Звукозапись
Статья о звукозаписи на виниловую пластинку.
Источник: журнал "Техника-молодёжи" №6 за 1935 год.
Человеческий голос был впервые записан механическим прибором в 1878 г., когда Эдисон изобрел фонограф. Этот же прибор давал возможность воспроизводить затем записанный звук.
Для записи голоса нужно было говорить в раструб рупора, узкий конец которого был закрыт упругой слюдяной пластинкой (мембраной). В середине мембраны укреплялся резец, прижимавшийся к поверхности воскового валика. Валик насаживался на ось, снабженную рукояткой. При вращении рукоятки валик не только поворачивался около оси, но и медленно смещался вдоль неё, благодаря чему резец мембраны снимал с поверхности воска спиральную борозду.
Под действием звука мембрана, а с нею и резец приходили в колебательное движение, вместе с чем менялась глубина вырываемой резцом канавки.
Для воспроизведения звука достаточно было заменить резец иглой, поместив острие её в начало звуковой бороздки, и снова привести валик в движение. Конец иглы, а вместе с ним и мембрана повторяли теперь то же движение, которое при записи совершал резец. Благодаря этому воспроизводился ранее записанный, звук.
Заметим здесь, что фонограф предназначался прежде всего для самостоятельной записи звука на дому и последующего воспроизведения. Но фонограф обладал рядом существеннейших недостатков: качество звучания и естественность воспроизведения звука были с нашей теперешней точки зрения совершенно неудовлетворительны.
Через десять лет Берлинером был изобретен граммофон, в котором восковой валик заменен плоским диском. Это чрезвычайно облегчило копирование и размножение звукозаписи. Если в фонографе меняется глубина звуковой бороздки («глубинная запись»), то Берлинер применил поперечную запись. При ней глубина канавки остается неизменной, а резец мембраны совершает боковые отклонения вдоль радиуса пластинки. С полученного воскового оригинала снимались металлические копии (штампы), при помощи которых печатались чёрные шеллачные грампластинки.
Запись звука стали производить в особых кабинетах звукозаписи, применяя специальные технические средства и приемы.
Благодаря этому в отношении точности воспроизведения звука граммофон стоит несравненно выше фонографа. Граммофонная техника в особенности усовершенствовалась с развитием радиотехники и электронных ламп, когда стали применять не акустическую (как в фонографе), а электрическую запись и электрическое же воспроизведение при помощи адаптера (звукоснимателя). Граммофонная промышленность за границей особенно мощно развита. Мы присутствуем сейчас при быстром расцвете её у нас. Граммофон с успехом и окончательно вытеснил фонограф. Фонограф, некогда весьма распространенный, настолько вышел из употребления, что наши например комиссионные магазины не принимают его более для продажи. Достать «живой» фонограф является сейчас делом затруднительным: фонограф нашел свое место в музее истории техники в качестве несовершенного предшественника граммофона. Казалось бы, с фонографом покончено.
Но тут нам следует обратить внимание на следующее: граммофон служит только для воспроизведения звука с граммофонной пластинки.
Владелец граммофона может слушать только звуки, где-то в другом месте записанные, между тем как фонограф способен был и записывать звук. В этом отношении граммофон односторонен; задачи самостоятельной записи звука граммофон не решает.
Приятно послушать хорошую граммофонную пластинку, но неплохо было бы и самому иметь возможность записывать звуки. Граммофон для этого, по-видимому, не годится. Что же, вернуться к фонографу? Да, если хотите, но не к старому эдисоновскому с восковым валиком. Нужно сделать так, чтобы граммофон стал записывать звук. Мы увидим ниже, что сделать это нетрудно. Именно развитие техники и, в частности, электронных ламп, в исключительной степени повысившее качество звучания грампластинки, и свело на-нет фонограф.
Подобно тому как фотограф-любитель может заснять интересующие его виды, запечатлеть на карточке родственников, сделать какие-то производственные и технические снимки, так же, располагая нехитрыми приспособлениями, можно записать на память голоса людей. Можно составить семейный или производственный звуковой альбом.
