Можно со всей уверенностью сказать, что до 1877 года звукозаписи в современном ее понимании не существовало, то есть фиксировать звуковые волны с последующей возможностью их воспроизведения люди не умели. Вот почему появление «говорящей» машинки, созданной американским изобретателем Томасом Алва Эдисоном, очень развеселило его механика. А сама идея, положенная в основу этого удивительного устройства, стала стартовым моментом в истории звукозаписи.
Заокеанское говорящее чудо, изготовление которого обошлось всего в 18 долларов, представляло собой цилиндр, покрытый оловянной фольгой. Над ним находилась соединенная с мембраной игла, которая в зависимости от громкости и характера звука процарапывала определенной глубины канавку. Вращался цилиндр вручную. Назвали новинку фонографом. В октябре 1877 года Эдисон прогорланил в рупор устройства песенку «У Мэри была овечка» (именно «прогорланил», потому что петь приходилось громко). Так был сделан первый шаг в истории звукозаписи.
Понятно, что до воспроизведения хорошего звука этому шипящему устройству было далеко, к тому же записи с него нельзя было тиражировать. Со временем Эдисон несколько усовершенствовал свое изобретение. Механическую записывающую силу заменил электрической, олово воском (это дало возможность перезаписи), но основную проблему массового тиражирования он так и не решил.
Фонографы Эдисона выпускались вплоть до 1910 года. Еще около 15 лет после этого цилиндры использовали в американских конторах как диктофоны. Однако в 1929 году выпуск болванок для фонографов был прекращен, и на смену им пришло новое поколение звукозаписывающих аппаратов.
Если в плане практики звукозаписи пальма первенства, безусловно, принадлежит американцам, то по части идей и теории ее не без основания оспаривают французы. Поэт, композитор и изобретатель Шарль Кро еще 30 апреля 1877 года отправил во Французскую академию наук заявку с описанием оригинального звукозаписывающего механизма. Он предложил колебания мембраны процарапывать иголочкой на стеклянном диске, покрытом сажей, затем их фотографически переносить на металл и углублять способом химического травления.
В 1887 году американец немецкого происхождения Эмиль Берлинер воскресил из забвения идею Шарля Кро и занялся ее практической реализацией и усовершенствованием. Берлинер применял химическое травление для углубления дорожки на цинковом диске, покрытом слоем воска. Весь процесс от записи до «проявки» и «закрепления» занимал всего полчаса. «Протравленные» диски играли и лучше, и громче. Прибор для их проигрывания получил название «граммофон». Первая грампластинка, теперь уже достояние истории, хранится в Национальном музее США в Вашингтоне. Вскоре с цинковых протравленных дисков научились делать негативные стальные матрицы и с помощью последних штамповать эбонитовые граммофонные диски.
В 1896 году граммофоны моторизировали, и с тех пор больше не надо было дежурить у звуковоспроизводящего устройства, крутя ручку. Публика по-настоящему оценила чудо техники, и начался массовый выпуск аппаратов и пластинок.
Но подходящий материал для изготовления грампластинок удалось найти не сразу. Ведь по своим качествам он должен был быть мягким при нагревании для облегчения штамповки и одновременно твердым и устойчивым к истиранию при комнатной температуре. В те времена химики только учились синтезировать пластмассы и в технике активно использовались вещества естественного происхождения, к чему прибегли и в данном случае. Пластинки стали делать из шпата, сажи и шеллака вещества, которое вырабатывают насекомые лаковые червецы, живущие в тропических широтах. Такое производство было очень дорогим: на одно изделие уходили результаты труда 4 000 червецов. К тому же пластинки из шеллака очень легко бились, однако это не помешало выпускать их до середины столетия.
Изначально шеллачные пластинки имели в диаметре 175 мм, но впоследствии их размеры увеличились до 250 и 300 мм. А скорость их вращения со временем установилась на 78,26 оборота/мин. Играла одна пластинка всего 3 минуты, а с 1903 года в два раза дольше, потому как записывать стали на обеих сторонах.
В 1907 году один из служащих французской фирмы «Пате», Гильон Кэммлер, предложил упрятать рупор граммофона внутрь корпуса. Новое компактное устройство назвали патефоном. В те же годы совершенствовались не только носители, но и считывающие устройства. До начала 30-х годов использовались стальные иглы, к которым привешивали механический адаптер-тонарм, весивший 100130 граммов. Под таким грузом игла стачивалась, проиграв всего лишь одну пластинку.
Через некоторое время адаптеры, подсоединенные к иглам, сбросили вес и стали вначале электромагнитными, потом пьезокристаллическими и пьезокерамическими и наконец опять электромагнитными, но уже с нагрузкой на иглу, измеряемую не десятками, а единицами граммов. И к 1939 году появились сапфировые иглы, выдерживающие до 2 000 проигрываний.
С изобретением микрофонов и усилителей электрических сигналов качество записи значительно улучшилось: нелинейные искажения уменьшились, а частотный диапазон увеличился (со 1504 000 до 5010 000 Гц). Кроме того, микрофон вместе с усилителем сделали сам процесс звукозаписи более удобным.
В 1948 году, спасаясь от растущей конкуренции со стороны магнитофонов, фирма грамзаписи «Колумбия» разработала виниловую «долгоиграющую» пластинку. Новый материал позволил уменьшить размер канавок, тем самым уплотнив запись. Скорость вращения новых пластинок была 33 целых и 1/3 оборота/мин, что позволяло делать 30-минутные записи на каждой стороне пластинки. Верхняя граница частот возросла до 16 000 Гц. К 1951 году время звучания увеличилось еще на 30% благодаря применению переменного шага грамзаписи.
Но все эти улучшения не останавливали разработчиков, им хотелось новых качественных изменений, например, сделать на пластинке стереозапись. Первые подобные идеи появились еще в начале века. Предлагалось совмещать глубинный и поперечный способы записи. В 1931 году англичанин Блюмлейн описал возможность записи двойного сигнала на одной дорожке, но реализовать технически этот проект не удалось. И лишь в 1958 году наконец-то придумали способ записи на двух сторонах канавки под углом 45° к поверхности пластинки. В последующие годы на пластинку сумели записать четырехканальный звук, довели диапазон частот до ультразвука и уменьшили скорость вращения до 8 оборотов в минуту. Но все эти качественные усовершенствования оказались уже несвоевременными и не смогли спасти грамзапись от наступления принципиально новых технологий.
Основанная Эмилем Берлинером компания US Gramophone Company в первый же год изготовила и продала 1 000 устройств с ручным и электрическим приводом и 25 тыс. записей к ним. Новаторство Берлинера не ограничивалось только технической стороной вопроса, не менее прогрессивным оказалось и его предложение выплачивать исполнителям гонорар за участие в записи.
Датчанин Вальдемар Паульсен запатентовал принцип магнитной записи еще в 1898 году, правда, вместо привычной теперь пленки он применил металлическую проволоку. На Всемирной Парижской выставке первый телеграфон (так называли поначалу это устройство) проигрывал голос императора Австро-Венгрии Франца Иосифа, и за эти заслуги перед Его Императорским Величеством Паульсен даже получил Гран-при. Однако магнитная технология не стала развиваться столь стремительно, как грамзапись. Фактически она оказалась замороженной до 30-х годов XX века, когда вместо проволоки начали намагничивать ленты, изначально на бумажной и только потом на пластиковой основе. Тормозило развитие магнитной записи отсутствие электрических усилителей. Без них звук оставался очень тихим.
В 1935 году первые магнитофоны стала выпускать немецкая фирма AEG. Но по достоинству потребители оценили новинку только в конце 40-х годов. Кардинальным шагом к повышению качества звука стало предложенное немецкими учеными подмагничивание пленки переменным током во время записи сигнала. После войны немецкие магнитофоны растащили на трофеи. В частности, американцы использовали их до 1948 года.
Любой магнитофон, как известно, работает по очень простой схеме: намагниченная в разной степени лента, пролетая мимо зазора в магнитопроводе головки, создает в обмотке головки переменное электрическое поле, которое после усиления преобразуется в звуковой сигнал с помощью электродинамических громкоговорителей.
Магнитофоны достаточно долго использовались в основном в радиовещании, студийной, профессиональной и военной практике. Но по мере развития технологии и удешевления изделия они быстро прижились в домашних интерьерах, став такой же необходимой вещью, как и «вертушки» для пластинок.
В самом начале 50-х годов были разработаны малогабаритные магнитофоны с магнитной лентой на пластмассовой основе, а металлическая лента и проволока были окончательно вытеснены как носители информации. Появились двухканальные усилители и регулировка тембра по низким и высоким частотам.
А в начале 70-х годов уже стали работать катушечные бытовые магнитофоны класса HIGH FIDELITY, более известные по аббревиатуре Hi-Fi, что в переводе означает «высокая достоверность». Постепенно полоса воспроизводимых частот этих магнитофонов стала от 20 до 20 000 Гц, а динамический диапазон достиг 50 дБ.
Очередная веха в развитии магнитной записи обозначилась в 1964 году, когда фирма PHILIPS продемонстрировала миру компактную кассету, которая хоть и звучала несколько хуже пластинок, но была очень удобной и практичной по сравнению с бобинными гигантами. А с 1968 года начался серийный выпуск кассетных магнитофонов.
Совсем миниатюрные варианты такого звуковоспроизводящего устройства разнообразные вокманы создавались вполне сознательно. Концепция мобильного прослушивания музыки родилась в головах именно маркетологов, увидевших в этом изобретении новый рынок с огромным товарооборотом. В результате музыка, которая «всегда с тобой», не только озолотила множество фирм и исполнителей, но и изменила стиль жизни очень многих людей.
