3 мм, поэтому время записи на один валик было очень мало.

Для записи и воспроизведения звука Эдисон использовал один и тот же аппарат - фонограф.

3. Граммофон (19 век, 1887)

Американский изобретатель немецкого происхождения Эмиль Берлинер заменил восковой валик Эдисона плоским диском - граммофонной пластинкой и разработал технологию ее массового производства с помощью матрицы. Такие пластинки Берлинер продемонстрировал в 1888 г., и этот год можно считать началом эры грамзаписей. Чуть позже был разработан прессования грампластинок при помощи стальной печатной матрицы из каучука и эбонита, а впоследствии из композиционной массой на основе шеллака - вещества, вырабатываемого тропическими насекомыми. Пластинки стали качественней и дешевле, однако главным их недостатком была малая механическая прочность. Шеллачные пластинки выпускались до середины XX века.

До 1896г. диск приходилось вращать вручную, и это было главным препятствием широкому распространению граммофонов. Эмиль Берлинер объявил конкурс на пружинный двигатель - недорогой, технологичный, надежный и мощный. И такой двигатель сконструировал механик Элдридж Джонсон, пришедший в компанию Берлинера. С 1896 по 1900 гг. было произведено около 25000 таких двигателей. Только тогда граммофон Берлинера получил широкое распространение.

Первые пластинки были односторонними. В 1903 году впервые был выпущен 12-дюймовый диск с записью на двух сторонах. Его можно было "проиграть" в граммофоне с помощью механического звукоснимателя - иглы и мембраны. Усиление звука достигалось с помощью громоздкого раструба. Позднее был разработан портативный граммофон: патефон со скрытым в корпусе раструбом. По инженерным соображениям, оптимальную частоту для человеческого уха рождала труба длиной более 6 метров. Мастера искали компромисс: трубу по принципу валторны сворачивали в улитку. Диаметр раструба порой достигал полутора и более метров. Они были из луженой никелированной латуни и других металлов, экзотические варианты – из стекла. Позже повсеместно признали, что самый лучший звук рождает дерево: наиболее популярными стали рупоры из четырехслойного дуба. Форма варьировалась от узких и широких конусовидных воронок до коленчатых труб с раструбами в виде тюльпана и колокольчика, вращавшимися вокруг своей оси.

В тумбовых аппаратах His Master"s Voice рупор встраивали внутрь. Открывая и прикрывая верхние дверцы, за которыми пряталась «колонка», можно было регулировать звук, в нижней части были полки для пластинок.

4. Патефон (20 век, 1907)

Патефон (от названия французской фирмы "Pathe") - переносная версия граммофона - имел форму портативного чемоданчика. В отличие от граммофона, у патефона рупор маленький и встроен в корпус.

Основными недостатками грампластинок были их хрупкость, плохое качество звука и маленькое время проигрывания - всего 3-5 минут (при скорости 78 оборотов в минуту). В довоенные годы в магазинах даже принимали "бой" пластинок для переработки. Патефонные иглы нужно было часто менять. Вращалась пластинка с помощью пружинного двигателя, который приходилось "заводить" специальной ручкой. Однако, благодаря своим скромным размерам и весу, простоте конструкции и независимости от электрической сети, патефон получил очень широкое распространение среди любителей музыки.

5. Радиолы или электрофоны (20 век, 1925)

Электрофон - устройство для воспроизведения звука с граммофонной пластинки. В быту громоздкое официальное название «электрофон» обычно заменялось на нейтральное «проигрыватель». В отличие от граммофона, в электрофоне (а также радиоле – комбинации проигрывателя и радиоприемника) механические колебания иглы звукоснимателя преобразовывались в электрические колебания, усиливались усилителем звуковых частот и затем преобразовывались в звук электроакустической системой.

На смену хрупким грампластинкам в 1948-1952 годах пришли так называемые "долгоиграющие" - более прочные, практически небьющиеся и обеспечивающие гораздо большее время проигрывания. Это было достигнуто за счет сужения и сближения между собой звуковых дорожек, а также за счет снижения числа оборотов с 78 до 45, а чаще до 33 1/3 оборотов в минуту. Качество воспроизведения звука при проигрывании у таких пластинок значительно повысилось. К тому же с 1958 года стали выпускать стереофонические грампластинки, создающие эффект объемного звучания. Иглы проигрывателя также стали значительно более долговечными. Их начали изготовлять из твердых материалов, и они полностью вытеснили недолговечные патефонные иглы. Запись грампластинок осуществлялась только в специальных студиях звукозаписи.

Электрофоны используются до сих пор как в домашних условиях, так и в электронной музыке в составе другого инструментария. Тем не менее, в домашних условиях их распространение практически свелось к нулю, равно как и продажа граммофонных пластинок, в силу фактически полного вытеснения их универсальными лазерными цифровыми проигрывателями. В нынешнее время, электрофон дома - скорее дань любительства т.н. «аналоговому» звучанию, которое, по мнению некоторых любителей высококачественного воспроизведения музыки, превосходит звучание цифровых носителей (более «мягкое» и сочное), что, скорее, является лишь индивидуальным «вкусом» определённого человека по отношению к качественному звучанию.