Наклеивая прозрачный желатиновый или целлулоидный диск с записью голоса человека на его фотографию, мы получаем возможность видеть его лицо и слышать голос. Такая «говорящая» фотография несравненно сильнее обычного немого снимка.
Можно самому изготовить «говорящее письмо». Пластику небольшого диаметра можно переслать по почте, что нисколько не угрожает её целости. Но конечно адресат должен располагать патефоном, иначе он не сумеет «прочесть», т. е. прослушать ваше письмо.
Продолжительность звучания такой пластинки впрочем невелика и не особенно удовлетворит любящих писать или получать длинные письма.
Пользуясь радиоприемником, можно записать у себя дома радиопередачу: отрывки выступлений вождей на Красной площади, понравившиеся граммофонные пластинки, любую музыку, тексты на иностранных языках, произношение которых изучаешь, и многое другое. Если у товарища есть патефон с хорошей пластинкой, то вы можете ее переписать и для себя. С имеющихся у вас ценных пластинок вы можете снять копии.
Радиолюбитель, владеющий приемником и патефоном или по крайней мере пружинным механизмом или моторчиком от него, найдет в самостоятельной звукозаписи добавочное поле для технического экспериментирования и 'повышения ценности радиограммофона.
Подобно моментальным фотографиям могут быть созданы специальные пункты или кабинеты моментальной звукозаписи, где в несколько минут можно будет получить «фотографию» своего или чужого голоса. Благодаря несложной аппаратуре удобно записывать звук «в экспедициях: полярных, этнографических и других.
Ознакомимся теперь с техникой дела. Начнем с более простого акустического способа записи.
На тарелку граммофона накладывается круг из мягкого воскоподобного материала. На ось тарелки сверху надевается металлический диск, на поверхности которого имеется спиральная бороздка.
По этой бороздке при вращении тарелки скользит острие вспомогательной иглы, при помощи стержня жестко связанной с мембраной граммофона. Благодаря этому резец, вставленный в мембрану, также описывает спиральную линию на поверхности воскового диска. Если теперь говорить в рупор, ведущий к мембране (на рисунке видна только нижняя часть рупора), то резец станет совершать боковые отклонения в обе стороны и на поверхности появляются звуковые бороздки вроде изображенных на пластинке.
Существовало несколько систем акустической записи, различающихся материалом пластинки, устройством мембран, конструкцией приспособления, смещающего мембрану. Несмотря на простоту такой записи, она отличается рядом значительных недостатков и по существу представляет тот же фонограф (вместо глубинной записи на восковой валик применена поперечная запись на восковой диск).
При записи нужно было говорить только в самый раствор рупора, и все-таки звук получался слабым. Благодаря применению мембраны звук искажался вдвойне: и при записи и при воспроизведении. Мягкий материал пластинки быстро стирался, и после 10 — 20 проигрываний дальнейшее воспроизведение делалось невозможным. Наконец лёгкость повреждения воска от многочисленных механических и температурных воздействий портила качество воспроизведения.
Достоинства этого вида записи, помимо простоты конструкции, заключаются в удобстве обращения, дешевизне и применимости её на любом граммофоне. Мягкий воск настолько слабо сопротивляется резанию, что движущей силы обыкновенного пружинного или моторного граммофона было достаточно для ведения записи. Все же акустические системы не получили сколько-нибудь значительного распространения.
В связи с развитием электрического метода записи граммпластинок и распространением электрического метода воспроизведения возникла идея сделать такую запись звука общедоступной. Схема электрического воспроизведения заключается в том, что на вращающуюся пластинку накладывается звукосниматель — адаптер, вооруженный иглой, следующей за извилинами бороздки. Адаптер преобразовывает колебания иглы в соответствующие изменения электрического тока, усиливаемого радиоприемником. Для этого современные радиоприемники снабжаются особым адаптерным «входом» — парой гнёзд, куда вставляются провода адаптера. Усиленные токи подводятся к громкоговорителю, преобразующему их в колебания мембраны (диффузора), благодаря чему и возникают звуковые волны.