В эру аналоговой звукозаписи сигнал перед записью претерпевал значительные частотные предыскажения. При воспроизведении звука поднимали уровень сигнала на низких частотах и понижали его на высоких.
Первые попытки цифровой записи были сделаны все на той же магнитной пленке. Заметим, что до этого эксперимента на пленку пытались нанести и механическую запись. Полученное устройство назвали тогда шоринофоном (по фамилии создателя Шорина). Суть же цифровой записи сводилась к следующему: носитель оставался прежним, но кардинально менялось то, что на него писалось.
Последующий рывок в этой области был сделан японцами, которые в 1953 году сообщили, что научились записывать звук при помощи импульсно-кодовой модуляции. Но наглядно эти заявления они подтвердили лишь в 1967 году, когда фирма NHK продемонстрировала самый настоящий цифровой магнитофон. В этом приборе оцифрованный звук записывался двумя вращающимися головками на дюймовую ленту, и уже в первых записях сигнал не шипел, не дрожал и не плавал, как звук аналоговых магнитофонов.
О поточном производстве цифровых проигрывателей речь тогда, конечно, не шла: слишком дороги и велики были микросхемы запоминающих устройств. И все же покупатели нашлись и на эти первые образцы. Ими стали студии звукозаписи, которые в погоне за качеством не жалели денег и могли позволить себе не обращать внимания на габариты. Основу тех первых аппаратов составлял магнитофон с лентой шириной 19 мм.
В 1972 году был создан 200-килограммовый цифровой гигант на базе профессионального видеомагнитофона: запись производилась на двухдюймовую ленту четырьмя вращающимися головками. Его особенностью было то, что звук писался именно в телевизионный кадр, то есть в его 576 строк. Частотный диапазон записываемого звука составлял от 20 до 20 000 Гц. Таким образом, уже тогда этот, казалось бы, доисторический аппарат 70-х годов дошел до пределов возможностей человеческого слуха. Этот магнитофон, как и его предшественник, стал активно применяться в студиях, на нем записывались мастер-ленты для грампластинок высшей категории качества.
Примерно в это же время производители занялись разработками цифровых магнитофонов с неподвижными головками. В них скорость движения ленты относительно головки была низкой, что могло сделать аппараты более надежными. Один такой магнитофон создали в 1979 году фирмы MITSUBISHI и MATSUSHITA. В том же году между двумя японскими городами открылась первая в мире линия цифрового вещания, и в это же время симфонический оркестр Берлинской филармонии приехал с гастролями в Токио. Все эти три события оказались связаны между собой: концерты оркестра с 16 по 26 октября записывались на магнитофон, а в конце года через новую ветку вещания их услышала почти вся Япония.
Еще в октябре 1977 года фирма SONY попыталась приобщить к цифровому звуку массового слушателя, создав занятную цифровую приставку к обычному видеомагнитофону. Это устройство преобразовывало аналоговый сигнал в цифровой, а затем в «псевдотелевизионный». Таким образом, видеомагнитофон помимо его исходного назначения стали использовать для записи звука очень хорошего качества. В следующем году эта фирма выпустила приставку-адаптер классом выше, для профессионалов. 1979 год стал годом унификации цифровой записи. Специалисты собрались и договорились о единых стандартах в этой области, подарив тем самым цифровым технологиям путевку в долгую жизнь. К этому времени цифровая приставка весила всего 4 кг и значительно подешевела (до 1 000$). Однако помимо профессионалов новинку оценили только те, кто был очень увлечен подобной техникой. Обычные же люди привыкли смотреть VHS-кассеты, а не слушать их, как бы хорошо они при этом ни звучали. И, как водится, обычные покупатели продолжали искать что-то более дешевое и простое, а не загадочную цифровую приставку не совсем понятного назначения.
В 1983 году представители 81 фирмы (в основном японские) собрались на конференции, чтобы обсудить будущее цифровых технологий. Конференция оказалась очень продуктивной и в буквальном смысле определила будущее этого рынка. Участники мероприятия сформировали две рабочие группы, каждая из которых должна была трудиться либо над магнитофонами системы S-DAT, либо R-DAT, отпочковавшимися от системы DAT (DIGITAL AUDIO TAPE цифровой аудиомагнитофон). Первая система с неподвижной многополюсной головкой (Stationary), вторая с несколькими вращающимися (Rotary). Довольно скоро выяснилось, что магнитофоны R-DAT более жизнеспособны по всем параметрам: и проще, и меньше, и дешевле. В начале 1987 года магнитофоны RDAT появились на прилавках. Кассеты к ним и сегодня являются самыми маленькими из звуковых кассет (75x54x10,5 мм), при этом они обеспечивают до двух часов звука отменного качества. Именно на RDAT сегодня делаются мастер-записи для CD.
Для магнитной ленты был придуман быстрый и дешевый способ копирования исходной фонограммы, чем-то напоминающий печать грампластинок. При нем негативная мастер-лента из сильного высокотемпературного магнитного материала прокатывалась между горячими валиками вместе с лентой, на которую идет запись. Таким дешевым и быстрым контактным методом можно записывать не только аудиограммы, но и видеофильмы, при этом совсем не истираются записывающие магнитные головки и не изнашиваются магнитофоны.
Идея с диском, если вспомнить грампластинки, не нова. Первые пробы пера, а точнее резца, в цифровой звукозаписи на диск были сделаны еще в 1961 году в Стэнфордском университете: информация заносилась в виде черточек и точек и считывалась при помощи ртутной лампы.
Кстати, о грампластинках: на самом деле правильнее будет вести историю цифровой записи звука на дисках не с них, а с более позднего этапа, с цифровой видеозаписи, которой к моменту появления CD накопилось целых четыре вида механическая, емкостная, оптическая и магнитная.
В начале 1978 года начали появляться первые цифровые звуковые диски, записанные первыми тремя способами по аналогии с видеодисками. На следующий год такие гиганты, как PHILIPS и SONY, решили объединить свои усилия в разработке наиболее перспективного оптического способа звукозаписи. Их совместным детищем стал знакомый всем сегодня компакт-диск. В октябре 1982 года один из комитетов Международной электротехнической комиссии принял стандарт «Компактдиск», разработанный PHILIPS и SONY, с диаметром CD 12 см. Время записи 74 минуты уже зависело от выбранных параметров CD, доступного на тот момент размера оптических питов, а также расстояния между дорожками. Причин того, что оптический способ звукозаписи стал безусловным лидером, существует несколько. Во-первых, сам диск и полупроводниковый лазер невелики по размеру, это позволило не только изготовить компактные стационарные устройства, но и создать множество портативных вокманов, или плееров. Во-вторых, оптический способ записи единственный бесконтактный, а это означает, что ни диски, ни считывающие узлы механически не истираются и могут служить достаточно долго. Выделяют и субъективный фактор: якобы красивый, блестящий диск и само устройство лазер особо привлекли внимание потребителей. Ну и самое главное данный носитель удивительно просто и дешево тиражируется в любых масштабах. Себестоимость одного CD-диска сегодня не превышает 10 центов.
CD-диск действительно стал краеугольным камнем аудиоиндустрии, но технологии звукозаписи двигались вперед: в 90-х годах в цифровой звукозаписи совместили оптические и магнитные технологии. Так, в 1992 году вниманию покупателей было представлено устройство, проигрывающее так называемые мини-диски. Записывался такой магнитооптический диск при помощи локального намагничивания поверхности носителя с помощью лазера и внешнего магнитного поля, а проигрывался оптическим путем при непосредственном участии все того же полупроводникового лазера. Свое название мини-диски получили из-за размера их диаметр 64 мм. При этом играет он те же 74 минуты, что и CD (в другом варианте 60 мин). В общем и целом его основные звуковые параметры совпадали с характеристиками компакт-дисков. Помимо размеров мини-диск имеет и другие плюсы на него можно многократно записывать как исходно цифровой, так и оцифрованный в плеере аналоговый сигнал, что дает возможность копирования фонограмм практически без потери их качества. Мини-диски к тому же очень удобны в обращении: они обеспечивают мгновенный доступ к любой дорожке, а также возможность жонглировать треками перестанавливая и объединяя их.
Большая продолжительность звучания при достаточно малых размерах объясняется тем, что запись на мини-диск производится при 56-кратном сжатии информации, то есть качество записи как бы ухудшалось в те самые 56 раз. Однако не стоит огорчаться: наше ухо, оказывается, настолько неважный звуковой анализатор, что результатов такой компрессии оно просто не замечает, так как способно воспринимать звуковую информацию лишь в определенных частотных и временных границах.
Для удобства хранения и защиты от небрежного обращения мини-диски помещались в пластиковые кассеты. Считывание производилось через маленькое окошко, открывавшееся только в дисководе (аналогично устроены компьютерные 3,5-дюймовые дискеты). Правда, несмотря на все многочисленные достоинства мини-дисков, сейчас многие специалисты называют их тупиковой веткой. Однако разработчики SONY имеют полное право с ними не соглашаться, и появление на рынке в 2004 году Hi-MD дисков с объемом 1Гб, то есть с 45 часами сжатой в формате ATRAC музыки, еще раз подтверждает живучесть и адаптируемость магнитооптических технологий. При этом новые плееры на старые диски пишут почти в два раза больше мегабайт, чем прежние, и позволяют использовать MD-диски как «простые компьютерные дискеты» с очень хорошей емкостью.
Оптическим CD- и DVD-дискам удалось соединить несоединимое они массово тиражируются путем банальной горячей штамповки и легко записываются в домашних условиях! Понятно, что физически это совершенно разные диски и процессы, однако с потребительской точки зрения это по сути один и тот же тип носителя информации.