7. CD-проигрыватель (плеер) (20 век, середина 1980-х)

В 1979 году компании Philips и Sony создали совершенно новый носитель информации, заменивший грампластинку, - оптический диск (компакт-диск - Compact Disk - СD) для записи и воспроизведения звука. В 1982 году началось массовое производство компакт-дисков на заводе в Германии.

По сравнению с механической звукозаписью он имеет целый ряд преимуществ - очень высокую плотность записи и полное отсутствие механического контакта между носителем и считывающим устройством в процессе записи и воспроизведения. С помощью лазерного луча сигналы записываются на вращающийся оптический диск цифровым методом.

В результате записи на диске образуется спиральная дорожка, состоящая из впадин и гладких участков. В режиме воспроизведения лазерный луч, сфокусированный на дорожку, перемещается по поверхности вращающегося оптического диска и считывает записанную информацию. При этом впадины считываются как нули, а ровно отражающие свет участки - как единицы. Цифровой метод записи обеспечивает практически полное отсутствие помех и высокое качество звучания. Высокая плотность записи достигнута благодаря возможности сфокусировать лазерный луч в пятно размером менее 1 мкм. Это обеспечивает большое время записи и воспроизведения.

Список литературы

Каким образом был изобретен фонограф?//Граммофон. 1908. №4. С. 10-11.

Железный А. И. Наш друг - грампластинка: Записки коллекционера. - К: Муз. Украина. 1989. 279 С.

Лапиров-Скобло М. Эдисон. - М: Молодая гвардия. 1960. 255 С.

Белькинд Л.А. Томас Альва Эдисон. - М: Наука. 1964. 327 С.

Телефография// Газета электрика. 1889. №32. С. 520-522.

Пестриков В. М. Радио? Откуда? // Радиохобби. 1998. №1. С. 2-3..

Пестриков В. М. Великое изобретение Вальдемара Паульсена // Радиохобби. 1998. №6. С. 2-3

Всем известно из умных книжек, что в 1877 годах. А были ли попытки записать звук раньше? Или эта идея вдруг сама по себе посетила светлый американский ум Эдисона ? Естественно, что до Эдисона были предприняты попытки создать устройство, записывающее звук. В предыдущей уже упоминался французский книгоиздатель и владелец книжного магазинчика в самом сердце Парижа . Он изучал искусство стенографии и даже издал довольно известную книгу "История стенографии с древних времен до наших дней". И именно с позиций стенографии , им и была поставлена задача – придумать устройство, которое смогло бы облегчить труд стенографисток. Т.е. другими словами, нужно было как-то визуализировать, отобразить на бумаге звук, что бы потом можно было бы прочитать, а может быть даже в будущем и воспроизвести!

В конце-концов такое устройство – фоноавтограф – было им придумано и сделано. Аппарат представлял собой бочкообразный рупор, который усиливал звуковые волны. Колебания передавались мембране и прикрепленная к ней игла царапала звуковые волны на покрытой сажей бумаге, обёрнутой вокруг вращающегося цилиндра.

Немного позже тем же принципом воспользовался также упомянутый ранее в статьях про и о , Рудольф Кёниг. Но он применял аппарат для своих научно-исследовательских задач.

Самый главный нюанс – речь о воспроизведении нарисованных звуковых волн пока не шла. Но, тем не менее, часть задачи решилась – звук был зафиксирован!

Таким образом, фоноавтограммы Скотта были сделаны за 17 лет до того, как Эдисон запатентовал свой фонограф.

Эдисон знал о существовании фоноавтографа Леона Скотта. Он развил идею – и удачно коммерциализировал. В этом плане ему и впрямь равных не было. Тут должно заметить, что другой французский изобретатель - Шарль Кро (Charles Cros) сам взялся было "научить" фоноавтограф записывать и воспроизводить звук, и даже подал в Академию Наук соответствующий проект... Увы, привлечь необходимые для работы средства ему так и не удалось.

На самом деле, термин "фонография" с середины XIX века относился к стенографии. К тому же прибор под названием Phonograph (Electro-Magnetic Phonograph) был запатентован неким Ф. Фенби, изобретателем из Массачусетса, но к звукозаписи тот имел отношение самое касательное - речь шла об устройстве для изготовления бумажных перфолент. Данная концепция в дальнейшем была воплощена в piano rolls - бумажных лентах для механических пианино.

Что же касается Скотта, то он практически до конца своих дней протестовал против Эдисона из-за того, что тот "украл" его изобретение и неправильно истолковывал задачу звукозаписывающей технологии. По мнению Скотта, звукозапись не предназначалась для воспроизведения, а предназначалась для "записи речи, т.е. именно для того, что и заложено в слове фонограф".

