Интересное о звукозаписи. История звукозаписи. Пять эпох звучания. Эра электромеханической записи

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.

Первые механические приборы для воспроизведения звука

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.

Запись, выполняемая механическим способом

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.

Электроакустическая запись

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.

Что такое фоноавтограф

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.

Изобретение фонографа

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.

Успех фонографа

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.

Сегодня, к основным методам звукозаписи относятся:
- механическая
- магнитная
- оптическая и магнито-оптическая звукозапись
- запись на твердотельную полупроводниковую флэш-память

Попытки создания аппаратов, которые могли бы воспроизводить 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 различных 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 (рис. 1). 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.

Рис. 1. Нотное письмо

Записывать и потом воспроизводить записанные звуки удалось только во второй половине XIX века после изобретения механической звукозаписи.

Механическая звукозапись

В 1877 году американский учёный Томас Альва Эдисон изобрел звукозаписывающий аппарат - фонограф, впервые позволивший записать звук человеческого голоса. Для механической записи и воспроизведения звука Эдисон применил валики, покрытые оловянной фольгой (рис. 2). Такие фоновалики представляли собой полые цилиндры диаметром около 5 см и длиной 12 см.

Эдисон Томас Альва (1847-1931), американский изобретатель и предприниматель.

Автор более 1000 изобретений в области электротехники и средств связи. Изобрел первый в мире аппарат звукозаписи - фонограф, усовершенствовал лампу накаливания, телеграф и телефон, построил в 1882 году первую в мире электростанцию общественного пользования, в 1883 году открыл явление термоэлектронной эмиссии, что впоследствии привело к созданию электронных или радиоламп.

В первом фонографе металлический валик вращался с помощью рукоятки, с каждым оборотом перемещаясь в осевом направлении за счет винтовой резьбы на ведущем вале. На валик накладывалась оловянная фольга (станиоль). К ней прикасалась стальная игла, связанная с мембраной из пергамента. К мембране был прикреплен металлический конусный рупор. При записи и воспроизведении звука валик приходилось вращать вручную со скоростью 1 оборот в минуту. При вращении валика в отсутствие звука игла выдавливала на фольге спиральную канавку (или бороздку) постоянной глубины. Когда же мембрана колебалась, игла вдавливалась в олово в соответствии с воспринимаемым звуком, создавая канавку переменной глубины. Так был изобретен способ "глубинной записи".

При первом испытании своего аппарата Эдисон плотно натянул фольгу на цилиндр, подвел иглу к поверхности цилиндра, осторожно начал вращать ручку и пропел в рупор первую строфу детской песенки "У Мери была овечка". Затем отвел иглу, рукояткой вернул цилиндр в исходное положение, вложил иглу в прочерченную канавку и вновь стал вращать цилиндр. И из рупора тихо, но разборчиво прозвучала детская песенка.

В 1885 году американский изобретатель Чарльз Тейнтер (1854-1940) разработал графофон - фонограф с ножным приводом (как у ножной швейной машинки) - и заменил оловянные листы валиков восковой массой. Эдисон купил патент Тейнтера, и для записи вместо валиков с фольгой стали применять съемные восковые валики. Шаг звуковой бороздки был около 3 мм, поэтому время записи на один валик было очень мало.

Для записи и воспроизведения звука Эдисон использовал один и тот же аппарат - фонограф.

Рис. 2. Фонограф Эдисона

Рис. 3. Т.А. Эдисон со своим фонографом

Основные недостатки восковых валиков - недолговечность и невозможность массового тиражирования. Каждая запись существовала только в одном экземпляре.

В практически неизменном виде фонограф просуществовал несколько десятков лет. Как аппарат для записи музыкальных произведений он перестал выпускаться в конце первого десятилетия XX века, но еще практически 15 лет использовался в качестве диктофона. Валики к нему выпускались вплоть до 1929 г.

Через 10 лет, в 1887 году изобретатель граммофона Э. Берлинер заменил валики дисками, с которых можно изготовить копии - металлические матрицы. С их помощью прессовались хорошо знакомые нам граммофонные пластинки (рис. 4 а.). Одна матрица давала возможность напечатать целый тираж - не менее 500 пластинок. В этом состояло главное преимущество грампластинок Берлинера по сравнению с восковыми валиками Эдисона, которые нельзя было тиражировать. В отличие от фонографа Эдисона, Берлинер для записи звука разработал один аппарат - рекордер, а для воспроизведения звука другой - граммофон.