Оказывается, что эту схему можно обратить — перевернуть в обратном направлении, и если говорить в громкоговоритель, то он преобразует колебания мембраны в токи. После их усиления в радиоприемнике токи, подведенные к адаптеру, вызывают боковые отклонения иглы.
Достаточно теперь заменить иглу специальным резцом и обеспечить смещение его по спирали, чтобы осуществить запись звука на пластинке из подходящего материала.
Конечно вместо громкоговорителя лучше пользоваться при записи специальным микрофоном. Если же идёт запись радиопередачи, то микрофон вообще не нужен, достаточно настроить радиоприёмник на нужную волну. Существенным моментом самостоятельной звукозаписи является устройство приставки, медленно смещающей адаптер вдоль радиуса пластинки от края к центру.
Таких приставок существует очень много. В системе «Дискограф» на нижней поверхности граммофонной тарелки нанесена спиральная борозда. По ней скользит игла, которая рычагом связана с адаптером. Принципиально такая приставка не отличается от описанной акустической системы. Очевидно, что система «Дискограф» требует специального граммофона и адаптера. В системе AEG может быть использован для записи любой патефон с любым адаптером. Последний смещается в сторону при помощи винтового стержня, заимствующего свое вращение от оси тарелки.
Такой же принцип в несколько ином варианте осуществлен и в системе «Дработон». Очень остроумна конструкция приставки «Акесимплекс». В ней адаптер получает смещение благодаря связи через гибкий вал с осью граммофонной тарелки.
Наиболее важен при самостоятельной звукозаписи материал пластинки. Для этой цели преимущественно используют желатин, целлулоид и металлы — алюминий и цинк.
На алюминии и цинке канавка выдавливается иглой с закругленным отшлифованным концом. На желатине и целлулоиде звуковая бороздка вырезывается специальным резцом из сапфира или стали. Запись должна происходить совершенно плавно. Образующаяся непрерывная стружка навивается на ось тарелки. Стенки звуковой бороздки должны быть совершенно гладкими, иначе неизбежны сильные шумы при воспроизведении. Для воспроизведения из адаптера вынимается резец и вставляется специальная стальная или деревянная игла. При простом переключении записанная пластинка может быть тут же прослушана.
Следует отметить, что сопротивление желатина резцу гораздо больше, чем при воске. Сила, которую должен развить мотор патефона или пружины, тем больше, чем больше диаметр записываемой пластинки. Поэтому на патефоне «Телефункен» может быть записана пластинка не более определенного диаметра, обычно 16 — 20 сантиметров, что даёт продолжительность записи (и воспроизведения) около 2 — 3 мин.
Только при более мощном приводе граммофона могут быть записаны пластинки большего диаметра, с большим временем звучания. Такая электрическая запись, произведенная дома, по качеству звучания приближается к фабричной. При аккуратном ведении записи шум иглы почти отсутствует.
Благодаря электрическому усилению может быть получена достаточная громкость и при воспроизведении. Пластинки допускают многократное проигрывание при небольшом износе. Пластинки стойки ко всякого рода воздействиям, их удобно сохранять и пересылать по почте.
Из нашего описания систем звукозаписи видно, что приспособления для неё могут быть разделены на общие и специальные. Общие приспособления широко распространены в быту: радиоприемник, патефон, адаптер, громкоговоритель.
Прочие детали, нужные специально для звукозаписи: ведущая приставка, резец и игла для воспроизведения.
Легко видеть, что дополнительные затраты на приобретение специальных принадлежностей весьма невелики по сравнению со стоимостью радиограммофона. И каждый интересующийся и занимающийся радио и патефонами может открыть свой «кабинет записи звука» на дому.
Если мы бегло посмотрим историю записи звука, то увидим, что здесь, как и в других областях техники, развитие идёт как бы по спирали. Старые, казалось 6ы уже отброшенные идеи снова возрождаются, но не в прежнем; а в обогащённом виде, на более высокой технической базе.
Запись звука, впервые произведенная Эдисоном, возникла именно как самостоятельная запись. Впоследствии фонограф был вытеснен патефоном. А теперь патефон с электрическим воспроизведением звука позволяет вести самостоятельную звукозапись, технически несравненно более совершенную, чем в фонографе.