Но где же записанные Скоттом фоноавтограммы? И что же на них записано?..

В 2008 года исследователи из группы изучения истории звукозаписи First Sounds , обнаружили в парижских архивах хорошо сохранившуюся фоноавтограмму. Отсканировав её с большим разрешением, исследователи с помощью компьютерного "виртуального пера" смогли воспроизвести нарисованный звук. На записи среди треска и шума с трудом, но можно было разобрать женский голос, напевающий французскую народную песню "Au clair de la lune".

Послушайте, это ПЕРВАЯ запись человеческого голоса и, возможно, вообще первая звукозапись чего либо.

Да, конечно, это далеко не DVD-аудио, но всё таки прошу учесть, что эта запись звука сделана в середине XIX века!

100 р бонус за первый заказ

Выберите тип работы Дипломная работа Курсовая работа Реферат Магистерская диссертация Отчёт по практике Статья Доклад Рецензия Контрольная работа Монография Решение задач Бизнес-план Ответы на вопросы Творческая работа Эссе Чертёж Сочинения Перевод Презентации Набор текста Другое Повышение уникальности текста Кандидатская диссертация Лабораторная работа Помощь on-line

Узнать цену

Попытки создания аппаратов, воспроизводящих звуки, предпринимались еще в Древней Греции. В IV-II веках до н. э. там существовали театры самодвижущихся фигурок - андроидов. Движения некоторых из них сопровождались механически извлекаемыми звуками, складывающимися в мелодии.

В эпоху возрождения был создан целый ряд разнообразных механических музыкальных инструментов, воспроизводящих в нужный момент ту или иную мелодию: шарманок, музыкальных шкатулок, ящиков, табакерок.

В средние века были созданы куранты - башенные или большие комнатные часы с музыкальным механизмом, издающие бой в определенной мелодической последовательности тонов или исполняющие небольшие музыкальные пьесы. Таковы Кремлевские куранты и Биг Бен в Лондоне.

Механическая звукозапись

В 1877 году американец Томас Альва Эдисон изобрел звукозаписывающий аппарат - фонограф, впервые позволивший записать звук человеческого голоса. Для механической записи и воспроизведения звука Эдисон применил валики, покрытые оловянной фольгой (рис. 5.2). Такие фоновалики представляли собой полые цилиндры диаметром около 5 см и длиной 12 см.

В первом фонографе металлический валик вращался с помощью рукоятки, с каждым оборотом перемещаясь в осевом направлении за счет винтовой резьбы на ведущем вале. На валик накладывалась оловянная фольга (станиоль). К ней прикасалась стальная игла, связанная с мембраной из пергамента. К мембране был прикреплен металлический конусный рупор. При записи и воспроизведении звука валик приходилось вращать вручную со скоростью 1 оборот в минуту. При вращении валика в отсутствие звука игла выдавливала на фольге спиральную канавку (или бороздку) постоянной глубины. Когда же мембрана колебалась, игла вдавливалась в олово в соответствии с воспринимаемым звуком, создавая канавку переменной глубины. Так был изобретен способ "глубинной записи".

Берлинер впервые продемонстрировал прообраз матрицы грампластинки во Франклиновском институте. Это был цинковый кружок с выгравированной фонограммой. Изобретатель покрывал цинковый диск восковой пастой, производил на него запись звука в виде звуковых канавок, а затем протравливал его кислотой. В результате получалась металлическая копия записи. Позднее на покрытом воском диске стали наращивать слой меди методом гальванопластики. Такой медный "слепок" сохраняет звуковые канавки выпуклыми. С этого гальванодиска делают копии - позитивные и негативные. Негативные копии представляют собой матрицы, с которых можно отпечатать до 600 грампластинок. Полученная таким способом пластинка обладала большей громкостью и лучшим качеством. Такие пластинки Берлинер продемонстрировал в 1888 г., и этот год можно считать началом эры грамзаписей.

Первые пластинки были односторонними. В 1903 году впервые был выпущен 12-дюймовый диск с записью на двух сторонах. Его можно было "проиграть" в граммофоне с помощью механического звукоснимателя - иглы и мембраны.

Магнитная звукозапись

В 1898 году датский инженер Вольдемар Паульсен (1869-1942) изобрел аппарат для магнитной записи звука на стальной проволоке. Назвал он его "телеграфоном". Однако недостатком использования проволоки в качестве носителя была проблема соединения отдельных ее кусков. Связывать их узелком было невозможно, так как он не проходил через магнитную головку. К тому же стальная проволока легко путается, а тонкая стальная лента режет руки. В общем, для эксплуатации она не годилась.

В дальнейшем Паульсен изобрел способ магнитной записи на вращающийся стальной диск, где информация записывалась по спирали перемещающейся магнитной головкой. Вот он, прообраз дискеты и жесткого диска (винчестера), которые так широко используются в современных компьютерах! Кроме того, Паульсен предложил и даже реализовал с помощью своего телеграфона первый автоответчик.