Звукозаписывающие технологии развиваются в двух противоположных направлениях. С одной стороны, качество записи постоянно улучшается расширяется динамический и частотный диапазон, примером может служить новый формат высококачественной цифровой записи SACD SUPER AUDIO COMPACT DISC. С другой стороны, разработчики придумывают все новые способы «ухудшения фонограммы», то есть форматы сжатия. Сегодня самый известный и распространенный из них MP3 («MOVING PICTURES EXPERT LAYER»). Он позволяет размещать на обычном CD 10 12 часов записи, ужимая на один диск, все альбомы любимого исполнителя. До наших дней не утихают споры по поводу качества MP3-записей. Самые ярые аудиофилы утверждают, что могут отличить компрессированную запись от стандартной несжатой. Однако разработчики, протестировав формат, выявили, что обычное человеческое ухо разницы не обнаруживает.
Сейчас, когда широкое распространение получили CD-R (Recordable записываемые) и CD-RW (Rewritable перезаписываемые) и все больше персональных компьютеров обзаводится пишущими устройствами, любой может кроить альбомы по собственному вкусу, записывая свои диски из MP3-файлов. Причем если при перезаписи с кассеты на кассету качество каждой новой записи заметно ухудшается, то при цифровой перезаписи этого не происходит.
В 1998 году увидел свет первый портативный MP3плеер, в котором информация хранилась не на диске, а в меньшей по размеру флеш-карте, изготовленной с применением полупроводниковых элементов памяти. Первый аппарат стоил немало, но современные устройства, напоминающие по размеру футляр от губной помады, стоят от 100$. У такого устройства масса преимуществ перед CD-плеером, среди них микроскопические размеры, отсутствие движущихся частей, значительно меньшее энергопотребление, нечувствительность к тряске, бесшумность и возможность многократной перезаписи файлов.
У формата MP3 существуют, конечно, конкуренты, правда, пока они ему совсем не страшны. Например, файлы MP3 Pro, улучшенной версии MP3, занимают в два раза меньше места, но не уступают лидеру по качеству. Перспективным форматом считается VQF. Его файлы занимают на 3035% меньше места, чем MP3, а качество звучания при этом гораздо лучше. О массовом переходе на VQF пока речь не идет, слишком велико распространение MP3, но ситуация может измениться. Есть и закрытые корпоративные форматы типа ATRAC фирмы SONY.
Что же касается CD, то ему на смену приходит DVD. По своей сути это тот же компакт-диск, только существенно улучшенный: более емкий и быстрый. Сегодня на DVD в основном записывают видео, а не файлы данных или звук. Однако все чаще вместо традиционных DVD-плееров, которые совсем недавно казались недосягаемыми, домашние кинотеатры оснащают пишущими DVD-плеерами, более того некоторые производители готовятся пойти до конца и полностью заменить ими устройства типа CD-RW.
Будущее звукозаписи на ближайший 30-летний период связывают с дальнейшим развитием цифровых оптических методов. И если сегодня на стандартный односторонний диск умещается 4,7 Гб фильмов или музыки, то к 2010 году на такой же по виду болванке обещают разместить уже 1,5 Тб информации. Увеличение емкости блестящей пластмассовой пластинки достигается путем уменьшения размера одного бита информации и увеличения количества информационных слоев внутри диска. Причем в первых CD использовались, как известно, инфракрасные лазеры, а новое поколение BluRay-дисков работает уже с голубыми полупроводниковыми лазерами. Так что сегодня можно вполне определенно сказать, что очень скоро на один диск можно будет записать столько музыки, что и века не хватит, чтобы ее прослушать.
Проблемы копирайта это неотъемлемое свойство любого цивилизованного общества. И появление цифровых методов записи не могло не обидеть обладателей эксклюзивных прав на интеллектуальную собственность в виде фонограмм. Все, что записано в цифре, может быть неограниченное число раз скопировано. Борьба звукозаписывающих фирм с легким, дешевым и точным копированием их продукции идет весьма активно.
К 1900 году в мире существовало около 3 000 наименований пластинок, общий тираж которых был 4 млн.
В России к 1915 году существовало 6 фабрик по производству грампластинок, которые выпускались тиражом 20 млн. экземпляров. Апрелевская фабрика, основанная в 1910 году, выпускала в то время 300 тыс. пластинок в год.
К 1970 году тиражи пластинок в СССР достигли 180 млн. экземпляров.
В наши дни в мире сохранился почти миллион цилиндров Эдисона с приблизительно 2 млн. минут звука и музыки.
В 1968 году, спустя четыре года после изобретения компактной кассеты, уже было продано 2,4 млн. кассетных магнитофонов.
В 1979 году SONY выпустила первый компактный кассетный магнитофон WALKMAN, а к концу 80-х уже продала их 50 млн., в 1992 году 100 млн., в 1995 году 150.
За первый год после появления формата CD в США было произведено 30 тыс. проигрывателей и 800 тыс. CD. В 1985 году существовало уже 12 моделей CD-проигрывателей. Количество наименований дисков к этому времени достигло 4 тыс. К 1987 году продали уже 7 млн. проигрывателей.
В 1984 году создали первый CD-плеер и к 1986 году продали 3 млн. плееров и 53 млн. компактов, в 1990 году 9,2 млн. плееров и 288 млн. дисков. В мире сейчас больше 500 млн. CD-проигрывателей и больше 1 млрд. наименований компакт-дисков.
На сегодняшний момент в мире продано около 1,5 млрд. плееров. Сейчас существует от 2,5 до 4 тыс. звукозаписывающих компаний.
В октябре 2003 года в США было продано 7,7 млн. MP3-записей и только 4 млн. CD.
В 2003 году в США продали 5 млн. обычных CD-плееров и 3,5 млн. плееров, поддерживающих MP3 формат, что было в 2 раза больше, чем в 2002 году.
Первые MP3-плееры в США стоили около 400$, в то время как кассетные магнитофоны 30$, а CD-плееры 170$. За 2 года было продано 1,4 млн. MP3-плееров, которые подешевели до 100$. Скачивание 1 MP3-файла в США стоит 1$, альбома 1012$, а покупка CD обойдется в 1024$.
В 2002 году объем продаж CD составил 32 млрд. долларов. Всего в мире было продано на 2003 год приблизительно 229 млн. легальных дисков и 640 млн. пиратских.
В 2001-м первый раз продажи легальных CD упали на 5%, в следующем году уже на 15%.
С 1999 по 2003 год продажи CD в США упали на 25% в пользу MP3, в том числе и бесплатно скачанных.
В 1996 году в России диски изготавливались на двух заводах, к 2003 году уже на 33. Сейчас страна производит 342 млн. CD и 28 млн. DVD, при этом в 2003 году было продано только 30 млн. легальных дисков.
В России наибольшее количество пустых мини-дисков, 750 тыс., было куплено в 2000 году. К концу XX века в России 5 млн. семей, это 10% населения, имели CD-проигрыватели. В 2002 году в России было продано около 1012 тыс. флэш-карт.
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.
В настоящее время, в дни цифровых технологий запись звука больше не является прерогативой элиты. Техника и технологии звукозаписи постепенно прогрессировали. Как же к настоящему моменту времени мы достигли совершенно иного звучания?Рассмотрим подробнее процесс изменения технологий и способов звукозаписи на протяжении пяти десятилетий. Разделим время на пять эпох.Известно, что механическая звукозапись - это первая попытка зафиксировать звук, а затем воспроизвести его. А первым прибором для записи и воспроизведения звука был фонограф, изобретённый Т. Эдисоном в 1877 году. По мнению британского звукорежиссераAndyJonesв течение первых десятилетий такое понятие как «звуковой образ » звукоинженеров интересовало в меньшей степени. В связи с очень низким качеством звучания они концентрировались на более простых и очевидных задачах, таких как передача приемлемого музыкального баланса с помощью «правильной» расстановки исполнителей вокруг приемника звука, техническое качество фонограммы с точки зрения шумов, помех, искажений. Однако с появлением стандартов стереов 1960-хгодах и HI-FI , с изобретением первых многодорожечных магнитофонов у звукорежиссеров появилась возможность вмешиваться в звучание после этапа записи, находить каждому инструменту своё место в стереобазе и т.д. Именно этот период нас интересует в большей степени.
Первая эпоха 1960 – 1969 годы. Первые эксперименты. Стерео.Это десятилетие можно охарактеризовать, как время музыкальных экспериментов, с помощью которых рождались современные технологии звукозаписи. Способы и методы, с помощью которых музыка была записана, изменились до неузнаваемости от начала и до конца 1960-х. годов. Существенное значение оказал переход от моно записи звука к многоканальной. В студиях появлялись аналоговые 4-х дорожечные машины, и предназначались они для работы на ленте в 2 дюйма.Говоря о технологиях записи, звукозаписывающие компании имели строгие принципы процесса записи. В студиях того времени использовалась последовательная запись с наложением. Не смотря на это, многие музыканты начали оставлять свой след в собственном уникальном звучании, стилях. В доказательство этому обратимся к творчеству легендарной группы TheBeatles. Они открывали новые перспективы с каждым выпуском, подталкивая звукорежиссеров к разработке новых методов звукозаписи с той целью, чтобы оставаться впереди других исполнителей. Так, например, в 1965 году британский продюсер GeorgeMartinприработа с группой TheBeatles при записи использовал пару знаменитых магнитофонов Studer J37s, и таким образом он увеличил количество дорожек и уже редактировал записанный материал в последствии. Таким образом, десятилетие непрерывно прогрессировало.Все записи 60-х годов были аналоговыми и основывались на ламповом звучании. Звук лампового оборудования создавал размытое звучание, добавлял «музыкальные» искажения. Именно это стало определяющим элементом в звучании 60-х годов. Отсюда можно предположить, что использование лампового оборудование является одним из способов «подогрева» звука.Стремительно развиваются и звуковые эффекты такие как chorus, delay. Например, эффект хоруса можно заметить на бэквокалеTheBeatles «LucyInTheSkyWithDiamonds».В скором времени появляется интерес к стереозаписи. Ранние стереозаписи поп музыки показывают экстремальные методы панорамирования, например размещение барабанов в левом канале, а их реверберация в правом канале. Если послушать альбом «ElectricLadyland» JimiHendrix, который был одной из первых рок пластинок, записанной специально для воспроизведения стереозвука, то можно услышать много движения по стереобазе. Этот альбом был выпущен в 1968 году, когда профессиональные студии уже имели 8-дорожечные рекордеры.Такими техническими инновациями были ознаменованы 60-е годы, которые внесли вклад в развитие аудиоиндустрии.
