История звукозаписи

Потребность в музыке прослеживалась у человечества всегда, однако возможность пригласить оркестр и исполнителя для услаждения своего слуха имелась не у каждого. Сейчас невозможно себе представить трудности, которые могут возникнуть при простом желании послушать песню, ведь в современном мире это так просто – просто ткни пальчиком или попроси голосового помощника включить музыку. Раньше для этого пришлось бы приглашать музыкантов, оплачивать их, довольствоваться небогатым репертуаром.

Поэтому стремление записать музыку и затем использовать эти записи в любое время вполне понятно. Как развивалась история звукозаписи? Какие устройства использовали люди, чтобы записывать и воспроизводить звуки? Поговорим сегодня об этом.

Механика

Первые попытки воспроизведения музыки без участия музыкантов были, конечно, механическими. В XIV веке во Фландрии появилось устройство под названием «карильон», представляющее собой хроматически настроенные колокола, объединенные в единую конструкцию и соединенные с клавиатурой. Совершенствуя конструкцию карильона, изобретателями был добавлен цилиндр, снабженный штифтами, которые были расположены в строго определенном порядке. Штифты либо управляли языками колоколов, либо молоточками, которые, задевая о них, били по колоколам.

В XVIII веке цилиндр с выступающими штифтами стал применяться в более миниатюрных устройствах.

Речь идет о различных музыкальных шкатулках, в которых колокола были заменены на хроматически настроенные гребни с металлическими пластинами. А в 1870 году цилиндр был заменен на диск, что ознаменовало новую эру – производство шкатулок со сменными дисками.

Проблемой механических устройств (музыкальных шкатулок, табакерок и т.д.), воспроизводящих музыку, была невозможность воспроизвести человеческий голос. И впервые решил эту проблему известный многим Томас Эдисон, создав в 1877 году фонограф. Его прообразом был палефон Шарля Кро, позволяющий записывать и воспроизводить человеческий голос при помощи спиральной записи на диск, но не нашедший тогда спонсорской поддержки и потому не получивший должного распространения.

Эдисон же сделал всё быстро и бюджетно, отдав свою идею на реализацию механику Джону Крузи, а затем запатентовав конструкцию. В результате именно Эдисону приписывают изобретение первой "говорящей машины", с помощью которой он смог записать и воспроизвести детскую песенку. Конечно, современный слушатель может поморщиться от помех при воспроизведении, но для того времени это был колоссальный прорыв.

В основе работы фонографа лежит передача звуковых колебаний при помощи иглы на поверхность вращающегося цилиндра, покрытого оловянной фольгой. Стальная мембрана улавливает звуки и передает колебания игле, которая и наносит рисунок на фольгу. Цилиндр при этом вращается вручную с постоянной частотой (один оборот в секунду). Несмотря на то, что фонограф постоянно совершенствовался Эдисоном, получить качественный звук никак не удавалось. Эдисон слишком любил свое изобретение, чтобы экспериментировать с другими конструкциями и принципиально что-то менять в принципе действия фонографа.

Благодаря американскому изобретателю Э. Берлинеру был совершен очередной скачок в развитии звукозаписи, связанный с изобретением в 1887 году граммофона, принципиальным отличием которого была запись на пластинки, а не барабан. Интересен тот факт, что изначально он использовал стеклянные пластинки, покрытые сажей. Затем технология изготовления пластинок усложнилась: цинковый диск покрывался воском, на котором иридиевой иглой выцарапывалась запись, далее диск подвергался кислотному травлению в хромовой кислоте, что приводило к появлению канавок в цинке, затем диск отмывали и использовали в граммофоне.

Берлинер серьезно озадачился вопросом копирования пластинок и упорно работал в этом направлении. Результатом этой работы в 1888 году стал первый диск-копия из целлулоида, хранящийся по сей день в Национальной библиотеке Вашингтона. Недостатком целлулоида как материала была его недолговечность, такие диски не только быстро изнашивались при использовании, но и плохо хранились. Экспериментируя с различными материалами, среди которых были стекло, бакелит и эбонит, в 1896 году Берлинер приходит к использованию пластинок из смеси сажи, шпата и шеллака. Результат удовлетворил Берлинера и помогавшего ему Луи Розенталя, и данный материал стал основным в производстве пластинок аж до 1946 года, хотя при этом пластинки получались толстыми, тяжелыми и хрупкими.

У граммофонов был один существенный недостаток – огромный рупор, что делало аппарат не особо мобильным. Решить эту проблему взялся Гильон Кеммлер, который «спрятал» рупор внутри граммофона и поместил всю конструкцию в чемодан. Новый аппарат был назван «патефон» по названию фирмы "Патэ", в которой трудился Кеммлер. Патефоны были чрезвычайно популярны в военные годы.

В 50-х годах ХХ века на смену патефонам пришли электропроигрыватели, использующие легкие и практичные виниловые пластинки. Виниловые пластинки изготавливали из винилита или из полихлорвинила (в СССР). Помимо легкости и практичности виниловые пластинки имели преимущество в длительности звучания (до получаса с оной стороны) и меньшей скорости проигрывания.

Поклонники винила существуют и по сей день, их не заманишь цифровым звуком, они видят особую теплоту и уникальность при проигрывании музыки на пластинках.