В 1927 году Ф. Пфлеймер разработал технологию изготовления магнитной ленты. Магнитная лента пригодна для многократной записи звука. Число таких записей практически не ограничено. Оно определяется только механической прочностью нового носителя информации - магнитной ленты. Первые магнитофоны были катушечными. Позднее на смену катушечным магнитофонам пришли кассетные. Первый такой аппарат разработала фирма Philips в 1961-1963 годах.

Во всех механических кассетных диктофонах содержится более 100 деталей, часть из которых - подвижные. Записывающая головка и электрические контакты изнашиваются за несколько лет. Откидная крышка также легко ломается. В кассетных диктофонах используется электрический двигатель, который протягивает магнитную пленку мимо головок записи.

Цифровые диктофоны отличаются от механических полным отсутствием подвижных деталей. В них в качестве носителя вместо магнитной пленки используется твердотельная флэш-память.

Цифровые диктофоны преобразовывают звуковой сигнал (например голос) в цифровой код и записывают его в микросхему памяти. Работой такого диктофона управляет микропроцессор. Отсутствие лентопротяжного механизма, записывающих и стирающих головок значительно упрощает конструкцию цифровых диктофонов и делает ее более надежной. Для удобства пользования они снабжаются жидкокристаллическим дисплеем. Основными преимуществами цифровых диктофонов является практически мгновенный поиск нужной записи и возможность передачи записи на персональный компьютер, в котором можно не только хранить эти записи, но и монтировать их, перезаписывать без помощи второго диктофона и т.д.

Оптические диски

В 1979 году компании Philips и Sony создали совершенно новый носитель информации, заменивший грампластинку, - оптический диск (компакт-диск - Compact Disk - СD) для записи и воспроизведения звука. В 1982 году началось массовое производство компакт-дисков на заводе в Германии. Значительный вклад в популяризацию компакт-диска внесли Microsoft и Apple Computer.

По сравнению с механической звукозаписью он имеет целый ряд преимуществ - очень высокую плотность записи и полное отсутствие механического контакта между носителем и считывающим устройством в процессе записи и воспроизведения. С помощью лазерного луча сигналы записываются на вращающийся оптический диск цифровым методом.

В результате записи на диске образуется спиральная дорожка, состоящая из впадин и гладких участков. В режиме воспроизведения лазерный луч, сфокусированный на дорожку, перемещается по поверхности вращающегося оптического диска и считывает записанную информацию. При этом впадины считываются как нули, а ровно отражающие свет участки - как единицы. Цифровой метод записи обеспечивает практически полное отсутствие помех и высокое качество звучания.

Хранить звуковые записи в цифровой форме на оптических дисках гораздо лучше, чем в аналоговой форме на грампластинках или магнитофонных кассетах. Прежде всего, несоизмеримо повышается долговечность записей. Ведь оптические диски практически вечны - они не боятся мелких царапин, лазерный луч не повреждает их при воспроизведении записей. Так, фирма Sony дает 50-летнюю гарантию хранения данных на дисках. Кроме того, на CD не действуют помехи, характерные для механической и магнитной записи, поэтому качество звучания цифровых оптических дисков несоизмеримо лучше. К тому же при цифровой записи появляется возможность компьютерной обработки звука, позволяющей, например, восстановить первоначальное звучание старых монофонических записей, убрать с них шумы и искажения и даже превратить их в стереофонические.

Цифровой метод записи сделал возможным объединить на персональном компьютере текст и графику со звуком и движущимися изображениями. Такая технология получила название "мультимедиа".

В качестве носителей информации в таких мультимедийных компьютерах используются оптические компакт-диски CD-ROM (Compact Disk Read Only Memory - т.е. память на компакт-диске "только для чтения"). Внешне они не отличаются от звуковых компакт-дисков, используемых в проигрывателях и музыкальных центрах. Информация в них записывается также в цифровой форме.

На смену существующим компакт-дискам приходит новый стандарт носителей информации - DVD (Digital Versatil Disc или цифровой диск общего назначения). На вид они ничем не отличаются от компакт-дисков. Их геометрические размеры одинаковы. Основное отличие DVD-диска - гораздо более высокая плотность записи информации. Он вмещает в 7-26 раз больше информации.

Стандарт DVD позволяет значительно увеличить время и улучшить качество воспроизведения видеофильмов по сравнению с существующими CD-ROM и видео-компакт-дисками LD.

Форматы DVD-ROM и DVD-Video появились в 1996 году, а позднее был разработан формат DVD-audio для записи высококачественного звука.

