Текст книги "Что такое звукозапись"

Автор книги: Вадим Корольков

сообщить о нарушении

Текущая страница: 1 (всего у книги 4 страниц)

Вадим Корольков
ЧТО ТАКОЕ ЗВУКОЗАПИСЬ

ЗВУКОЗАПИСЬ НА КАЖДОМ ШАГУ

Часто мы даже не замечаем, как широко и многообразно используется звукозапись в окружающей нас жизни. Еще недавно кино носило название «Великого немого». Звукозапись устранила эту немоту, и сейчас мы не представляем себе кино без звука. Радио прочно вошло в быт советских людей. Большая часть радиопередач является воспроизведением заранее сделанных звукозаписей. При существующем многопрограммном радиовещании это удобно и необходимо, так как для «живого» исполнения всех передач потребовалось бы огромное количество артистов, дикторов, лекторов. Да и болезнь или случайная задержка кого-либо из них могли бы не раз нарушить передачу.

Вам нужно узнать точное время. В больших городах такую справку можно получить по телефону. Набрав определенный номер, вы услышите ответ. Но вам ответил не живой человек, а аппарат звукозаписи, установленный на телефонной станции. Этот аппарат, воспроизводя заранее сделанную запись, с точностью часового механизма непрерывно отсчитывает вслух часы и минуты.

Десятками миллионов расходятся по стране граммофонные пластинки. Они представляют собой массовую форму использования звукозаписи.

Теперь получили распространение специальные ателье «Говорящее письмо». Зайдя в такое ателье, вы можете перед микрофоном «наговорить» текст, который хотите отослать кому-либо из родных или знакомых. Вашу речь запишут на маленькую, гибкую целлулоидную пластинку. Приклеив эту пластинку к открытке, вы можете переслать ее адресату по почте, как обычное письмо. Только такое письмо нельзя прочесть, его можно «услышать» при помощи граммофона.

Звукозапись встречается на каждом шагу. Она помогает сохранить на долгие годы память о важных событиях в истории нашего народа. Благодаря звукозаписи для нас и грядущих поколений сохранен голос В. И. Ленина. Записан ряд выступлений И. В. Сталина. Имеются записи голосов М. И. Калинина, А. М Горького, В. В. Маяковского и других наших великих соотечественников – политических деятелей, артистов, ученых, писателей. Звукозапись помогает советским людям в их повседневной работе, в учебе, в быту. Понятно, что такое значение она приобрела не сразу. Для того, чтобы достичь современного уровня развития звукозаписи, потребовалось много времени и человеческого труда.

ЗАДАЧА ЗВУКОЗАПИСИ

Мир звуков, окружающих нас, красочен и многообразен. Человеческий голос, шум леса, пение птиц – все это различные звуковые события. Почти все, что мы наблюдаем в природе и с чем мы сталкиваемся в повседневной жизни, имеет свою «звуковую» сторону. Звуковые ощущения являются важной частью человеческих ощущений. Поэтому естественно, что, стремясь запечатлеть и сохранить на долгие годы то или иное событие, весьма желательно сохранить и его звуковую часть.

В наше время фотография и кино позволяют с большой точностью запечатлевать видовую (зрительную) часть события. При этом в кино имеется возможность фиксировать как неподвижные, так и подвижные объекты и даже сохранять рельефность изображения (стереокино).

Не меньших успехов достигла и техника фиксации звуковых событий – техника звукозаписи. Правда, в ряде случаев можно обойтись и без помощи техники, например, человеческую речь можно записать или застенографировать, музыку – записать нотными знаками, природные шумы – описать словами. Вспомните, с каким мастерством, например, описан И. С. Тургеневым шум леса в «Записках охотника».

Но все это будут не живые звуки. С помощью воображения мы сможем лишь приблизительно представить себе изображенную картину, но это будет так же неточно, как и описание внешности человека по сравнению с его фотографией.

Задача техники звукозаписи – сохранить и обеспечить натуральное и естественное воспроизведение записанных звуков.