Вместо глубинной записи была использована поперечная, т.е. игла оставляла извилистый след постоянной глубины. Впоследствии мембрана была заменена высокочувствительными микрофонами, преобразующими звуковые колебания в электрические, и электронными усилителями.

Рис. 4 (а). Граммофон и грампластинка

Рис. 4 (б). Американский изобретатель Берлинер Эмиль

Берлинер Эмиль (1851-1929) - американский изобретатель немецкого происхождения. Иммигрировал в США в 1870 году. В 1877 году, после изобретения Александром Беллом телефона, сделал несколько изобретений в области телефонии, а затем обратил свое внимание на проблемы звукозаписи. Он заменил восковой валик, используемый Эдисоном плоским диском - граммофонной пластинкой - и разработал технологию ее массового производства. Эдисон отозвался об изобретении Берлинера так: "У этой машины нет будущего" и до конца жизни остался непримиримым противником дискового звуконосителя.

Берлинер впервые продемонстрировал прообраз матрицы грампластинки во Франклиновском институте. Это был цинковый кружок с выгравированной фонограммой. Изобретатель покрывал цинковый диск восковой пастой, производил на него запись звука в виде звуковых канавок, а затем протравливал его кислотой. В результате получалась металлическая копия записи. Позднее на покрытом воском диске стали наращивать слой меди методом гальванопластики. Такой медный "слепок" сохраняет звуковые канавки выпуклыми. С этого гальванодиска делают копии - позитивные и негативные. Негативные копии представляют собой матрицы, с которых можно отпечатать до 600 грампластинок. Полученная таким способом пластинка обладала большей громкостью и лучшим качеством. Такие пластинки Берлинер продемонстрировал в 1888 г., и этот год можно считать началом эры грамзаписей.

Через пять лет был разработан способ гальванического тиражирования с позитива цинкового диска, а также технология прессования грампластинок при помощи стальной печатной матрицы. Первоначально Берлинер изготавливал грампластинки из целлулоида, каучука, эбонита. В скором времени эбонит был заменен композиционной массой на основе шеллака - воскоподобного вещества, вырабатываемого тропическими насекомыми. Пластинки стали качественней и дешевле, однако главным их недостатком была малая механическая прочность. Шеллачные пластинки выпускались до середины XX века, в последние годы - параллельно с долгоиграющими.

До 1896 г. диск приходилось вращать вручную, и это было главным препятствием широкому распространению граммофонов. Эмиль Берлинер объявил конкурс на пружинный двигатель - недорогой, технологичный, надежный и мощный. И такой двигатель сконструировал механик Элдридж Джонсон, пришедший в компанию Берлинера. С 1896 по 1900 гг. было произведено около 25000 таких двигателей. Только тогда граммофон Берлинера получил широкое распространение.

Первые пластинки были односторонними. В 1903 году впервые был выпущен 12-дюймовый диск с записью на двух сторонах. Его можно было "проиграть" в граммофоне с помощью механического звукоснимателя - иглы и мембраны. Усиление звука достигалось с помощью громоздкого раструба. Позднее был разработан портативный граммофон: патефон со скрытым в корпусе раструбом (рис. 5).

Рис. 5. Патефон

Патефон (от названия французской фирмы "Pathe") имел форму портативного чемоданчика. Основными недостатками грампластинок были их хрупкость, плохое качество звука и маленькое время проигрывания - всего 3-5 минут (при скорости 78 оборотов в минуту). В довоенные годы в магазинах даже принимали "бой" пластинок для переработки. Патефонные иглы нужно было часто менять. Вращалась пластинка с помощью пружинного двигателя, который приходилось "заводить" специальной ручкой. Однако, благодаря своим скромным размерам и весу, простоте конструкции и независимости от электрической сети, патефон получил очень широкое распространение среди любителей классической, эстрадной и танцевальной музыки. До середины нашего века он был непременной принадлежностью домашних вечеринок и загородных поездок. Пластинки выпускались трех стандартных размеров: миньон, гранд и гигант.

На смену патефону пришел электрофон, более известный как проигрыватель (рис. 7). Вместо пружинного двигателя для вращения пластинки в нем используется электрический двигатель, а вместо механического звукоснимателя был применен сначала пьезоэлектрический, а позднее более качественный - магнитный.

