История звукозаписи.

Как это не парадоксально звучит, но история звукозаписи началась от укола иглой. В своих дневниках, Томас Эдисон, изобретатель фонографа – первого в мире прибора для записи и воспроизведения звука, вспоминает: «Однажды, когда я работал над улучшением телефона, я как-то запел над диафрагмой телефона (тоненькой стальной пластинкой), к которой была припаяна игла. Благодаря дрожанию пластинки, игла уколола мне палец, что заставило меня задуматься. Если бы можно было записать эти колебания иглы, а потом снова провести иглой по такой записи – отчего бы пластинке не заговорить? Вот и вся история: не уколи я палец – не изобрел бы фонографа!».

Развиваясь от единичных экспериментов энтузиастов-инженеров, пытавшихся подарить миру, способ сохранения звука, до современной индустрии звукозаписи, обороты которой сравнимы с самыми доходными видами деятельности, технологии и системы записи и воспроизведения звука превратились сегодня в абсолютно обыденный, естественный и всем привычный процесс. С течением времени менялись носители, появлялись новые стандарты звука. Давайте посмотрим, с чего все начиналось, как развивалась и изменялась на протяжении своей истории технология записи звука.

Первые попытки воспроизведения звука.

Задолго до появления звукозаписи для кодирования и воспроизведения инструментальной музыки использовалась механическая генерация звука посредством различных механических систем, таких как заводные музыкальные шкатулки, оркестрионы и механические пианино. Они могли воспроизводить мелодии, но не способны были записывать произвольные звуки, такие как человеческий голос. Механические изобретения воспроизводили музыку, записанную на бумагу, дерево, металлические валики, перфорированные диски и другие приспособления. Помимо человеческих рук, эти механизмы также могли приводиться в действие иными способами: водой, песком, грузом, пружиной или электричеством.

Первые механические пианино или пианолы, которые могли воспроизводить музыкальные произведения различной длины, начертанные на перфорированном бумажном цилиндре были показаны на выставке в Филадельфии в 1886 году. Механизм пианол постоянно совершенствовался, а выпуск их продолжался до середины XX века. Технология мгновенной записи песни в случае механического пианино была разработана только в 1904 году.

См. «От ролика Эдисона до лазерного диска». Краткая хронология звукозаписи. Часть 1. Предыстория. Первые опыты со звуком и механическая музыка (I – XIX вв. н.э.).

Создание научной основы.

Эксперименты по записи звука на носитель для сохранения и воспроизведения всерьез начались во время промышленной революции 1800-х годов. В 1806 году английский физик Томас Янг сумел напечатать колебания камертона на вращающемся цилиндре, покрытом воском. Однако его установка была предназначена для измерения вибраций определенной частоты.

В 1854 году Шарль Бурсей выдвинул идею о том, что две диафрагмы, одна из которых воздействует на электрический контакт, а другая вибрирует под действием электромагнита, могут использоваться для передачи голоса на телеграфные расстояния. «Говорить перед диафрагмой так, чтобы каждая вибрация прерывала или замыкала электрический контакт, а полученные таким образом электрические импульсы заставляли вторую диафрагму вибрировать и таким образом воспроизводить передаваемый звук».

В 1857 году де Мартинвилль изобрёл фоноавтограф. Устройство состояло из акустического конуса и вибрирующей мембраны, соединённой с иглой. Игла соприкасалась с поверхностью вращаемого вручную стеклянного цилиндра, покрытого сажей. Звуковые колебания, проходя через конус, заставляли мембрану вибрировать, передавая колебания игле, которая прочерчивала в слое сажи форму звуковых колебаний. Однако назначение этого устройства было чисто экспериментальным — оно не могло воспроизводить сделанную запись. 25 марта 1857 года французское правительство выдало Леону Скотту патент на изобретённое им устройство. Были записаны колебания в воздушном пространстве и разные голоса.

В апреле 1877 года Шарль Кро изобрёл палеофон (в переводе с греческого «звук прошлого»). Палеофон состоял из пластинки, рупора, горизонтально расположенной иглы и мембраны. Игла проходила по звуковым дорожкам на пластинке и передавала колебания на мембрану. Звук усиливался рупором. Из-за проволочек в Парижской академии изобретателю запатентовать его не удалось. Упоминания о палеофоне обнаружил изобретатель граммофона Эмиль Берлинер.

В 1888 году американец Оберлин Смит опубликовал в журнале «Электрический мир» статью, в которой рассмотрел возможность постоянной магнитной записи. В качестве опоры ученый предложил хлопковые или шелковые нити, покрытые стальной пылью, или даже тонкие стальные нити.