Вторая эпоха 1970 - 1979-е годы. Рождение многоканальной записи. Благодаря появлению 16-ти канальных рекордеров произошли видимые изменения в многоканальной записи еще на рассвете десятилетия. Теперь звукорежиссеры могли назначать каждый источник звука на отдельную дорожку. Такой способ записи давал возможность звукорежиссеру при микшировании регулировать уровни отдельных каналов, корректировать частотные характеристики, применять искусственную реверберацию и другие эффекты. Такая технология записи становится стандартом в профессиональных студиях.Последовательная запись с наложением оставалась преимущественной. Такой метод записи использовал при записи MikeOldfield в своем альбоме TubularBells в 1973г., который был выпущен VirginRecords. Интересно заметить, был существенный недостаток последовательного наложения - при очередной записи изнашивалась лента. Но существовала и еще одна сложность – при сведении и записи на ленту шумы всех дорожек суммировались и в сведенной фонограмме их уровень был неприемлемым. Поэтому как обязательная мера, применялись отдельные компандерные системы шумоподавления типа Telcom или Dolby-SR,Постепенно, в течении 70-х годов количество дорожек увеличивалось. И уже в 1974 году новшество в искусство привнес первый 24-дорожечный магнитофон. Популярными в профессиональных студиях были 8-, 16- и, 24-дорожечные мигнитофоны фирм Studer, Telefunken. В тот период развития студийной техники эти аппараты полностью удовлетворяли технологическим потребностям студий. Однако, несмотря на увеличение количества дорожек, многие звукорежиссеры считали, что 16-канальные рекордеры звучат лучше.На протяжении этого десятилетия опытные инженеры научились создавать кристально-чистые записи с отличным стереоизображением и расширенным частотным диапазоном. А благодаря многочисленным пробам и экспериментам многодорожечная запись активно совершенствовалась в эти годы.
Переход от аналоговой звукозаписи к цифровой возглавил третью эпоху аудиоиндустрии. Это были годы с 1980 по 1989. При переходе от традиционной аналоговой звукотехники к цифровому способу передачи сообщений и к записи звукового сигнала в цифровой форме необходимы были новые подходы к разработке аппаратуры. В эти годы начали появляться цифровые магнитофоны. А основной целью их создания послужило повышение качества звучания фонограмм. Как известно, попытки использовать технику дискретных (импульсных) сигналов для обработки и передачи звука предпринимались многократно, но до 1980-х годов они не имели особого успеха.С появлением цифровых магнитофонов в студиях звукозаписи появилась возможность сохранять всевозможные параметры, настройки. Достоинством цифровых магнитофонов является высокое качество звучания, а параметры их совершенно недостижимы для аналоговой аппаратуры. В эту эпоху наибольшее распространение в студиях звукозаписи получили кассетные цифровые магнитофоне в формате DAT (DigitalAudioTape).Достоинств цифровой записи звука множество. Одним из ключевых факторов цифры является низкая стоимость цифровых носителей. А важным моментом в цифровой записи считается то, что от числа последовательно сделанных копий качество звучания не зависит и сохраняется тем же, каким оно должно быть в оригинале, в отличие от аналоговой записи. Стив Hillage однажды заметил: «цифровая запись на ленте, как ксерокопирование на папирус». Цифровая запись открывала новые преимущества и широкие возможности для совершенствования методов обработки сигналов и записей.Кроме этого, большое внимание в начале 80-х годов было отведено созданию такого прибора, какдрам-машина. Она сыграла важную роль в формировании звука 80-х годов. Известно, что культовой стала драм-машинаRoland TR-808. выпущенная компанией Roland в 1980 г. Она легко программировалась, имела аналоговый синтез и узнаваемый звук.В электронных приборах так же произошел переход от аналога к цифре. Первой драм-машиной сцифровыми семплами была Linn LM-1, созданная Роджером Линном в 1979 году. С приходом LM-1 профессиональные музыканты получили достойный инструмент для изготовления ударных партий.Необходимо заметить, появление драм-машин очень сильно повлияло на большое количество стилей музыки, их ритм являлся неотъемлемой частью всех электронных танцевальных стилей, хип-хопа, рэпа. Этими новшествами были ознаменованы 80-е годы.
Следующей эпохой в развитии звукозаписи были годы с 1990 по 1999. Это десятилетие прошло путь от простых секвенсоров к полномасштабным профессиональным инструментам.Уже на заре 90-х годов технологии записывающих студий начали развиваться вне аппаратных средств. В начале десятилетия основой многих записей были MIDI секвенсоры, так как компьютеры были не достаточно проверены в студиях. И настоящим прорывом стало появление первого цифрового синтезатора KorgM1 в 1988 году. Его прибытие означало начало жизни DAW , или звуковых рабочих станций. Появлялись такиеDAW, как Cubase и Notator (позже Logic), в своем первоначальном воплощении был выпущен и ProTools. В это время рождалось множество техно, хаус и другой электронной музыки.В 90-е годы активно развивается программное обеспечение. Уже в 1996 году был создан формат VST плагина.С их помощью можно было изменять даже мельчайшие детали в звуковой ткани.Во второй половине этого десятилетия активно развивалась запись на жесткий диск, которая в скором времени достигла совершенства благодаря более мощным компьютерам и DAW, таким как ProTools. Изменилось и звучание музыки. На протяжении 90-х годов шла тенденция на мощную компрессию и жесткоелимитирование звука, благодаря чему продюсеры добивались конкурентоспособности фонограммы.Именно поэтому в 90-е годы появилось такое понятие как «война громкости». Чтобы понять, что это такое, достаточно послушать любую запись 80-х или более ранних годов, например запись «Let’sDance» DavidBowie1983 года. Записи ранних годов имеют достаточно большой динамический диапазон. Музыка 90-х годов, например«Dummy» Portishead (1994год), будет звучать значительно громче. Это связано с применением большой компрессии, как при сведении, так и примастеринге. Компрессия при мастеринге могла заставить звучать трек еще громче. Отсюда появились убеждения, что более громкая музыка продается лучше, а значит, может быть конкурентоспособной. Благодаря появлению DAW, программного обеспечения для звукорежиссеров открывались новые возможности формирования звучания на протяжении десятилетия. Но эти новшества продолжали развиваться и на протяжении следующего десятилетия.
2000-2010 годы - эпоха программного обеспечения, десятилетие, в котором практически все стало возможным. В эти годы все большую известность завоевывают компьютеры. Совершенствуются возможности ProTools, Cubase, Logic, Live, FLStudio, Sonar, Reason. Зарекомендовали себя виртуальные инструменты NativeInstruments . Данные новшества позволили отойти от большого и дорогого студийного оборудования. Теперь звукорежиссеры осуществляли процесс редактирования и сведения с помощью программного обеспечения. Эта технология была относительно новым явлением, однако становилась очень популярной. Это подтверждалось удобным способом перемещения сессий с одного компьютера на другой, а так же возможностью запускать несколько проектов одновременно. Теперь музыку в цифровом виде можно создавать полностью в компьютере.Несмотря на стремительное развитие программного обеспечения, и цифровой записи в целом, существовали высказывания по поводу того, что теряется «душа» музыки при пользовании программным обеспечением. Данные мнения бытуют и в настоящее время. Многие утверждают, что запись, сделанная с помощью программного обеспечения может звучать по-разному – чисто, стерильно, а может быть похожа на старую душевную запись. Все зависит от поставленной цели.И все же, несмотря на разные убеждения, звук 2000-х годов был звуком программного обеспечения для многих людей.Конечно, за пятьдесят лет произошел большой технический прогресс всфере звукозаписи. Изменилось и само звучание музыки. Звукорежиссеры избавились от шумов и научились создавать кристально чистые записи. Наряду с этим, технический прогресс происходил и во многих других сферах деятельности.
Людей с давних времён интересовали различные музыкальные инструменты и способы воспроизведения звука. Попытки механического повторения музыки предпринимались ещё в IX веке. Только со второй половины XIX века распространение получил механическо-акустический способ записи звука. Первый прибор для записи и воспроизведения звука, изобретённый Томасом Эдиссоном, был зарегистрирован в 1877 году, на что его автору был выдан патент.
Самые ранние устройства, с помощью которых люди могли услышать определённую мелодию, конечно же, трудно назвать первыми приборами для записи и воспроизведения звука. Их можно назвать механическими инструментами, при помощи которых извлекали звуки и даже незатейливые мелодии при помощи рук.