Blu-ray Disc, BD (англ. blue ray - синий луч и disc - диск; написание blu вместо blue - намеренное) - формат оптического носителя, используемый для записи с повышенной плотностью и хранения цифровых данных, включая видео высокой чёткости. Стандарт Blu-ray был совместно разработан консорциумом BDA. Первый прототип нового носителя был представлен в октябре 2000 года. Современный вариант представлен на международной выставке потребительской электроники Consumer Electronics Show (CES), которая прошла в январе 2006 года. Коммерческий запуск формата Blu-ray прошёл весной 2006 года.

Blu-ray (букв. «синий луч») получил своё название от использования для записи и чтения коротковолнового (405 нм) «синего» (технически сине-фиолетового) лазера. Буква «e» была намеренно исключена из слова «blue», чтобы получить возможность зарегистрировать торговую марку, так как выражение «blue ray» является часто используемым и не может быть зарегистрировано как торговая марка.

С момента появления формата в 2006 году и до начала 2008 года у Blu-ray существовал серьёзный конкурент - альтернативный формат HD DVD. В течение двух лет многие крупнейшие киностудии, которые изначально поддерживали HD DVD, постепенно перешли на Blu-ray. Warner Brothers, последняя компания, выпускавшая свою продукцию в обоих форматах, отказалась от использования HD DVD в январе 2008 года. 19 февраля того же года Toshiba, создатель формата, прекратила разработки в области HD DVD. Это событие положило конец так называемой второй «войне форматов»

Для обработки цифрового звука в практике применяется компрессия. Это помогает, когда у вокалиста есть проблемы с шипящими звуками, а смена типа микрофона и его расположения не приводит к исправлению ситуации. Эквалайзер применяют практически на любом этапе любого процесса обработки звука - от записи живого концерта до сведения многоканальной студийной записи. В основном эквалайзеры применяют для того, чтобы исправить звуковой сигнал, который не соответствует определенным требованиям.

Звукозапись - это процесс сохранения колебаний в диапазоне 20-20 000 Гц речи, музыки и других звуков. Записанная информация является результатом звукозаписи. Носителем сохраненной информации может быть грампластинка, магнитная лента, компакт-диск и др. Звукозапись производится специальными устройствами, такими как микшерный пульт, микрофон, магнитофон и др.

Впервые звук был записан в 1877 г., и с тех самых пор звукозапись в основном используется при записи музыкальных альбомов. Через 20 лет в России появились первые грампластинки и граммофоны, и уже к 1907 г. количество выпущенных грампластинок превысило 5 млн. Этот успех обуславливался тем, что из-за слабых потоков информации, по сравнению с сегодняшними технологиями, грампластинка была практически единственным способом оставить творчество потомкам и сделать его доступным для современников.

Интересна история отца звукозаписи, американского ученого Т. Эдисона. Как-то раз, работая над улучшением телефона, он припаивал к тонкой стальной пластинке, диафрагме телефона, иглу. Он так увлекся процессом работы, что запел модную песенку. Пластинка задрожала, и игла уколола палец знаменитому изобретателю. Но, как и все ученые, он не стал огорчаться по поводу болезненного ощущения, а сразу задумался.

Он подумал, что такие колебания иглы можно было бы записать так, что-бы потом такая же игла прочитала бы запись, и пластинка «заговорила». Благодаря такому курьезному случаю на свет появился фонограф. Эдисон, будучи немного глуховат, не был большим поклонником музыки и пророчил своему изобретению самые различные области применения, только вот о музыке подумал не сразу. 12 августа 1877 г. механическим способом Эдисон записал известную песню «Магу had a little lamb».

Первая звукозаписывающая машина состояла из цилиндра, поворачивающегося с помощью ручки, рожка, затупленной иглы. Звук, входящий в широкий конец рожка, вызывал колебания мембраны, закрывающей узкий конец. За счет колебаний игла двигалась под действием звуков вверх и вниз. Она вдавливалась в оловянную фольгу, которая покрывала цилиндр, и двигалась вместе с рожком по периметру цилиндра, пока крутилась ручка. Игла, обойдя вдоль цилиндра несколько раз, прокладывала на фольге дорожку. Она делала разные по глубине бороздки, когда записывался голос или мелодия. Для воспроизведения записанных звуков игла ставилась к началу бороздки. Двигающаяся игла заставляла вибрировать мембрану, причем совершенно так же, как это происходило при записи. Воздух колебался в рожке, и были слышны записанные звуки.

Для звукозаписи необходимы: прибор для трансформации звуковых колебаний в электрические, генератор тона, устройство для генерирования электрических колебаний в последовательную запись цифр. Кроме этого, нужно устройство для сохранения записанной информации на определенный носитель. Для преобразования звуковых колебаний в электрические используется микрофон, звуковой синтезатор, представляющий собой генератор тона. Сохраняют записанную информацию магнитофон, специальное устройство для записи на определенный носитель, или компьютерный винчестер.

Звукозапись различается по разным признакам. По месту и способу записи звука различаются студийные, внестудийные и трансляционные. По цели и назначению - учебные, развлекательные и т. д. По времени использования в вещании и длительности хранения - разовые, уникальные, фондовые.