Магнитная запись

Попытки освоить магнитный метод звукозаписи осуществлялись еще в 1888 году, одновременно с механическими методами. Тогда О. Смит доказал, что возможно преобразовывать механические (звуковые) колебания в электромагнитные, изложив принцип магнитной записи на проволоку из стали. В 1896 году датским инженером В. Поульсеном был создан телеграфон, который производил чтение звука с проволоки. При этом запись производилась путем намагничивания проволоки, как носителя информации.

Каким бы это не казалось странным, но с тех времен способ аналоговой звукозаписи методом намагничивания не изменился: вдоль записывающей головки с постоянной скоростью проходит носитель (изначально - проволока, позднее – магнитная лента), на саму головку подается сигнал с усилителя, в результате чего носитель приобретает намагниченность, соответствующую звуковому сигналу. Далее носитель проходит вдоль воспроизводящей головки, создавая в ней слабый электросигнал, поступающий после усиления в динамик.

Переход от проволоки к магнитной пленке произошел в 20-х годах ХХ века, когда Ф. Пфлеймер получил на нее патент. Изначально основа ленты была бумажной, затем – полимерной. В 30-е годы наладили выпуск магнитофонной ленты, изготовленной из порошка карбонильного железа или из магнетита.

Тогда же был выпущен первый студийный аппарат магнитной записи для радиовещания под названием "магнетофон", именно тогда такое широкое распространение получили бобинные магнитофоны.

В 1940 году немецкими инженерами Браунмюлем и Вебером был предложен принцип "высокочастотного подмагничивания", когда в записываемый сигнал добавляется высокочастотная составляющая, что позволило улучшить качество звука.

Первый кассетный магнитофон был создан в 1961 году компанией PHILIPS.

Но реальным взлетом популярности аудиокассет можно считать создание в 1979 году портативных плееров SONY WALKMAN, которые позволяли прослушивать музыку на ходу, однако не имели функции записи. Плееры, которые позволяли записывать звук, появились позже.

Лазер

В конце 70-х годов ХХ века стремительно развивались компьютерные технологии, в результате чего появилась новая возможность записывать хранить и считывать информацию, в том числе и звуковую, в цифровом виде. В конце 70-х годов компании SONY и PHILIPS наладили производство компакт-дисков, запись на которые осуществлялась при помощи лазера, откуда и название – «лазерный диск».

Но массовое распространение CD-диски получили лишь в 1982 году, подразделяясь при этом на CD-R (диск для однократной записи) и CD-RW (диск для многократной записи и перезаписи). Данные диски позволяли хранить не только аудиоинформацию, но и любые цифровые данные, которые записаны в виде спиральной дорожки из углублений (питов), выполненных на поликарбонатной подложке. С помощью лазера происходит запись и чтение диска.

Изначально Audio CD вмещал небольшое количество аудиозаписей, а потребности потребителей росли, тогда производители начали применять алгоритмы сжатия цифровой информации, которые позволили значительно уменьшить размер аудиофайлов без существенных потерь восприятия слушателем. Сжатый аудиоформат MP3 позволил сократить размер оригинального файла примерно в 10 раз и, соответственно, разместить на одном диске в 10 раз больше музыки. Именно этот такт сделал музыку в формате MP3 и MP3-плееры столь популярными, а Audio CD не выдерживали такой конкуренции.

Цифра

Несмотря на то, что CD-диски имели по тем временам колоссальные возможности для записи аудиоинформации, они всё же имели существенный недостаток – были хрупкими и чувствительными к внешним воздействиям (царапинам, деформациям, нагреванию и т.д). Хранить звуковые файлы стало удобнее в компьютере, в частности в формате WAVE или WAV, данный размер файлов великоват для передачи по сети, но идеально походит для хранения оригинального файла в высоком качестве и редактирования в различных программах, а также иногда используется для радиовещания. Формат WAV поддерживается практически любыми устройствами и программными средствами, поэтому является универсальным. Треки в формате MP3 открывали поистине сказочные возможности: можно было хранить в компьютере огромное количество файлов, легко обмениваться ими по сети, обрабатывать и т.д. И диски ушли в прошлое. Осталось виртуальное пространство, передача данных по Bluetooth, флеш-накопители…

В 2001 году появился новый формат данных FLAC, отличающийся сжатием файлов без каких-либо потерь качества (у MP3 всё же небольшие потери были), причем качество не зависит от степени сжатия, а также возможностью восстановления частично поврежденных файлов. Чтобы декодировать формат FLAC, необязательно иметь какие-то особые ресурсы процессора, поэтому данный формат идеально подходит для воспроизведения на различных портативных устройствах.

В 2003 году пропала необходимость использовать какие-либо устройства для записи и хранения музыки, что связано с появлением iTunes Store от компании APPLE. Этот онлайн-магазин предложил доступ практически к любым музыкальным композициям, что в те времена было сродни революции. Сейчас многие сервисы развивают подобные продукты, поэтому безграничным доступом к любым музыкальным произведениям теперь никого не удивишь.

Как видите, звукозапись прошла долгий путь от крутящихся барабанов с шипами до цифрового звука в смартфонах, компьютерах и любых портативных устройствах. Сейчас при желании послушать музыку или аудиокнигу не нужно приглашать музыкантов и солиста, достаточно просто сделать выбор и наслаждаться.