СЛЕД НА БУМАГЕ

Для того, чтобы записать звук, надо прежде всего знать его физическую природу. Попытки зафиксировать звук без отчетливого понимания сущности звукового процесса изобиловали наивными предложениями и всегда заканчивались неудачей. Например, еще в XVII веке делались предложения «поймать» звук в длинную трубу и закрыть его там с обеих сторон. Предполагалось, что, если потом трубу приоткрыть, звук начнет из нее «выходить» и мы его услышим.

Сейчас мы знаем, что звук обязательно связан с наличием колебательного движения. В этом легко убедиться, наблюдая струну какого-либо музыкального инструмента. Ее колебания заметны даже на глаз. Звук доходит до нас в форме звуковых волн, представляющих собой распространяющийся колебательный процесс частиц воздуха. Поэтому, говоря о звуке, мы говорим о звуковых колебаниях. При помощи несложного прибора можно даже зарисовать форму этих колебаний.

Устройство такого прибора показано на рис. 1.

Рис. 1. Прибор для записи формы звуковых колебаний.

В горловине рупора укреплена круглая упругая пластинка, носящая название мембраны. При помощи рычага она связана с пишущим острием, которое выцарапывает на зачерненной поверхности движущейся ленты тонкий, ажурный след. До тех пор, пока мембрана, а следовательно, и пишущее острие неподвижны, этот след имеет форму прямой линии. Но стоит нам произнести какое-либо слово или запеть перед рупором, как движение частиц воздуха в возникшей звуковой волне передается мембране, а через рычаг – острию, и последнее вычертит на ленте замысловатую кривую, повторяющую в увеличенном масштабе (благодаря действию рычага) движение мембраны. Нетрудно видеть, что форма зарисованной кривой будет соответствовать форме возникших звуковых колебаний, поэтому такую кривую называют звуковым следом. При различных звуках на ленте будут получаться различные звуковые следы.

Такой прибор, подобный описанному, применялся уже давно, но не для звукозаписи, а для изучения различных звуков в человеческой речи. Однако автоматическая запись «рисунка», звуков – то, что мы назвали звуковым следом – представляла собой решение половины всей задачи звукозаписи. Так или иначе звук был зафиксирован, и звуковой след мог быть достаточно долго сохранен.

Но как прослушать сделанную запись? Как заставить звучать эту тонкую извилистую линию? Как добиться звуковоспроизведения?

В рассмотренном приборе с зачерненной лентой получить звуковоспроизведение нельзя, слишком уж тонок и хрупок звуковой след (обычно для зачернения ленту покрывали слоем сажи). Следует оговориться, что сама мысль о возможности использовать звуковой след для получения звуковых колебаний, аналогичных записанным, т. е. об обращении звукового следа в звук, долгое время ни у кого и не возникала.

ПЕРВЫЙ АППАРАТ ЗВУКОЗАПИСИ – ФОНОГРАФ

Первый аппарат, практически решивший задачу записи и воспроизведения звука, был назван фонографом (рис. 2).

Рис. 2. Фонограф.

В нем звуковой след получался на оловянной бумаге, обвернутой вокруг валика, совершавшего вращательно-поступательное движение. В оловянную бумагу вдавливалась игла, связанная с мембраной рупора. Когда в рупор не попадали звуковые волны, игла чертила спиральную канавку постоянной глубины. Если же перед рупором кто-либо говорил или пел, игла вдавливалась на различную глубину в такт с колебаниями мембраны.

Таким образом, звуковой след в этом аппарате выглядит как канавка переменной глубины, поэтому запись получила название глубинной.

Для ее воспроизведения нужно установить иглу мембраны на начало записи и, повторив вращение валика, заставить иглу пройти весь путь, который она совершила при записи. При этом, в соответствии с изменениями глубины канавки, игла будет перемещаться к центру и от центра валика. Вместе с ней придет в движение и мембрана. По своей форме эти движения будут совпадать с формой записанных звуковых колебаний. В результате в рупоре мы услышим звук.

Фонограф был первым аппаратом так называемой механической записи. Название «механической» объясняется тем, что звуковой след в ней получается путем механического изменения формы звуконосителя.