Рис. 6. Патефон с электромагнитным адаптером

Рис. 7. Проигрыватель

Эти звукосниматели преобразуют колебания иглы, бегущей по звуковой дорожке грампластинки, в электрический сигнал, который после усиления в электронном усилителе поступает в громкоговоритель. А на смену хрупким грампластинкам в 1948-1952 годах пришли так называемые "долгоиграющие" ("long play") - более прочные, практически небьющиеся, а главное, обеспечивающие гораздо большее время проигрывания. Это было достигнуто за счет сужения и сближения между собой звуковых дорожек, а также за счет снижения числа оборотов с 78 до 45, а чаще до 33 1/3 оборотов в минуту. Качество воспроизведения звука при проигрывании у таких пластинок значительно повысилось. К тому же с 1958 года стали выпускать стереофонические грампластинки, создающие эффект объемного звучания. Иглы проигрывателя также стали значительно более долговечными. Их начали изготовлять из твердых материалов, и они полностью вытеснили недолговечные патефонные иглы. Запись грампластинок 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.

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.

Рис. 8. Вольдемар Паульсен

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.

Владимир Высоцкий вспоминал, что когда он впервые приехал в Тольятти и ходил по его улицам, то из окон многих домов слышал свой хриплый голос.

Первые магнитофоны были катушечными (бобинными) - в них магнитная пленка была намотана на катушки (рис. 9). 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.

Рис. 9. Катушечный магнитофон с магнитной лентой на катушках

После окончания Второй мировой войны, начиная с 1945 года, магнитная запись получила 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 (рис. 10). 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).

Рис. 10. Кассетный магнитафон и компакт-кассета

На основе стандартной компакт-кассеты компанией Sony был разработан портативный проигрыватель "плеер" размером с почтовую открытку (рис. 11). Его можно положить в карман или прикрепить к поясу, слушать на прогулке или в метро. Он получил название Walkman, т.е. "человек гуляющий", относительно дешев, пользовался огромным спросом на рынке и некоторое время являлся любимой "игрушкой" молодежи.

Рис. 11. 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 (рис. 12) 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.

Рис. 12. 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 (оптическая запись)

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.

По сравнению с механической звукозаписью он имеет целый ряд преимуществ - очень высокую плотность записи и полное отсутствие механического контакта между носителем и считывающим устройством в процессе записи и воспроизведения. С помощью лазерного луча сигналы записываются на вращающийся оптический диск цифровым методом.

В результате записи на диске образуется спиральная дорожка, состоящая из впадин и гладких участков. В режиме воспроизведения лазерный луч, сфокусированный на дорожку, перемещается по поверхности вращающегося оптического диска и считывает записанную информацию. При этом впадины считываются как нули, а ровно отражающие свет участки - как единицы. Цифровой метод записи обеспечивает практически полное отсутствие помех и высокое качество звучания. Высокая плотность записи достигнута благодаря возможности сфокусировать лазерный луч в пятно размером менее 1 мкм. Это обеспечивает большое время записи и воспроизведения.

Рис. 13. Оптический диск CD

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.

Для проигрывания CD-дисков можно использовать проигрыватели (так называемые CD-плееры), музыкальные центры и даже портативные компьютеры, оснащенные специальным приводом (так называемым дисководом CD-ROM) и звуковыми колонками. К настоящему времени в мире на руках у пользователей находится более 600 миллионов CD-плееров и более 10 миллиардов компакт-дисков! Портативные переносные CD-плееры, подобно плеерам для магнитных компакт-кассет, оснащаются наушниками (рис. 14).

Рис. 14. CD-плеер

Рис. 15. Магнитола с CD-плеером и цифровым тюнером

Рис. 16. Музыкальный центр

Музыкальные CD-диски записываются в заводских условиях. Подобно грампластинкам, их можно только прослушивать. Однако за последние годы разработаны оптические CD-диски для однократной (так называемые CD-R) и многократной (так называемые CD-RW) записи на персональном компьютере, оснащенном специальным дисководом. Это дает возможность делать на них записи в любительских условиях. На диски CD-R можно сделать запись только один раз, а на CD-RW - многократно: как на магнитофоне, можно стирать предыдущую запись и на ее месте делать новую.

Цифровой метод записи сделал возможным объединить на персональном компьютере текст и графику со звуком и движущимися изображениями. Такая технология получила название "мультимедиа".