Фоноавтограф (1857)

Палеофон (1877)

См. «От ролика Эдисона до лазерного диска». Краткая хронология звукозаписи. Часть 2. Акустический период. Появление первых устройств записи и воспроизведения звука(1787 – 1890 гг.).

Эра звукозаписи.

Появление собственно звукозаписи датируется второй половиной 19 века, когда многочисленные попытки записать и воспроизвести звук привели к созданию фонографа Томасом Эдисоном.  Именно с события, которое произошло 12 августа 1877 года, и начинается точка отсчета истории звукозаписи. В этот день Эдисон сделал первую в мире звукозапись, зафиксировав на цилиндре фонографа, выступавшего в то время носителем информации, американскую мелодию «Mary Had A Little Lamb».

От первой звукозаписи до наших дней был достигнут значительный прогресс с точки зрения качества звука и продолжительности использования материала, на котором он хранится.  Первоначально механическая запись осуществлялась механо-акустическим способом (записываемый звук воздействовал через рупор на мембрану, жёстко связанную с резцом). В дальнейшем этот способ был полностью вытеснен электро-акустическим способом: записываемые звуковые колебания преобразуются микрофоном в соответствующие электрические токи, воздействующие после их усиления на электромеханический преобразователь — рекордер, который превращает переменные электрические токи посредством магнитного поля в соответствующие механические колебания резца. Историю процесса звукозаписи можно условно разделить на четыре основных периода:

Акустический период (1877–1925)

Самые ранние практические технологии записи были полностью механическими устройствами. Эти рекордеры обычно использовали большой конический рог для фокусировки физического давления воздуха звуковых волн, производимых человеческим голосом или музыкальными инструментами. Чувствительная мембрана или диафрагма, расположенная на вершине конуса, была соединена с шарнирной иглой, и по мере того, как изменяющееся давление воздуха перемещало диафрагму назад и вперед, игла нарезала аналог звуковых волн на движущемся носителе записи, таком, например, как рулон бумаги, цилиндр или диск, покрытые воском или мягким металлом. 

Чтобы воспроизвести запись, рожок с иглой перемещали обратно, к началу бороздки. Когда игла двигалась по бороздке, она заставляла вибрировать тонкую мембрану в такой же последовательности, как и при записи. Это вызывало колебания воздуха в рожке, что и было причиной возникновения звука, напоминающего прозвучавший при записи.

Эти ранние записи имели низкую громкость воспроизведения и захватывали узкий сегмент слышимого звукового спектра - обычно только от 250 Гц до 2500 Гц, поэтому музыканты и инженеры были вынуждены адаптироваться к этим звуковым ограничениям. Группы того периода часто отдавали предпочтение более громким инструментам, таким как труба, корнет и тромбон, духовые инструменты нижнего регистра (такие как туба и эуфониум) заменяли струнный бас, а деревянные блоки заменяли бас-барабаны. Важным моментом записи было правильное расположение исполнителей вокруг рожка, чтобы сбалансировать звук и играть как можно громче. Воспроизведение фонографов также было ограничено как по частотному диапазону, так и по времени.

К концу акустической эры стандартным носителем звукозаписи стал диск, и его доминирование на аудиорынке продолжалось до конца 20 века. 

Фонограф (1878)

Графофон (1886).

Граммофон (1887)

Патефон (1907)

См. «От ролика Эдисона до лазерного диска». Краткая хронология звукозаписи. Часть 3. Акустический период. Цилиндр против диска (1890 – 1913 гг.).

Электрический период (1925–1945)

«Вторая волна» в истории звукозаписи началась с внедрения компанией Western Electric интегрированной системы электрических микрофонов, электронных усилителей сигналов и электромеханических записывающих устройств, которая была принята на вооружение ведущими звукозаписывающими компаниями США в 1925 году. Звукозапись теперь превратилась в гибридный процесс. Хотя звук теперь можно было улавливать, усиливать, фильтровать и балансировать с помощью электроники, а режущая головка теперь имела электрическое питание, фактический процесс записи оставался в основном механическим - сигнал по-прежнему физически записывался на восковой «мастер-диск», а пластинки серийно производились механическим способом путем штамповки с металлической гальванической формы, изготовленной из воскового эталона.

Система Western Electric значительно улучшила качество записи звука, увеличив воспроизводимый частотный диапазон до гораздо более широкого спектра (от 60 Гц до 6000 Гц), позволив новому классу профессионалов - звукоинженерам - снимать при записи более полный, насыщенный и сбалансированный звук с использованием нескольких микрофонов, подключенных к многоканальным электронным усилителям, компрессорам, фильтрам и микшерам. Электрические микрофоны привели к резкому изменению стиля исполнения певцов, открыв эру «крунеров», в то время как электронное усиление оказало широкое влияние во многих областях, позволив развивать радиовещание, системы оповещения и электронно-усиленные домашние проигрыватели.