В первые же годы после изобретения фонограф быстро завоевал себе популярность как аппарат для любительской звукозаписи. Запись на оловянную бумагу вскоре заменили записью на валик, покрытый воском. Восковой валик удобнее тем, что его можно было многократно использовать: валик каждый раз шлифовался специальным резцом и становился пригодным для новой записи. Новые валики для записи владелец фонографа мог приобрести в магазине.

На первых норах чудодейственной новинке прощались ее недостатки: и тихий звук, исходящий из рупора, и недолговечность записи из-за износа восковой канавки при воспроизведении, и искажения звука, создаваемые аппаратом. Когда количество изготовленных фонографов стало достаточно велико, в продажу, кроме чистых валиков, начали поступать валики «напетые» и «наговоренные» известными артистами. Эти валики явились как бы родоначальниками современных граммофонных пластинок.

Спрос на валики с записью рос, и тут-то выявился новый серьезный недостаток фонографа – восковые валики с записью было очень трудно размножить. Их поступало в продажу столько, сколько «напел» или «наговорил» исполнитель, а это количество было, понятно, небольшим. Практическая невозможность размножать записи стала помехой дальнейшему применению фонографов.

ГРАММОФОН

Конкурентом фонографа явился новый аппарат звукозаписи, названный граммофоном. В нем запись велась не на валик, а на диск, вращающийся с постоянной окружной скоростью (рис. 3).

Рис. 3. Запись на диске.

При помощи специального механизма рупор вместе с мембраной и пишущей иглой во время записи равномерно смещался к центру, благодаря чему канавка, вырезаемая на поверхности диска, имела форму спирали. Поверхность диска покрывалась таким же мягким воском, как и валик фонографа. В отличие от фонографа игла в граммофоне совершала при записи не поступательные движения вверх и вниз, а поперечные, поэтому такая запись и получила название поперечной. Она до сих пор широко используется в производстве граммпластинок.

Воспроизвести записанный звук можно было на том же аппарате, на котором велась и запись, аналогично тому, как это делалось в фонографе.

Большим преимуществом граммофона явилась сравнительная легкость размножения записей. На первых порах это размножение осуществлялось так.

Запись велась на цинковом диске, покрытом тонким слоем пчелиного воска. Острие записывающей иглы соскабливало воск и обнажало цинковую подложку. После записи поверхность диска протравливалась кислотой, в результате чего по контуру звукового следа в цинке образовывалась канавка. После достижения достаточной глубины диск промывался водой и дальнейшее травление его приостанавливалось, а оставшийся на поверхности диска слой воска удалялся. С полученного цинкового оригинала записи в электролитической ванне снимали металлическую копию, а с нее таким же путем снимали большое количество вторых копий. Такой метод получения металлических копий, носящий название гальванопластического, был открыт и разработан в 1837 году русским академиком Б. С. Якоби.

Нетрудно видеть, что рельеф поверхности вторых копий повторял рельеф цинкового оригинала записи (рис. 4), таким образом, они являлись действительно копиями записи.

Рис. 4.

Эти вторые копии – металлические граммпластинки – поступали в продажу. Качество их было невысоким, особенно был неприятен шум, вызывавшийся зернистостью металла в канавках записи.

РАДИО ПОМОГАЕТ ЗВУКОЗАПИСИ

В дальнейшем производство граммофонных пластинок значительно усовершенствовалось. Открытие радио нашим знаменитым соотечественником А. С. Поповым повлекло за собой бурный рост радиотехники и связанной с ней техники усиления электрических колебаний. Примерно с 1925 года на помощь производству граммофонных пластинок пришла усилительная аппаратура, построенная на радиолампах, какие мы можем видеть в любом ламповом радиоприемнике.

Теперь уже не нужно, напрягая голос, «напевать» или «наговаривать» пластинку перед рупором записывающего аппарата. Исполнитель ныне находится в специально звукоизолированной (чтобы записи не мешали внешние шумы) комнате, называемой студией. Перед ним расположен небольшой прибор – микрофон. Микрофон каждому знаком по телефонному аппарату. Он преобразовывает звуковые колебания в электрические.

