Детали машин : Эволюция аудиотехники
Эволюция аудиотехники
История механической звукозаписи: Эволюция
аудиотехники.
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.
Разновидностями CD-проигрывателя можно
считать DVD- и MP3-проигрыватели (20 век, конец 90-х)
_______________________________________________
Литература:
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
|