Главным составляющим в них были сменные цилиндры, на которые были нанесены разные выступающие кулачки. Они располагались в определённом порядке и воздействовали на пластинки, при вращении издававшие разные по высоте звуки, из которых и состояла простая мелодия. По такому принципу были устроены шарманки, музыкальные ящики и шкатулки, часы.
Воспроизведение незамысловатых мелодий было очень низкого качества. Можно ли нанесение на валик кулачков в определённом порядке назвать звукозаписью, сказать трудно. Но наверное, так оно и было. В механическом пианино уже использовалась бумажная перфорированная лента. Она, говоря современным языком, являлась носителем звука мелодии.
История звукозаписи сохранила множество различных приспособлений сохранения (записи) звуков на различных носителях: деревянных валиках, бумажных лентах, металлических цилиндрах и дисках, на которые были нанесены небольшие канавки, и так далее. Запись изготавливалась вручную, с помощью подсобных инструментов. Носители вставляли в специальные устройства, которые позволяли при движении воспроизводить звук.
На смену механическому способу записи звука приходит акустическо-механический с применением рупора. При этом способе использовались колебания звука, который воздействовал на тонкую мембрану. Она, в зависимости от силы давления на неё звуком, производила определённые движения. К мембране был жёстко прикреплён резец, оставляющий различной глубины след на носителе.
Устройства, проводившие звуковую фиксацию на носитель при помощи микрофона, были революционным скачком по сравнению с первым прибором для записи и воспроизведения звука. Попадая в микрофон, звуковые колебания преобразовывались в электрический ток, после чего они усиливались и передавались в рекордер - преобразователь электромеханического действия. Он работал с помощью электромагнитного поля, превращая токи переменной величины в механические колебательные движения резца. В зависимости от силы воздействия на резец, он оставлял на носителе бороздку, которая имела различную глубину.
Это звукозаписывающее устройство, изобретённое французским издателем и библиотекарем Эдуардом-Леоном Скотт де Мартенвилем. Как мы видим, это не учёный-механик или изобретатель. Это простой издатель и книготорговец. Он и не думал изобретать что-то, просто появление фотоаппарата, созданного по принципу человеческого глаза, натолкнуло его на мысль изучить принцип действия человеческого уха и по возможности скопировать его.
Этим объясняется появление мембраны, к которой была прикреплена игла. Звук, попадая на мембрану с помощью металлического конуса, заставлял её колебаться и оставлять след различной глубины на бумаге, прикреплённой на стеклянный цилиндр и покрытой сажей. Отсюда и название - фоноавтограф, так как о воспроизведении звука речь не шла. Можно было только увидеть след на бумаге, покрытой сажей. Тем не менее это было открытие, за которое в 1857 году ему был выдан патент.
Свои звуковые автографы Мартенвиль записывал на разных скоростях. Обработанные в 2008 году на компьютере автографы позволили воспроизвести три записи и определить, что это была песня и два отрывка из литературных произведений, которые прочитал сам автор изобретения. По принципу работы фоноавтографа были созданы фонограф и граммофон.
Первый прибор для записи и воспроизведения звука - фонограф был сделан американским предпринимателем и изобретателем Томасом Эдисоном спустя 20 лет после открытия Мартенвиля. Звук не только записывался фонографом, но и мог быть услышанным. Принцип записи звука был аналогичным фоноавтографу.
Чтобы добиться звучания записи, изобретатель пошёл от обратного. Звуковая дорожка была расположена на спирали, закреплённой на сменном цилиндре. При его вращении по дорожке двигалась игла, закреплённая на тонкой мембране, вызывая её различные колебания, которые издавали разные по частоте звуки. Они попадали в цилиндрический конус, и в усиленном виде их можно было услышать. Всё гениальное просто.
Изобретение Эдисоном фонографа вызвало настоящий бум. Изобретателем была создана звукозаписывающая копания, принёсшая ему неплохие дивиденды. Со временем стало ясно, что для увеличения громкости и чистоты звука необходимо было разделить функции записи и воспроизведения. Что было сделано.
Для создания съёмных цилиндров, до этого покрываемых металлической фольгой, стала приниматься гальванопластика. Это позволило создавать копии, то есть не записывать звучание на каждый цилиндр, а выпускать по одной записи целые партии.
Ошеломляющий успех первых фонографов буквально потряс Эдисона. Он был поражён успехом своего открытия. Многие инженеры, изобретатели стали работать в этой области, внося новые усовершенствования. Например, Чарльзом Тейтнером был предложен цилиндр, покрытым воском, что сделало его более долговечным.
Как предполагал Эдисон вначале, что фонограф будет что-то вроде машинки для секретарей. Но записи популярных музыкальных произведений, которые пользовались всё большим спросом, позволили применять фонограф в бытовых целях. Они давали возможность слушать музыку в домашних условиях, делать звуковые письма, книги для слепых, использовать их как диктофон.
Изобретение Эдисоном фонографа было началом эры звукозаписи и воспроизведения звука. Фирмы по их производству стали появляться как грибы после дождя. Через 10 лет после изобретения Эдисона изобретатель Эмиль Берлинер предложил вместо цилиндра использовать диск. Самый первый был изготовлен из цинка, в последующем стали применяться эбонит и шеллак. На него по спирали наносилась дорожка, по которой при помощи иглы воспроизводился звук.
Это позволяло в десятки раз увеличить громкость звука и уменьшить его искажение. В 1912 году фирма Эдисона выпустила фонограф с эбонитовым диском. Движение диску придавала пружина, которая закручивалась при помощи ручки. Следствием изобретения фонографа стал граммофон, следом за ним шёл патефон, который выпускался вплоть до 50-х годов ХХ века.
Санкт-Петербургский Государственный Университет Кино и Телевидения
РЕФЕРАТ
по дисциплине
"
Кинотелесъемочная техника"
"История и современное развитие звукозаписи"
выполнил: студент группы 7751 Алферов И.В
.
Санкт-Петербург 2008 План
Введение
Предыстория
Магнитная звукозапись
Оптические диски
Заключение
Список литературы
Введение
Звукозапись - процесс сохранения воздушных колебаний в диапазоне 20-20000 Гц (музыки, речи или иных звуков) на каком-либо носителе с помощью специальных приборов. Грампластинки, аудиокассеты, CD, мини-диски, DVD, Flash-карты: Каких только носителей инфоpмации не придумало человечество, чтобы оставить память о себе - в первую очередь, о своем голосе - в веках! Впрочем, началась история звукозаписи с не слишком приятного эпизода: 130 лет назад американский инженер Томас Эдисон сильно уколол себе палец: "Как-то pаз я pаботал с новой моделью своего телефона. Hастpоение было пpосто замечательным, и я между делом запел. Hе запомнил, что именно, поскольку в этот самый момент мне в палец впилась игла, припаянная к диафрагме телефона, - так та тонкая стальная пластина задрожала под воздействием моего голоса. И тогда я задумался: можно ли как-нибудь записать эти колебания иглы? Hапримеp, на пластине. Ведь, по логике, если после записи провести иглой по поделанным ранее дорожкам - она должна воспроизвести тот же звук!" - так момент озарения описывал сам Томас Эдисон, изобретатель фонографа. Предыстория
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. Музыкальная шарманка работает следующим образом. Звуки создаются при помощи стальных тонких пластинок различной длины и толщины, размещенных в акустическом ящике. Для извлечения 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 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. Таковы Кремлевские куранты и Биг Бен в Лондоне. Музыкальные механические инструменты - это всего лишь автоматы, воспроизводящие искусственно созданные звуки. Задача же сохранения на длительное время звуков живой жизни была решена значительно позже. За много веков до изобретения механической звукозаписи появилось нотное письмо - графический способ изображения на бумаге музыкальных произведений. В древности мелодии записывались буквами, а современное нотное письмо (с обозначением высоты звуков, длительности тонов, тональности и нотными линейками) начало развиваться с ХII века. В конце XV века было изобретено нотопечатание, когда ноты начали печатать с набора, подобно книгам. Записывать и потом воспроизводить записанные звуки удалось во второй половине XIX века после изобретения звукозаписи. Механическая звукозапись Первым человеком, который высказал идею звукозаписи и звуковоспроизведения, был француз Шарль Кро. Кро родился в 1842 г. в Фабрезане (Франция). Семья его была талантлива: брат - живописец и скульптор, сын - поэт. Сам Кро отличался исключительной одаренностью. Он изучал физику, химию, филологию, медицину. В 1867 г. он изобрел "аутографический телеграф". Ему приписывается также изобретение телефона и процесса трехцветной фотографии. Кро занимался даже вопросами межпланетных сообщений и написал по этому поводу брошюру. Он известен также как талантливый поэт и писатель-фантаст. Кро был бедным человеком и не имел возможности экспериментировать и даже заплатить пошлину за патент.