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

История флэш-памяти

История появления карт флэш-памяти связана с историей мобильных цифровых устройств, которые можно носить с собой в сумке, в нагрудном кармане пиджака или рубашки или даже виде брелка на шее.

Это - миниатюрные МР3-плееры, цифровые диктофоны, фото- и видеокамеры, смартфоны и карманные персональные компьютеры - КПК, современные модели сотовых телефонов. Небольшие по размеру, эти устройства нуждались в расширении емкости встроенной памяти, чтобы записывать и считывать информацию.

Такая память должна быть универсальной и использоваться для записи любых видов информации в цифровой форме: звука, текста, изображений – рисунков, фотографий, видеоинформации.

Первой компанией, изготовившей флэш-память и выпустившей её на рынок, стала Intel. В 1988 году был продемонстрирована флэш-память на 256 кбит, которая имела размеры обувной коробки. Она была построена по логической схеме NOR (в русской транскрипции – НЕ-ИЛИ).

NOR-флэш-память имеет относительно медленные скорости записи и удаления, а число циклов записи относительно невелико (около 100 000). Такую флэш-память можно использовать, когда нужно почти постоянное хранение данных с очень редкой перезаписью, например, для хранения операционной системы цифровых камер и мобильных телефонов.

Память NOR-флэш от Intel

Второй тип флэш-памяти был изобретён в 1989 году компанией Toshiba. Она построена по логической схеме NAND (в русской транскрипции Не-И). Новая память должна была стать менее дорогой и более скоростной альтернативой NOR-флэш. По сравнению с NOR, технология NAND обеспечила в десять раз большее число циклов записи, а также более высокую скорость как записи, так и удаления данных. Да и ячейки памяти NAND имеют в два раза меньший размер, чем у памяти NOR, что приводит к тому, что на определённой площади кристалла можно размещать больше ячеек памяти.

Название "флэш" (flash) было введено фирмой Toshiba, так как имеется возможность мгновенно стереть содержимое памяти (англ. "in a flash"). В отличие от магнитной, оптической и магнитооптической памяти она не требует применения дисководов с использованием сложной прецизионной механики и вообще не содержит ни одной подвижной детали. В этом состоит ее основное преимущество перед всеми остальными носителями информации и поэтому будущее - за ней. Но самым главным преимуществом такой памяти, конечно, является сохранение данных без подачи энергии, т.е. энергонезависимость.

Flash-память - это микросхема на кремниевом кристалле. Она построена на принципе сохранения электрического заряда в ячейках памяти транзистора в течение длительного времени с помощью так называемого "плавающего затвора" при отсутствии электрического питания. Ее полное название Flash Erase EEPROM (Electronically Erasable Programmable ROM) переводится как "быстро электрически стираемое программируемое постоянное запоминающее устройство". Ее элементарная ячейка, в которой хранится один бит информации, представляет собой не электрический конденсатор, а полевой транзистор со специально электрически изолированной областью – "плавающим затвором" (floating gate). Электрический заряд, помещенный в эту область, способен сохраняться в течение неограниченно долгого времени. При записи одного бита информации, элементарная ячейка заряжается, электрический заряд помещается на плавающий затвор. При стирании этот заряд снимется с затвора и ячейка разряжается. Flash-память – энергонезависимая память, позволяющая сохранять информацию при отсутствии электрического питания. Она не потребляет энергии при хранении информации.

Четыре самых известных форматов флэш-памяти - CompactFlash, MultiMediaCard (MMC), SecureDigital и Memory Stick.

CompactFlash появился в 1994 г. Он был выпущен компанией SanDisk. Его размеры составляли 43х36х3,3 мм, а емкость составляла 16 Мб флэш-памяти. В 2006 г. было объявлено о выпуске карт CompactFlash объемом 16 Гб.

MultiMediaCard появился в 1997 г. Он был разработан фирмами Siemens AG и Transcend. По сравнению с CompactFlash карты типа MMC имели меньшие размеры - 24x32x1,5 мм. Их применяли в мобильных телефонах (особенно в моделях со встроенным МР3-проигрывателем). В 2004 г. появился стандарт RS-MMC (т.е. "Reduced size MMC" - "ММС уменьшенного размера). Карты RS-MMC имели размер 24x18x1,5 мм и могли с помощью адаптера использоваться там, где раньше применялись старые карты MMC.