По своему устройству и принципу действия различаются микрофоны нескольких видов: например, микрофон, применяемый в телефонных аппаратах, называется угольным, так как содержит в себе капсуль с угольным порошком, к которому прижимается мембрана. Когда мы говорим перед микрофоном, давление звуковой волны прижимает мембрану то сильнее, то слабее, в результате чего меняется электрическое сопротивление угольного порошка. В такт звуковым колебаниям будет изменяться сила тока, текущего через микрофон.

Электрический ток от микрофона по проводам передается в аппаратную.

Здесь усилителями повышают в требуемых пределах его мощность и направляют в особый прибор на записывающем аппарате, называемый рекордером. Устройство рекордера показано на рис. 5.

Рис. 5. Рекордер: 1 – постоянный магнит; 2 – полюсные наконечники; 3 – катушка; 4 – якорь; 5 – резец; 6 – демпфер; 7 – ось.

Как видно на рисунке, якорь рекордера может поворачиваться на оси между полюсными наконечниками. В режиме покоя на якорь действуют лишь силы притяжения, созданные постоянным магнитом. Благодаря симметричному положению якоря эти силы уравновешивают друг друга и не выводят его из нейтрального положения.

При прохождении электрического тока от усилителя через обмотку катушки рекордера возникает дополнительное магнитное поле – поле катушки, которое нарушает прежнее равновесие сил. В результате якорь отклоняется в ту или иную сторону в зависимости от направления тока в катушке. Так как ток на выходе усилителя переменный, т. е. все время изменяется как по величине, так и по направлению, то и якорь соответственно приходит в колебательное движение. Чтобы предотвратить возможность прилипания якоря к полюсным наконечникам, один конец его закрепляется в упругой среде (демпфере), например, между резиновыми прокладками. На другом конце якоря укреплен резец, вырезающий звуковую канавку на вращающемся диске. По-прежнему для получения спиральной формы канавки рекордер при записи, с помощью особого механизма, равномерно смещается от края диска к центру.

Таким образом, если раньше звуковая волна сама непосредственно вызывала перемещения записывающей иглы (или резца) в аппарате, теперь она сперва преобразуется в электрические токи, которые в свою очередь в конце процесса преобразуются в механические колебания резца. Такая запись получила название электрической и в настоящее время полностью вытеснила старую акустическую систему.

На пути от звуковой волны до движения резца стала электроаппаратура. Это значительно облегчило проведение записи, повысило ее возможность и качество. Оказалось значительно проще и лучше управлять электрическими токами, чем исходными звуковыми волнами. Например, как можно было увеличить громкость записи при старом акустическом способе, когда исполнитель находился непосредственно перед рупором записывающего аппарата? – только попросить исполнителя еще ближе придвинуться и говорить громче. А это не всегда можно. При современном же способе электрозаписи надо лишь повернуть регулятор усиления в усилителе так, как мы это делаем в радиоприемнике, когда хотим увеличить громкость передачи.

Возьмем другой случай, когда надо записать группу исполнителей, например, оркестр. Звуки от всех инструментов, расположенных на значительной площади, «не попадут» в горловину рупора нормальных размеров. Какие-то инструменты не будут слышны в записи. Чтобы избежать этого, прежде прибегали даже к созданию специальных комнат, у которых с одной стороны все стенки постепенно сходились, образуя собою рупор записывающего аппарата. Сам аппарат располагался на узком конце этого своеобразного рупора. При электрозаписи все решается проще: в студии при большом числе исполнителей устанавливают несколько микрофонов, каждый из которых улавливает и передает звуки какой-то определенной группы инструментов. Ведущий запись регулирует должным образом усиление токов, поступающих с отдельных микрофонов, и добивается наилучшего звучания всего ансамбля в целом.

Эти примеры показывают преимущества современной электрозаписи граммофонных пластинок перед старой акустической.