звукозапись мелодия прибор инструмент Фонаутограф (phonautograph) Леона Скота 1857 г. - первый записывающий аппарат с мембраной
10 октября 1877 г. приятель Кро поместил в "La semaine du Clerge" заметку, в которой обстоятельно сообщалось о сделанном Кро изобретении. В этом описании, между прочим, предлагалось назвать прибор "фонографом". Прибор этот описывается именно с валиком, а не с диском, т.е. в том виде, который вскоре после этого придал своему фонографу Эдисон. Сам Кро направил 30 апреля 1877 г. письмо во французскую Академию Наук, в котором не только изложил сущность явления воспроизведения звуков, но указал на метод воспроизведения как с помощью валика, так и с помощью диска, запись на котором производится по спирали. Фактически это то, что мы называем сегодня граммофонной пластинкой, и Кро по справедливости заслуживает звания ее изобретателя. декабря 1877 г. письмо Кро было вскрыто и оглашено на заседании Академии Наук. Но там идея не получила поддержки, и имя его оказалось почти забытым. Кро умер в Париже в возрасте 45 лет в 1887 году, в год практической реализации граммофона, которого он так и не увидел. Из великого множества изобретений Томаса Эдисона фонограф является главным. Заявка Эдисона сделана 24 декабря 1877 г., а патент, вопреки всем правилам о сроках для выяснения новизны и для подачи претензий другими лицами, был выдан ему уже 19 февраля 1878 г. Эти даты нельзя не сопоставить с датами оглашения идей Кро. Сын Шарля Кро, Ги, в 1927 г. писал не без прямого намека, что журнал "La semaine du Clerge", в котором 10 октября 1877 г. помещено обстоятельное описание фонографа Кро, пользовался в то время в Америке значительным распространением и известностью.
Фонограф Эдисона
Впрочем, даже через 10 лет, когда Берлинер получал патент на граммофон, эксперты американского Patent office все еще не знали ни о каких работах Кро. Сегодня историки считают, что Эдисон пришел к изобретению фонографа самостоятельным путем и что произошло это случайно. Он хотел создать передатчик для телефона, чтобы во много раз увеличить дальность телефонных разговоров. В фонографе Эдисона запись велась по винтовой линии путем вдавливания довольно толстой оловянной фольги, обернутой вокруг медного цилиндра, вращаемого от руки со скоростью около 1 об/мин, причем шаг винта на цилиндре составлял около 3 мм. Для воспроизведения служила находящаяся по другую сторону цилиндра мембрана, снабженная стальным острием. Сама мембрана состояла из растительного пергамента. На мембрану надевался рупорный конус, сделанный из картона. Эдисон много раз вносил конструктивные изменения в фонограф, но так и не достиг чистого звучания. Многие изобретатели пытались усовершенствовать фонограф. Наибольших успехов достигли Александр Белл и Чарльз Тайнтер, которые в 1886 г. взяли патент на прибор, названный ими графононом. Они предложили применять поперечную запись, резание вместо выдавливания, а в качестве носителя записи - воск с добавкой парафина и других веществ. Но преодолеть недостатки фонографа не удалось. Настало время претворения в жизнь идеи Кро о граммофонной пластинке. В июне 1887 г. Эмиль Берлинер получил патент в США, а затем в Англии и Германии на граммофон, который был изготовлен в 1888 г. и демонстрировался 16 мая этого же года во Франклинском институте в Филадельфии. Сначала Берлинер применил поперечную запись на валике, как в фонографе, а затем стал производить запись на диск по методу Кро. На стеклянную подложку он наносил сажу с парафином. Подложка ставилась на станок в опрокинутом положении, так что снимаемая стружка могла падать вниз, не мешая записи. После записи фонограмма покрывалась лаком и служила для получения рельефного фотографического отпечатка на хроможелатиновом слое. Затем Берлинер стал пробовать методы химической обработки, а именно - кислотное травление. В дальнейшем он применял в качестве подложки цинк, а в качестве защитного слоя - воск. По окончании записи цинк подвергался травлению в 25% хромовой кислоте. Протравливались лишь места, прочерченные резцом. Берлинер пользовался этим цинком в качестве оригинала и получал с него гальванопластические копии.
Берлинер не скрывал своего знакомства с работами Кро, но говорил, что узнал об идеях Кро спустя три месяца после того, как подал свою патентную заявку. Заслуга Берлинера в том, что он организовал производство граммофонов.
Граммофон и грампластинка
В начале XX в. многие граммофонные компании пытались осуществлять электрическую запись, но отсутствие электрических усилителей не позволило реализовать этот метод. С изобретением вакуумной электронной лампы это стало возможным. В 1918 г. "Общество Гомон" взяло патент на "чтение фонограмм электромагнитным проигрывателем", то есть на адаптер. В 1924 г. несколько фирм взяло патент на улучшенные условия электрической записи. С 1925 г. электрический способ записи с помощью микрофонов вытеснил из производства механоакустическую запись через рупор. Первый аппарат для воспроизведения пластинок, созданный Берлинером в 1888 г., уже содержал в себе основные элементы рупорного граммофона. Дальнейшие работы разных авторов над улучшением конструкции привели к появлению модели, которая в 1902 г. была выпущена для населения. Она имела пружинный привод и жесткую связь рупора с мембраной. Эта модель запечатлена на картине художника Ф. Барро, изобразившего собачку, узнающую голос своего хозяина, передаваемый граммофоном. Фирма сделала эту картину своей торговой маркой, и название звукозаписывающей компании HMV (His Master"s Voice - "Голос его хозяина") стало на десятилетия популярнейшим среди любителей грамзаписи. Дальнейшее развитие граммофонов привело к созданию портативных моделей со звукопроводом внутри ящика, известным под названием "патефон". Это название впервые было дано аппарату французской фирмы Патэ. Выпускались сверхминиатюрные патефоны с раздвижным тонармом в виде никелированной металлической банки диаметром 18 см и высотой 8 см.
Патефон
С развитием радиотехники акустический способ записи был полностью заменен электрическим способом, что значительно улучшило качество записей. Появились радиолы, проигрыватели (приставки к приемникам) и электрофоны. Пружинный двигатель был заменен электродвигателем, а мембрана - звукоснимателем (адаптером).
Патефон с электромагнитным адаптером и проигрыватель
До конца 1948 г. запись производилась с канавкой шириной 140-180 мкм, при плотности записи в среднем 38 канавок на 1 см. Скорость вращения была 78 об/мин, а диаметр пластинок - 25-30 см. При этом длительность звучания одной стороны пластинки составляла 3-5 мин, что достаточно для коротких музыкальных произведений. С внедрением электрического воспроизведения была введена скорость 331/3 об/мин при тех же размерах пластинки. Наименьший диаметр при скорости 331/3 об/мин был установлен в 19 см из расчета получения достаточно хорошего качества воспроизведения в конце записи. Ширина канавки выбиралась не менее 100 мкм. Однако и это не обеспечивало непрерывную запись симфонических произведений. Эта задача решилась только с появлением долгоиграющих пластинок. В 1948 г. американская фирма Columbia сообщила о выпуске пластинок с шириной канавки до 70 мкм. Плотность запись увеличилась примерно в два с половиной раза, а длительность звучания стала почти в 6 раз больше, чем пластинок на 78 об/мин того же формата. В 1949 г. американская фирма RCA Victor выпустила пластинки на 45 об/мин диаметром 17,5 см и проигрыватель для них с автоматом для смены пластинок. Время записи одной стороны пластинки 5 мин 5 сек, впоследствии было доведено до 9 мин с применением переменного шага записи. В 1954 г. появились пластинки на 16 об/мин под названием "говорящая книга". Большое время записи (при диаметре 25 см около часа для одной стороны) сделали их удобными в качестве учебных пособий и для людей с плохим зрением. Еще в 1928 г. фирма Columbia предложила выбирать расстояние между канавками в зависимости от амплитуды, о чем писалось в патенте, опубликованном в 1933 г. Однако эта идея была забыта. Вновь этот вопрос был поднят Рейном, который опробовал свою систему в 1942 г. и закончил ее в 1950 г. Применение вместо непосредственной записи на диск с микрофонов - перезаписи с магнитофонов позволило получить упреждающий по времени сигнал для управления сдвига канавки. Схема Рейна оказалась сложной, и на практике использовались рекордеры с переменным шагом, предложенные фирмами Columbia и Teldec. При записи с переменным шагом пластинок с широкой канавкой выигрыш по времени звучания составлял 15%, а для долгоиграющих пластинок - 25%. Пластинки с переменным шагом были выпущены в 1951 г. фирмой Deutsche Grammofon, в конце 1952 г. - фирмой Teldec, а с 1956 г. выпускались в СССР. Пластинки с переменным шагом не требуют специальной воспроизводящей аппаратуры. Помимо механической записи на диск известна механическая запись на ленту. В 1931 г. в Германии фирмой Tefifon были изготовлены аппараты с механической записью на бесконечной ленте. В этот период времени А.Ф. Шорин предложил использовать кинопленку в качестве носителя для механической записи звука. Им был сконструирован аппарат "шоринофон", сначала использовавшийся для озвучивания кинофильмов, а затем - и для записи музыки и речи в радиовещании, что увеличивало продолжительность записи до нескольких часов. Запись и воспроизведение звука в этом устройстве производились электромеханическим способом на использованную киноленту. Шоринофон осуществлял многодорожечную механическую поперечную запись, которая воспроизводилась на том же аппарате. При использовании кинопленки шириной 35 мм на ней размещалось более 50 канавок. При рулоне кинопленки в 300 м это позволяло получить в шоринофоне запись длительностью восемь часов. Роль записывающего и воспроизводящего элемента в шоринофоне выполняла специальная головка, в которую для нарезания канавки вставлялся резец, а для воспроизведения корундовая игла. Как только кинематограф стал звуковым, возникла необходимость заставить звук следовать за перемещением актеров вдоль экрана. В 1930 г. французский кинорежиссер Абель Ганс осуществил пространственное воспроизведение звука в зале кинотеатра, для чего установил громкоговорители не только за экраном, но и в самом зале. После появления телефона, фонографа, радиовещания и звукового кино люди обратили внимание на недостатки монофонической передачи звука. В 1881 г. на Всемирной выставке в Париже изобретатель Клемент Адер впервые осуществил двухканальную передачу звука из оперного театра. Передача велась по телефонным проводам, соединенным с двумя группами микрофонов, одна из которых размещалась справа, а другая слева от сцены. Слушать передачу можно было по телефону с помощью пары наушников. В 1912 г. подобные опыты были повторены в Берлине. До 1957 года запись на пластинках была только монофонической. Но опыты проводились и в области стереофонической грамзаписи. В 1931 г. английский изобретатель А. Блюмлейн предложил способ стереофонической записи на диск, при