Существуют стандарты карт MMCmicro (размеры всего - 12x14x1.1 мм) и MMC+, отличающийся увеличенной скоростью передачи информации. В настоящее время выпущены карты ММС объемом 2 Гб.

Компании Matsushita Electric Co, SanDick Co и Toshiba Co разработали карты flash-памяти SD - Secure Digital Memory Card. В ассоциацию с этими компаниями входят такие гиганты как Intel и IBM. Выпускает эту память SD фирма Panasonic, входящая в концерн Matsushita.

Как и два описанных выше стандарта, SecureDigital (SD) является открытым. Он был создан на основе стандарта MultiMediaCard, переняв от ММС электрическую и механическую составляющие. Различие есть в количестве контактов: у MultiMediaCard их было 7, а у SecureDigital стало 9. Тем не менее, родство двух стандартов позволяет использовать карты ММС вместо SD (но не наоборот, поскольку карты SD имеют другую толщину - 32х24х2,1 мм).

Наряду со стандартом SD, появились miniSD и microSD. Карты данного формата могут быть установлены как в разъем стандарта miniSD, так и в разъем стандарта SD, правда, при помощи специального адаптера, позволяющего использовать мини-карту так же, как обычную SD-карту. Размеры карты miniSD составляют 20x21,5x1,4 мм.

Карты miniSD

Карты microSD являются на данный момент одними из самых маленьких флэш-карт - их размеры составляют 11x15x1 мм. Основной сферой применения этих карт являются мультимедийные мобильные телефоны и коммуникаторы. Через адаптер карты microSD можно использовать в устройствах со слотами для флэш-носителей стандартов miniSD и SecureDigital.

Карта microSD

Объем флэш-карт SD увеличился до 8 и более Гбайт.

Memory Stick - типичный пример закрытого стандарта, разработанного компанией Sony в 1998 г. Разработчик закрытого стандарта берет на себя все заботы о его продвижении и обеспечении совместимости с портативными устройствами. Это означает существенное сужение распространения стандарта и его дальнейшего развития, поскольку слоты (то есть места для установки) Memory Stick есть только в продукции под марками Sony и Sony Ericsson.

Помимо карт Memory Stick, в семейство входят карты Memory Stick PRO, Memory Stick Duo, Memory Stick PRO Duo, Memory Stick PRO-HG и Memory Stick Micro (M2).

Размеры Memory Stick - 50х21,5х2,8 мм, вес - 4 грамма, а объем памяти - технологически не мог превышать 128 Мб. Появление Memory Stick PRO в 2003 г. было продиктовано желанием Sony дать пользователям больше памяти (теоретический максимум карт этого типа - 32 Гб).

Карты Memory Stick Duo отличаются уменьшенным размером (20х31х1,6 мм) и весом (2 грамма); ориентированы они на рынок КПК и мобильных телефонов. Вариант с повышенной емкостью носит название Memory Stick PRO Duo - в январе 2007 г. была анонсирована карта емкостью 8 Гб.

Memory Stick Micro (размер - 15х12.5х1.2 мм) предназначены для современных моделей мобильных телефонов. Размер памяти может достигать (теоретически) 32 Гб, а максимальная скорость передачи данных - 16 Мб/с. Карты M2 можно подключать к устройствам, поддерживающим Memory Stick Duo, Memory Stick PRO Duo и SecureDigital, при помощи специального адаптера. Уже есть модели с 2 Гб памяти.

xD-Picture Card - еще один представитель закрытого стандарта. Представлен в 2002 г. Активно поддерживается и продвигается компаниями Fuji и Olympus, в цифровых камерах которых используется xD-Picture Card. xD расшифровывается как extreme digital. Емкость карт данного стандарта уже достигла 2 Гб. Карты xD-Picture Card не имеют встроенного контроллера, в отличие от большинства других стандартов. Это положительно сказывается на размере (20 х 25 х 1.78 мм), но дает невысокую скорость передачи данных. В перспективе предусмотрено увеличение емкости этого носителя до 8 Гбайт. Столь значительный рост емкости миниатюрного носителя стал возможен благодаря использованию многослойной технологии.