Сильно изменилась и остальная часть технологического процесса изготовления граммпластинок. Давно забыты низкокачественные металлические граммпластинки. Запись теперь ведут на толстом восковом диске. Далее диск в особой камере покрывают тончайшим слоем золота, благодаря чему вся его поверхность, все канавки записи будут точно очерчены электропроводящим слоем. После этого становится возможным в электролитической ванне нарастить на воск слой меди, который потом легко можно отделить. При этом получается медный отпечаток с воска, или, как его называют, 1-й оригинал. В нем вместо бороздок на воске имеются соответственные выступы. В целях сохранности 1-й оригинал обычно не используют непосредственно при дальнейшем процессе изготовления грамм– пластинок. Гальванопластическим способом с него изготавливают 2-й оригинал, со 2-го – 3-й и т. д.

Чаще всего только 5-й оригинал используется как матрица для прессования пластинок. Для придания поверхности механической прочности ее никелируют или хромируют. В таком виде матрица заряжается в прессформу (рис. 6) и нагревается вместе с нею.

Рис. 6. Прессформа и матрицы для производства граммпластинок.

Размягченную путем нагревания таблетку специальной граммофонной массы закладывают между двумя половинками прессформы и все это вместе помещают под пресс. Во время сжатия происходит одновременно охлаждение пресс– формы и пластинки. Спустя одну-две минуты прессформу вынимают из-под пресса, разнимают обе половинки ее и снимают готовую пластинку.

В качестве граммофонной массы пробовали применить и целлулоид, и эбонит, и ряд специальных масс. Хорошо известна, например, шеллачная масса, из которой до недавнего времени почти исключительно делали граммпластинки для широкой продажи (пластинки черного цвета). Шеллачная масса приготовляется из смеси шеллака, различных наполнителей и красящих веществ.

Шеллак является продуктом жизнедеятельности крохотных насекомых, облепляющих листья некоторых растений. В производство он идет в форме мелких чешуек коричневого цвета. Шеллак обладает замечательным свойством: он выдерживает очень большие давления на сжатие. Надо иметь в виду, что при воспроизведении граммпластинки кончик иглы оказывает колоссальное давление на звуковую канавку, равное примерно одной тонне на квадратный сантиметр. Это объясняется тем, что вес всей мембраны граммофона или адаптера в электропроигрывателе приходится на очень небольшую площадь опоры иглы в канавке. Благодаря примеси шеллака пластинка становится более износоустойчивой.

В настоящее время, кроме шеллачной марсы, применяются и некоторые другие. Например, в продажу уже поступают пластинки из так называемой хлорвинилпековой массы. Продолжают в некотором количестве выпускаться пластинки из различных гибких пластмасс (небьющиеся пластинки).

В прежние годы не только запись, но и воспроизведение пластинок велось исключительно акустическим путем. При этом граммофонная игла, следуя по извилинам звуковой канавки, приводила в колебательное движение мембрану, непосредственно возбуждающую звуковые волны. Громкость несколько повышалась за счет рупора, расположенного снаружи граммофона (в более старых конструкциях) или скрытого внутри в новейших образцах. Акустическое воспроизведение пластинок применяется и сейчас. Большое преимущество этого процесса заключается в простоте и возможности осуществления почти в любых условиях.

Но наряду с этим широко используется теперь электрический метод воспроизведения. На воспроизводящий аппарат вместо акустической мембраны устанавливается специальный электрический звукосниматель, носящий название адаптера. По устройству он похож на известный уже нам рекордер, но действие его обратное: если в рекордере изменения силы тока в катушке вызывали перемещения якоря и резца, то в адаптере принудительные перемещения якоря, происходящие при движении иглы по канавкам, вызывают появление электродвижущей силы в обмотке катушки. Провода от адаптера подводятся к усилителю, выход которого соединен с громкоговорителем.

Электрический способ воспроизведения более сложен, но вполне оправдан, так как имеет ряд серьезных преимуществ. К числу их следует отнести:

1. Возможность получить любую громкость воспроизведения и легко регулировать ее путем изменения величины усиления.

2. Возможность путем применения в усилителе специальных корректоров и фильтров улучшить качество звучания пластинки, понизить шум в паузах и т. д.