котором сигналы обоих каналов одновременно записывались одним резцом в одной и той же канавке. В своей заявке, на которую был выдан патент, Блюмлейн предлагает два способа стереозаписи: один представляет собой комбинацию поперечной и глубинной записи, другой - две взаимно перпендикулярные составляющие колебания резца направлены под углом 45° к поверхности диска. Недостаточный уровень техники записи-воспроизведения не позволил в то время реализовать идеи Блюмлейна. г. американский инженер Кук предложил "бинауральную пластинку", каждая сторона которой содержала "правую" и "левую" записи. Обе записи воспроизводились одним тонармом с двумя головками (адаптерами). Неэкономичное использование площади диска и сложность синхронизации не дали этому способу практического применения. В лаборатории Decca Records в Лондоне был разработан электрический способ разделения каналов с помощью фильтров, при условии, что один из каналов записывался на поднесущей частоте. В США аналогичный способ известен под названием Минтер-системы. Способ несущей частоты оказался сложным и дорогим. Наконец получил признание и способ Блюмлейна 45/45. В США фирма Vestrex разработала такую систему, и уже в 1958 г. метод был рекомендован в качестве единого международного способа записи стереофонических пластинок. Стереофонические пластинки изготовляются тех же форматов и для тех же скоростей, что и монофонические долгоиграющие пластинки. По мере накопления опыта и теоретического осмысления выявились некоторые недостатки и ограничения, свойственные двухканальной стереофонии: эффект провала звука посередине между громкоговорителями, узкая зона, в которой ощущается стереоэффект, искажения локализации источника звука. Начали проводиться опыты по трех - и четырехканальному звуковоспроизведению. В 1969-1971 гг. на мировом рынке появились первые образцы четырехканальной (квадрафонической) аппаратуры: магнитофоны, электрофоны. Грампластинки. Квадрафония была воспринята как новинка, которой вряд ли суждено получить широкое распространение: слишком уж дорогой ценой - двукратным увеличением числа каналов - улучшается стереофонический эффект. Первые граммофонные пластинки прессовались из смеси на основе шеллака, представляющего собой смолу естественного происхождения, впоследствии шеллак был заменен синтетическими смолами. Широкое применение получила винилитовая смола. Точный состав каждой марки граммофонных пластинок охранялся как торговый секрет. Запись граммофонных пластинок осуществлялась только в специальных студиях звукозаписи. В 1940-1950 годы в Москве на улице Горького существовала такая студия, где за небольшую плату можно было записать маленькую пластинку диаметром сантиметров 15 - звуковой "привет" своим родным или знакомым. В те же годы на кустарных звукозаписывающих аппаратах осуществляли подпольную запись пластинок джазовой музыки и блатных песенок, подвергавшихся в те годы гонению. Материалом для них служила отработанная рентгеновская пленка. Эти пластинки так и назывались "на ребрах", так как на просвет на них были видны кости. Качество звука на них было кошмарным, но за неимением других источников они пользовались огромной популярностью, особенно у молодежи. Для изготовления граммофонных пластинок предлагались, однако, не только пластические массы, но и ряд других материалов. Так, например, не только были запатентованы в 1909 г., но и выпускались (Carl Pivoda в Праге) граммофонные пластинки из стекла. По отзывам эти пластинки шипели меньше обычных. Появились в продаже, в том числе и в России, даже граммофонные пластинки из шоколада.
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 на немагнитной основе. На базе этой разработки в 1935 году немецкие электротехническая фирма "AEG" и химическая фирма "IG Farbenindustri" продемонстрировали на Германской радиовыставке магнитную ленту на пластмассовой основе, покрытой железным порошком. Освоенная в промышленном производстве, она стоила в 5 раз дешевле стальной, была гораздо легче, а главное, позволяла соединять куски простым склеиванием. Для использования новой магнитной ленты был разработан новый звукозаписывающий прибор, получивший фирменное название "Magnetofon". Оно и стало общим наименованием подобных приборов. В 1941 году немецкие инженеры Браунмюлль и Вебер создали кольцевую магнитную головку в сочетании с ультразвуковым подмагничиванием при записи звука. Это позволило значительно уменьшить шумы и получать запись значительно более высокого качества, чем механическая и оптическая (разработанная к тому времени для звукового кино). Магнитная лента пригодна для многократной записи звука. Число таких записей практически не ограничено. Оно определяется только механической прочностью нового носителя информации - магнитной ленты.
Таким образом, владелец магнитофона, по сравнению с патефоном, не только получил возможность воспроизводить звук, записанный раз и навсегда на грампластинке, но мог теперь и сам производить запись звука на магнитной ленте, причем не в студии звукозаписи, а в домашних условиях или в концертном зале. Именно это замечательное свойство магнитной записи звука обеспечило широкое распространение в годы коммунистической диктатуры песен Булата Окуджавы, Владимира Высоцкого и Александра Галича. Достаточно было одному любителю записать эти песни на их концертах в каком-нибудь клубе, как эта запись с быстротой молнии распространялась среди многих тысяч любителей. Ведь с помощью двух магнитофонов можно переписать запись с одной магнитной пленки на другую. Первые магнитофоны были катушечными - в них магнитная пленка была намотана на катушки. При записи и воспроизведении пленка перематывалась с заполненной катушки на пустую. Прежде чем начать запись или воспроизведение, нужно было "заправить" пленку, т.е. свободный конец пленки протянуть мимо магнитных головок и закрепить его на пустой катушке.
Катушечный магнитофон с магнитной лентой на катушках
После окончания Второй мировой войны, начиная с 1945 года, магнитная запись получила самое широкое распространение во всем мире. На американском радио магнитная запись была впервые использована в 1947 году для трансляции концерта популярного певца Бинга Кросби. При этом были использованы детали трофейного немецкого аппарата, который был привезен в США предприимчивым американским солдатом, демобилизованным из оккупированной Германии. Бинг Кросби затем вложил свои средства в производство магнитофонов. В 1950 году в США уже продавалось 25 моделей магнитофонов. Первый двухдорожечный магнитофон выпустила немецкая фирма AEG в 1957 году, а в 1959 году эта фирма выпустила первый четырехдорожечный магнитофон. Сначала магнитофоны были ламповыми, и только в 1956 году японская фирма Sony создала первый полностью транзисторный магнитофон. Позднее на смену катушечным магнитофонам пришли кассетные. Первый такой аппарат разработала фирма Philips в 1961-1963 годах. В нем обе миниатюрные катушки - с магнитной пленкой и пустая - помещены в специальную компакт-кассету и конец пленки заранее закреплен на пустой катушке. Таким образом, существенно упрощен процесс зарядки магнитофона пленкой. Первые компакт-кассеты были выпущены фирмой Philips в 1963 году. А еще позднее появились двухкассетные магнитофоны, в которых процесс перезаписи с одной кассеты на другую максимально упрощен. Запись на компакт-кассетах - двухсторонняя. Выпускаются они на время записи 60, 90 и 120 минут (на двух сторонах).
Кассетный магнитафон и компакт-кассета
На основе стандартной компакт-кассеты фирмой Sony был разработан портативный проигрыватель "плеер" размером с почтовую открытку (рис.5.11) <#"117" src="/wimg/14/doc_zip11.jpg" /> Кассетный плеер
Компакт-кассета "прижилась" не только на улице, но и в автомобилях, для которых была выпущена автомагнитола. Она представляет собой комбинацию радиоприемника и кассетного магнитофона. Кроме компакт-кассеты, была создана микрокассета размером в спичечную коробку для портативных диктофонов и телефонов с автоответчиком. Диктофон (от лат. dicto - говорю, диктую) - это разновидность магнитофона для записи речи с целью, например, последующего печатания ее текста.
Микрокассета
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. CD способен хранить в небольшом физическом объеме огромное количество информации. Немаловажна возможность многократного считывания записанных данных без износа носителя, связанная с отсутствием какого-либо механического контакта читающего устройства с поверхностью, несущей информацию. К этому следует добавить относительно невысокую стоимость самих дисков и устройств, необходимых для работы с ними. Эти достоинства не могут не привлекать всех, кому приходится хранить огромные объемы данных с минимальным риском их потери. А таких становится все больше. Везде, где есть компьютеры, обязательно найдутся мощные программы, архивы и базы данных, изображения и звуки, преобразованные в цифровую форму. Все это удобно хранить на CD. Современный CD - пластиковый диск диаметром около 120 и толщиной примерно 1 мм, имеющий в центре отверстие диаметром 15 мм. Вокруг отверстия имеется область шириной около 10 мм для зажима в шпинделе, вращающем диск. Одна сторона CD, как правило, красиво оформлена и снабжена краткой информацией о содержании записей. Другая - блестит и переливается всеми цветами радуги. На ней вокруг зажимной области имеется еще одно визуально различимое кольцо, на котором отштампован серийный номер в штриховом или ином коде, часто понятном только изготовителю диска. Наиболее распространенные CD имеют структуру, показанную на рис:
На основу 1 из акрилового пластика нанесен тончайший отражающий слой 2 из алюминия. Металл покрыт прозрачной защитной поликарбонатной пленкой 3. Данные считывает лазерный луч 4. Обычный процесс изготовления CD состоит из нескольких этапов: подготовки данных к записи, изготовления мастер-диска (оригинала) и матриц (негативов мастер-диска), тиражирования CD. Информация наносится на гладкую поверхность алюминиевого мастер-диска лазерным лучом, который, изменяя структуру металла (проще говоря, выжигая его), создает на ней микроскопические впадины. Чередование по-разному отражающих свет впадин и плоских участков представляет данные в привычной для компьютеров двоичной форме. Отметим, что размеры сформированных лазерным лучом впадин очень малы - на отрезке, длина которого не превышает толщины человеческого волоса, их может разместиться несколько десятков. Дальнейшее напоминает изготовление обычных грампластинок. Негативные копии мастер-диска служат матрицами для прессования несущих информацию впадин на поверхности собственно CD, которые остается покрыть алюминием, нанести защитный слой и снабдить нужными надписями. Стоит заметить, что существуют и другие технологии производства CD, в том числе перезаписываемых и дозаписываемых, о некоторых из них будет рассказано ниже. Под CD, вставленным в привод блестящей стороной вниз и закрепленным во вращающемся шпинделе, перемещается по радиусу с помощью сервомотора считывающее устройство.