Одним из способов звукозаписи является аудиозапись. Она может осуществляться акустическим и электроакустическим способами.
При акустической звукозаписи работой прибора, который воздействует на определенный носитель, руководят звуковые колебания. При электроакустической записи колебания звука преобразовываются в электрические колебания, которые поступают в записывающий прибор. С помощью последнего способа звукозаписи качество звучания получается заметно лучше, поэтому им пользуются гораздо чаще, чем первым. Электроакустическим способом пользуются также при воспроизведении звука, электрические колебания преобразуются громкоговорителем в звуковые.

Существует три системы звукозаписи. Одна из них, механическая, при которой игла выдавливает на поверхности носителя дорожку, соответствующую форме звуковых колебаний. Этот способ применял еще Эдисон. Другой способ звукозаписи, фотографический, при котором звуковые колебания и форма луча света, падающего на киноленту, изменяются одновременно. Звук как будто фотографируется, а после проявки на пленке проявляется темная дорожка записи. Чтобы таким образом воспроизвести пленку, записанную дорожку просвечивают лучом света. Луч падает на фотоэлемент, который преобразует световые колебания в электрические. Фотографическая запись используется в звуковом кино. Первым аппаратом для такой звукозаписи был созданный в 1901 г. немецким инженером Э. Румером фотографофон. Третий способ звукозаписи - магнитный, при его использовании звуковые колебания и некоторые участки носителя намагничиваются одновременно.

Они движутся через магнитное поле, которое создает магнитная головка. Через обмотку головки проходит электрический ток микрофона. При воспроизведении звука в магнитной головке возбуждаются с помощью фонограммы электрические сигналы. В 1898 г. датчанин В. Паульсен изобрел аппарат телеграфон для магнитной записи звука. С середины XX в. получила широкое распространение запись звука магнитофоном на магнитную ленту.

За каких-то 100 с небольшим лет человечество прошло дорогу от фонографа к компакт-диску. Это было увлекательное путешествие, во время которого неоднократно появлялись новые, более совершенные устройства записи/воспроизведения звука.

От цилиндра к пластинке

Музыкальная шкатулка со сменным диском.

Однако самые различные механические музыкальные механизмы (шкатулки, табакерки, часы, оркестрионы и т.п.) не были способны дать человечеству главного - сделать возможным воспроизведение человеческого голоса. За эту задачу во второй половине XIX века взялись лучшие умы Старого и Нового света, и в этой заочной гонке победил американец Томас Алва Эдисон (Thomas Alva Edison). Однако здесь нельзя не вспомнить француза Шарля Кро (Charles Cros), который также был человеком талантливым и разносторонне одаренным. Он занимался (и не без успеха) литературой, автоматическим телеграфом, проблемами цветной фотографии и даже "возможными связями с планетами". 30 апреля 1877 года Кро подал во Французскую Академию наук описание аппарата для записи и воспроизведения речи - "палефона". Француз предлагал использовать не только "валик", но и "диск со спиральной записью". Только вот спонсоров для своего изобретения Кро не нашел. Совсем по-другому развивались события по ту сторону океана. Сам Эдисон так описывал тот момент, когда его посетила поистине гениальная мысль: "Однажды, когда я еще работал над улучшением телефона, я как-то запел над диафрагмой телефона, к которой была припаяна стальная игла. Благодаря дрожанию пластинки игла уколола мне палец, и это заставило меня задуматься. Если бы можно было записать эти колебания иглы, а потом снова провести иглой по такой записи, почему бы пластинке не заговорить?" По своему обыкновению, Эдисон не стал медлить, а приступил к созданию невиданного дотоле устройства. В том же 1877 году, когда Шарль Кро описал свой "палефон", Эдисон отдал своему механику Джону Крузи чертеж довольно простого устройства, сборку которого он оценил в 18 долларов. Однако собранный аппарат стал первой в мире "говорящей машиной" - Эдисон громко пропел в рожок популярную английскую детскую песенку: "У Мэри был барашек" ("Marie had a little lamb"), а устройство воспроизвело "услышанное", хотя и с большими помехами.

Фонограф.