Кроме того, разработка электронных усилителей для музыкальных инструментов позволила более тихим инструментам, таким как гитара и струнный бас, на равных конкурировать с естественно более громкими духовыми инструментами, а музыканты и композиторы получили возможность экспериментировать с совершенно новыми электронными музыкальными инструментами, такими как терменвокс, Ondes Martenot, электронный орган и Hammond Novachord, первый в мире аналоговый полифонический синтезатор.

Одновременно с этими разработками несколько изобретателей участвовали в гонке по разработке практических методов обеспечения синхронизированного звука в кинематографе. В некоторых ранних звуковых фильмах, таких как знаковый фильм 1927 года «Певец джаза», использовались записи, которые воспроизводились на проигрывателе, механически соединенном с проектором. К началу 1930-х годов в киноиндустрии почти повсеместно была принята технология звука на пленке, в которой записываемый аудиосигнал использовался для модуляции источника света, который отображался на движущейся пленке через узкую щель. В проекторе использовался фотоэлемент для преобразования изменений обратно в электрический сигнал, который усиливался и отправлялся в громкоговорители за экраном.

Внедрение звука на пленке помогло звукоинженерам киноиндустрии быстро продвинуться в процессе, известном как «мульти-трекинг», с помощью которого несколько отдельно записанных источников звука (например, голоса, звуковые эффекты и фоновая музыка) можно воспроизводить одновременно, микшировать и синхронизировать с действием в фильме для создания новых «смешанных» звуковых дорожек большой сложности. Одним из самых известных примеров «сконструированного» композитного звука той эпохи является знаменитый «крик Тарзана», созданный для серии фильмов о Тарзане с Джонни Вайсмюллером.

Электрофон (1925)

Проигрыватель

См. «От ролика Эдисона до лазерного диска». Краткая хронология звукозаписи. Часть 4. Первые шаги электрической записи (1912 – 1926 гг.).

Магнитный период (1945–1975)

Третья волна развития аудиозаписи началась в 1945 году, когда союзные страны получили доступ к новому немецкому изобретению: записи на магнитную ленту. Технология была изобретена в 1930-х годах в Германии, где она широко использовалась в радиовещании. Магнитная лента обеспечила еще один резкий скачок в точности воспроизведения звука - действительно, было отмечено, что качество звука явно предварительно записанных программ практически неотличимо от прямых трансляций.

С 1950 года магнитная лента быстро стала стандартным носителем мастер-записи звука в радио и музыкальной индустрии и привела к появлению первых стереозаписей, развитию многодорожечной записи и упадку диска как основного средства мастеринга звука. Магнитная лента также привела к радикальному изменению процесса записи - она ​​сделала возможным записи гораздо большей продолжительности и с гораздо более высокой точностью, чем когда-либо прежде, и предложила звукозаписывающим инженерам ту же исключительную пластичность, которую пленка придавала редакторам кино - звуки, записанные на пленку, можно было легко редактировать и комбинировать таким образом, который был просто невозможен при записи на диск.

Эти эксперименты достигли пика в 1950-х годах с записями Леса Пола и Мэри Форд, которые первыми применили монтаж на магнитной ленте и мульти-трекинг для создания больших «виртуальных» ансамблей, полностью построенных из нескольких записанных на пленку своих собственных голосов и инструментов. Магнитная лента способствовала быстрому и радикальному распространению изощренности популярной музыки и других жанров, позволив композиторам, продюсерам, инженерам и исполнителям познать ранее недостижимые уровни сложности. Другие параллельные достижения в аудиотехнологиях привели к появлению ряда новых потребительских аудиоформатов и устройств, как на дисках, так и на магнитной ленте, включая разработку полночастотного воспроизведения дисков, переход от шеллака к поливиниловому пластику, изобретение 12-дюймового долгоиграющего (LP) диска со скоростью 33 об/мин и 7-дюймового «сингла» со скоростью 45 об/мин, появление бытовых и профессиональных портативных магнитофонов (которые позволяли записывать с высокой точностью живые выступления), популярных трековых картриджей и компактных кассет, и даже первые в мире «сэмплерные клавиатуры» - новаторский клавишный инструмент на магнитной ленте Chamberlin и его более известный преемник - Mellotron.

Магнитофон (1932)

Цифровой период (1975 – настоящее время).

Под цифровой записью понимают оцифровку и сохранение звука в виде набора бит (битовой последовательности), который описывает воспроизведение тем или иным устройством.

Индустрия звука постоянно развивается, появляются новые стандарты звукозаписи, исчезают старые. Это вполне закономерный процесс. Так что вскоре мы станем свидетелями появления совершенно новых звуковых стандартов, делающих мир на экране еще более похожим на мир вне его.