Оно состоит из полупроводникового лазера 1, светоделительной призмы 2 с объективом 3, фокусирующим луч на поверхности диска 4, и фотоприемника 5. Объектив снабжен приводами точной подстройки положения луча на информационной дорожке. Ясно, что для считывания используется лазер гораздо меньшей мощности, чем тот, которым выжигали впадины на поверхности мастер-диска. Отраженный алюминиевой поверхностью луч призма направляет на фотоприемник. Если он отразился от блестящего островка между впадинами, в цепи фотоприемника появляется электрический ток, наличие которого интерпретируется как логическая 1. Луч, попавший во впадину, большей частью рассеивается, в результате освещенность фотоприемника и вырабатываемый им ток уменьшаются - фиксируется логический 0. Чувствительная поверхность фотоприемника разделена на четыре сектора. Это позволяет управляющему приводом микропроцессору определить правильность позиционирования луча. Если луч отклонился от нужного положения (а это, как правило, случается из-за погрешностей изготовления CD и привода), сместится и создаваемое им на поверхности фотоприемника пятно, в результате его сектора будут освещены неодинаково. Сравнивая токи, вырабатываемые каждым из элементов приемника, микропроцессор формирует команды, корректирующие положение объектива, а, следовательно, и луча на поверхности отражающего слоя. Как уже говорилось, данные записаны на CD в виде последовательности впадин и интервалов между ними, образующей одну физическую информационную дорожку. Именно одну, в отличие от привычного способа записи на магнитные диски. Эта единственная дорожка представляет собой спираль, начинающуюся у центра диска и раскручивающуюся к его краю. Этим CD немного напоминает традиционную грампластинку, отличаясь от нее направлением спирали и бесконтактным способом считывания данных. Дорожка начинается со служебной области, необходимой для синхронизации привода: считывающее устройство должно "знать", когда ожидать прихода каждого из записанных битов информации. Физическая дорожка может быть разделена на несколько логических. Непрерывный поток считываемых с CD битов делится на восьмиразрядные байты, логически объединенные в сектора. Каждый сектор состоит из 12 байт синхронизации, четырех байт заголовка, содержащего номер сектора и сведения о типе записи в нем, 2048 байт основной области данных и 288 байт дополнительной информации. Применяется несколько типов секторов. Первый из них предназначен только для цифровой звукозаписи. Второй - основной для всех CD. Его заголовок удлинен до 12 байт за счет области дополнительной информации. Оставшуюся часть этой области занимают код обнаружения ошибок считывания данных (четыре байта) и два кода, позволяющих их исправить: Р-паритет (172 байт) и Q-пaритет (104 байт). В секторах третьего типа область дополнительной информации отдана в распоряжение пользователя. Так что каждый из них может содержать до 2336 байт данных, однако без возможности контроля правильности считывания и коррекции ошибок. Каждая логическая дорожка состоит из секторов только одного типа. В первых секторах CD записано его содержание (Volume Table of Contents, VTOC) - нечто вроде таблицы размещения файлов (FAT) на магнитных дисках. Вообще, базовый формат CD согласно стандарту HSG (о нем см. ниже) во многом напоминает формат дискеты, на нулевой дорожке которой не только указываются ее основные параметры (число дорожек, секторов и т.п.), но и хранятся сведения о размещении данных (директорий и файлов). В системной области находятся директории с указателями или адресами областей, где хранятся данные. Существенное отличие от дискеты заключается в том, что в корневой директории CD указываются прямые адреса файлов, находящихся в поддиректориях, что существенно облегчает их поиск. Классическая "одинарная" скорость считывания данных, с которой сегодня работают только проигрыватели аудиодисков, - 175 Кбайт/с или примерно 75 секторов в секунду. Каждая логическая дорожка, содержащая 300 секторов, воспроизводится с этой скоростью за 4 с. Весь CD, если он состоит только из секторов второго типа, содержит 663,5 Мбайт данных. В компьютерах используются приводы CD, обеспечивающие гораздо большую скорость считывания данных за счет увеличения частоты вращения шпинделя и соответствующего изменения ряда других технических характеристик. Музыкальные оптические CD пришли на смену виниловым с механической записью (грампластинкам) в 1982 г., почти одновременно с появлением первых персональных компьютеров фирмы IBM. Это было результатом сотрудничества двух гигантов электронной промышленности - японской фирмы Sony и голландской Philips. Любопытна история выбора емкости CD. Исполнительный директор Sony Акио Морита решил, что новые изделия должны отвечать требованиям любителей классической музыки. После проведения опроса выяснилось, что самое популярное в Японии классическое произведение - девятая симфония Бетховена - звучит около 73 мин. Видимо, если бы японцы больше любили короткие симфонии Гайдна или оперы Вагнера, исполняемые целиком за два вечера, развитие CD могло пойти по другому пути. Но факт остается фактом. Было решено, что CD должен быть рассчитан на 74 мин и 33 секунды звучания. Так родился стандарт, известный как "Красная книга" (Red Book). Не всех любителей музыки удовлетворила выбранная длительность звучания, но по сравнению с 45 мин недолговечных виниловых пластинок это был существенный шаг вперед. Когда 74 мин музыки пересчитали в информационную емкость, получилось около 640 Мбайт. В конце 1999 года компания Sony объявила о создании нового носителя Super Audio CD (SACD). При этом применена технология так называемого "прямого цифрового потока" DSD (Direct Stream Digital). Частотная характеристика от 0 до 100 кГц и частота дискретизации 2,8224 Мгц обеспечивают значительное повышение качества звучания по сравнению с обычными CD-дисками. Благодаря гораздо более высокой частоте дискретизации становятся ненужными фильтры при записи и воспроизведении, так как ухо человека воспринимает этот ступенчатый сигнал как "гладкий" аналоговый. При этом обеспечена совместимость с существующим форматом СD. Выпускаются новые однослойные диски HD, двухслойные диски HD, а также гибридные двухслойные диски HD и CD. 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. 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. Это достигнуто благодаря более короткой длине волны лазера и меньшему размеру пятна сфокусированного луча, что дало возможность уменьшить вдвое расстояние между дорожками. Кроме того, DVD-диски могут иметь один или два слоя информации. К ним можно обращаться, регулируя положение лазерной головки. У DVD-диска каждый слой информации вдвое тоньше, чем у CD-диска. Поэтому можно соединять два диска толщиной 0,6 мм в один со стандартной толщиной 1,2 мм. При этом емкость удваивается. Всего DVD-стандарт предусматривает 4 модификации: односторонний, однослойный на 4,7 Гбайт (133 минуты), односторонний, двухслойный на 8,8 Гбайт (241 минута), двухсторонний, односл ойный на 9,4 Гбайт (266 минут) и двухсторонний, двухслойный на 17 Гбайт (482 минуты). Указанные в скобках минуты - это время проигрывания видеопрограмм высокого цифрового качества с цифровым многоязычным объемным звуком. Новый стандарт DVD определен таким образом, что будущие модели устройств считывания будут разрабатываться с учетом возможности воспроизведения всех предыдущих поколений компакт-дисков, т.е. с соблюдением принципа "обратной совместимости". 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. Дисководы DVD представляют собой несколько усовершенствованные дисководы CD-ROM.
CD - и DVD-оптические диски стали первыми цифровыми носителями и накопителями информации для записи и воспроизведения звука и изображения. Заключение
На протяжении всей истории развития искусства и науки звукозаписи человек стремится достичь самых высоких технических параметров и превосходных эстетических качеств записи и воспроизведения звука, которые так или иначе сводятся к простому определению: насколько это близко к естественному восприятию звука человеком его собственными ушами в естественной среде. Звукозапись сегодня - не только развитая отрасль шоу-бизнеса с многомиллионным денежным оборотом, но и (что значительно важнее) часть музыкальной и социальной культуры, которая формирует эстетические и этические позиции молодежи мира. Тот факт, что 97 процентов слушателей знакомы с классическими произведениями не в живом концертном исполнении, а в записи, никого не удивляет. Ежегодно проводятся интердисциплинарные конференции и семинары, посвященные как проблемам стандартизации, так и проблемам сохранения и восстановления записей, созданию международных аудиоархивных ресурсов. Специалисты ведут бесконечные споры о достоинствах и недостатках различных методов преобразования сигналов в звукотехнике, скорость морального старения звукозаписывающей и воспроизводящей аппаратуры за пределами звукового барьера. Все это делает задачу историко-технического анализа развития звукотехники более чем актуальной.