Принцип действия фонографа, так окрестил Эдисон свое детище, базировался на передаче звуковых колебаний голоса на поверхность вращающегося цилиндра, покрытого оловянной фольгой. Колебания наносились острием стальной иглы, один конец которой был соединен со стальной мембраной, улавливающей звуки. Цилиндр необходимо было вращать вручную с частотой один оборот в секунду. Работа с фонографом началась 18 июля 1877 года, так записано в книге лабораторных записей Эдисона. 24 декабря была подана патентная заявка, а 19 февраля 1878 года Эдисон получил патент под номером 200521. Сказать, что фонограф произвел международный фурор - значит не сказать ничего. Однако конструкция фонографа не позволяла получить качественного воспроизведения, хотя сам Эдисон многие годы после создания первого фонографа вносил в устройство усовершенствования. Возможно, Эдисону нужно было бы сосредоточиться на создании (или модернизации) иных аппаратов звукозаписи, ибо фонограф (как и графофон разработки Белла (Bell) и Тайнтера (Taynter) был тупиковой ветвью в развитии индустрии записи/воспроизведения звука. Однако Эдисон слишком любил свой фонограф за его уникальность, потому присутствием в нашей жизни более удобных аудионосителей мы обязаны американскому изобретателю немецкого происхождения - Эмилю Берлинеру (Emile Berliner), безмерно раздвинувшему горизонты звукозаписи. Конечно, Берлинер не изобрел современные CD, но именно он в 1887 году получил патент на изобретение граммофона, в котором в качестве аудионосителя использовались пластинки.

Граммофон.

Берлинер перебрался в США в 1870 году, где, между прочим, получил работу в телефонной компании Александра Белла и запатентовал угольный микрофон. Хорошо знакомый с устройством и фонографа, и графофона, он, тем не менее, обращается к идее использования диска, которая, как мы уже знаем, была "успешно" похоронена Французской Академией наук. В аппарате, названном граммофоном, Берлинер использовал стеклянный диск, покрытый сажей, на который осуществлялась поперечная запись. 26 сентября 1887 года Берлинер получил на граммофон патент, а 16 мая следующего года продемонстрировал устройство во Франклиновском институте в Филадельфии. Очень скоро Берлинер отказывается от диска с сажей и прибегает к методу кислотного травления. Диск теперь брался цинковый, покрытый тонким слоем воска. Запись процарапывалась иридиевым острием, после чего диск подвергали травлению в 25% хромовой кислоте. Менее чем через полчаса появлялись канавки глубиной около 0,1 мм, затем диск отмывали от кислоты и использовали по назначению. Заслуга Берлинера состояла также и в том, что он осознал необходимость копирования записи с оригинала (матрицы). Возможность тиражирования аудиозаписей - краеугольный камень всей современной звукозаписывающей индустрии. В этом направлении Берлинер работал очень упорно. Сначала, в 1888 году, он создает первую грампластинку-копию из целлулоида Хиата, которая ныне находится в Национальной библиотеке Вашингтона. Но целлулоидные диски плохо хранились и быстро изнашивались, потому Берлинер пробует другие материалы, в частности, стекло, бакелит и эбонит. В 1896 году Берлинер применяет в пластинке смесь шеллака, шпата и сажи. Шеллачную массу и процесс прессования грампластинок для Берлинера разработал Луи Розенталь (Louis Rosenthal) из Франкфурта. На сей раз качество удовлетворило изобретателя, и подобная шеллачная масса использовалась для создания грампластинок до 1946 года. Поразительно, но шеллак являлся застывшей смолой органического происхождения, в образовании которой принимают участие насекомые семейства лаковых червецов. Но даже шеллачная масса была далека от совершенства: грампластинки из нее получались тяжелыми, хрупкими и толстыми. Одновременно с этим Берлинер усердно трудился над совершенствованием граммофонов, понимая, что необходимо увеличивать число любителей грамзаписи и, тем самым, рынок сбыта. В 1897 году Берлинер и Элдридж Джонсон (Eldridge Jonson) открыли в США первую в мире фабрику по производству грампластинок и граммофонов - "Victor Talking Machine Co.". Затем, в Великобритании, Берлинер создает компанию "E. Berliner"s Gramophone Co." Уже к началу 1902 года компании предприимчивого изобретателя реализовали свыше четырех миллионов грампластинок!

Патефон.

Прогресс не обошел и Россию - в 1902 году на оборудовании фирмы Берлинера было сделано восемь первых записей легендарного русского певца Федора Шаляпина. Однако и граммофон не избежал коренной модернизации - в 1907 году служащий французской фирмы "Патэ" Гильон Кеммлер (Kemmler) решил размещать громоздкий рупор внутри граммофона. Новые аппараты стали называться "патефонами" (по названию фирмы-производителя) и заметно облегчали свою переноску. Впоследствии (начиная с 50-х годов ХХ века) патефоны были вытеснены более совершенными электропроигрывателями, на которых проигрывались легкие и практичные виниловые диски. Виниловые пластинки изготавливались из полимерного материала винилит (в СССР - из полихлорвинила). Скорость проигрывания снизилась с 78 до 33 1/3 оборотов в минуту, а длительность звучания - до получаса для одной стороны. Данный стандарт стал самым популярным, хотя широкое хождение имели пластинки других форматов, в частности, со скоростью вращения 45 оборотов в минуту (так называемые сорокопятки).

Магнитная запись как альтернатива

Телеграфон.

Основополагающий принцип аналоговой записи звука путем намагничивания носителя с тех пор остался неизменным. На записывающую головку, вдоль которой на постоянной скорости проходит носитель (позднее им стала более удобная лента), подается сигнал с усилителя, в итоге носитель намагничивается в соответствии со звуковым сигналом. При воспроизведении носитель проходит уже вдоль воспроизводящей головки, индуцируя в ней слабый электрический сигнал, который, усиливаясь, поступает в динамик. Магнитная пленка была запатентована в Германии Фрицем Пфлеймером (Fritz Pfleumer) в середине 20-х годов прошлого века. Поначалу лента изготавливалась на бумажной основе, а впоследствии - на полимерной. В середине 30-х годов ХХ века немецкая фирма BASF наладила серийный выпуск магнитофонной ленты, создававшейся из порошка карбонильного железа либо из магнетита на диацетатной основе. Примерно в то же время фирма AEG запустила в производство студийный аппарат магнитной записи для радиовещания. Устройство назвали "магнетофон", в русском языке оно преобразовалось в "магнитофон". Принцип "высокочастотного подмагничивания" (когда в записываемый сигнал добавляется высокочастотная составляющая) предложили в 1940 году немецкие инженеры Браунмюль (Braunmull) и Вебер (Weber) - это дало значительное улучшение качества звука.

Первый кассетный плеер "Walkman".

Бобинные магнитофоны стали использоваться с 30-х годов прошлого века. В конце 50-х появились картриджи, но все же наибольшую популярность снискали компактные и удобные кассетные магнитофоны. Первый "кассетник" был создан голландской фирмой Philips в 1961 году. Пиком развития магнитофонов стоит считать появление плееров Sony марки "Walkman" в 1979 году. Эти маленькие устройства без возможности записи произвели фурор, ибо теперь любимую музыку можно было слушать на ходу, занимаясь спортом и т.п. Кроме того, человек с плеером не мешал окружающим, ибо слушал аудиозаписи в наушниках. Позднее появились плееры с возможностью записи.

Цифровое нашествие

Cтремительно устаревающий Audio-CD.

Однако вернемся в 1979 год, когда компании Philips и Sony "сообразили" на двоих производство лазерных дисков. Sony, кстати, привнесла свой метод кодирования сигнала - PCM (Pulse Code Modulation) который использовался в цифровых магнитофонах. Последние обозначались аббревиатурой DAT (Digital Audio Tape) и применялись для профессиональной студийной звукозаписи. Массовое производство компакт-дисков стартовало в 1982 году в ФРГ. Постепенно оптические диски перестают быть исключительно носителями аудиозаписей. Появляются CD-ROM, а затем CD-R и CD-RW, где уже можно было хранить любую цифровую информацию. На CD-R ее можно было записывать однократно, а на CD-RW - записывать и многократно перезаписывать с помощью соответствующих приводов. Информация на компакт-диске записывается в виде спиральной дорожки из "питов" (углублений), выдавленных на поликарбонатной подложке. Считывание/запись данных осуществляется с помощью лазерного луча. Алгоритмы сжатия информации помогли существенно уменьшить размер цифровых аудиофайлов без особых потерь для человеческого слухового восприятия. Наибольшее распространение получил формат МР3, и теперь МР3-плеерами именуют все компактные проигрыватели цифровой музыки, хотя они, безусловно, поддерживают и другие форматы, в частности, тоже довольно популярные WMA и OGG. Формат MP3 (сокращение от англ. MPEG-1/2/2.5 Layer 3) также поддерживается любыми современными моделями музыкальных центров и DVD-плееров. В нем применен алгоритм сжатия с потерями, которые несущественны для восприятия ухом человека. Размер MP3-файла со средним битрейтом 128 кбит/с по размеру примерно равен 1/10 от оригинального файла формата Audio-CD. Формат MP3 был разработан рабочей группой института Фраунгофера, руководимой Карлхайнцем Бранденбургом (Karlheinz Brandenburg) в сотрудничестве с AT&T Bell Labs и Thomson. В основу MP3 положили экспериментальный кодек ASPEC (Adaptive Spectral Perceptual Entropy Coding). Программа L3Enc стала первым кодировщиком в формат MP3 (выпущена летом 1994 года), а первым программным MP3-плеером - Winplay3 (1995 год).

И все-таки они вертятся…

МР3-плеер… один из многих.

Возможность закачки на компьютер либо плеер очень большого количества цифровых треков, их быстрая сортировка, удаление и повторная запись сделали сжатую цифровую музыку массовым явлением, бороться с которым не под силу даже гигантам звуковой индустрии, не первый год терпящим убытки от падения спроса на Audio-CD. И все же, несмотря на то, что бобины и кассеты уже стали достоянием прошлого, будущее оптических дисков как носителей выглядит крайне перспективным. Да, в корне изменились технологии, но диски и сегодня, как и более ста лет назад, крутятся для того, чтобы порадовать людей очередным музыкальным творением. Принцип спиральной записи отлично действует и поныне.