В условиях жесткой конкуренции, существующей сегодня на рынке сменных карт флэш-памяти, необходимо обеспечивать совместимость новых носителей с уже имеющимся у пользователей оборудованием, рассчитанным на другие форматы флэш-памяти. Поэтому одновременно с картами флэш-памяти выпуск адаптеров-переходников и внешних считывающих устройств, так называемых карт-ридеров, подключаемых ко входу USB персонального компьютера. Выпускаются индивидуальные (для определенного типа карт флэш-памяти, а также универсальные карт-ридеры на 3,4,5 и даже 8 различных типов карт флэш-памяти). Они представляют собой USB–накопитель - миниатюрную коробочку, в которой имеются слоты для одного или сразу для нескольких типов карт, и разъем для присоединения ко входу USB персонального компьютера.

Универсальный карт-ридер для чтения нескольких типов флэш-карт

Фирма Sony выпустила USB-накопитель со встроенным сканером отпечатков пальцев для защиты от несанкционированного доступа.

Наряду с флэш-картами выпускаются и флэш-накопители, так называемые "флэшки". Они снабжены стандартным USB-разъемом и могут непосредственно присоединяться к USB-входу компьютера и ноутбука.

Флэш-накопитель с USB-2 разъемом

Их емкость достигает 1, 2, 4, 8, 10 и более гигабайт, а цена на последнее время резко снизилась. Они почти полностью вытеснили стандартные дискеты, требующие использования дисковода с вращающимися деталями и обладающими емкостью всего 1,44 Мбайт.

На основе флэш-карт созданы цифровые фоторамки, представляющие собой цифровые фотоальбомы. Они снабжены жидкокристаллическим дисплеем и позволяют рассматривать цифровые фотографии, например, в режиме слайд-фильма, при котором фотографии сменяют друг друга через определенные промежутки времени, а также увеличивать фотографии и рассматривать их отдельные детали. Они снабжаются пультами дистанционного управления и динамиками, позволяющими слушать музыку и голосовые пояснения к фотографиям. При объеме памяти 64 Мбайт они позволяют хранить 500 фотографий.

История MР3-плееров

Толчком к появлению МР3-плееров явилась разработка в середине 80-х годов формата сжатия звука в институте Фраунгофера (Fraunhofer) в Германии. В 1989 году Fraunhofer получила патент на MP3 сжатия формат в Германии и несколько лет спустя он был представлен Международной организацией по стандартизации (ISO). MPEG (Moving Pictures Experts Group) - это название экспертной группы ISO, которая работает над созданием стандартов кодирования и сжатия видео- и аудио- данных. Стандарты, подготовленные комитетом, получают такое же название. МР3 получил официальное название MPEG-1 Layer3. Этот формат позволил хранить звуковую информацию, сжатую в десятки раз, без заметной потери качества воспроизведения.

Вторым наиболее важным толчком к появлению МР3-плееров явилась разработка портативной флэш-памяти. Институт Фраунгофера разработал в начале 90-х годов и первый плеер МР3. Затем появились плеер от фирмы Eiger Labs MPMan F10 и плеер Rio PMP300 от фирмы Diamond Multimedia. Все первые плееры использовали встроенную флэш-память (32 или 64 Мбайт) и подключались через параллельный порт, а не через USB.

MP3 стал первым массово признанным форматом хранения аудио после CD-Audio. Были разработаны МР3-плееры и на базе жестких дисков, в том числе на базе миниатюрного жёсткого диска IBM MicroDrive. Одним из пионеров использования жестких дисков (HDD) стала компания Apple. В 2001 году она выпустила первый образец МР3-плеера iPod с жестким диском 5 Гбайт, вмещающий запись около 1000 песен.

Он обеспечивал 12 часов автономной работы благодаря литий-полимерному аккумулятору. Размеры первого iPod составляли - 100x62x18 мм, вес был 184 грамма. Первый iPod был доступным только пользователям компьютеров Macintosh. следующая версия iPod, появившаяся спустя полгода после выхода первого, уже включала два варианта - iPod for Windows и iPod for Mac OS. Новые iPod получили сенсорное колесо прокрутки вместо механического и стали доступны в версиях 5Гб, 10Гб и чуть позже 20Гб.

Сменилось несколько поколений iPod, в каждом из них характеристики постепенно улучшались, например экран стал цветным, но, по-прежнему применялся жесткий диск.

В дальнейшем стали применять флэш-память для МР3-плееров. Они стали более миниатюрными, надежными, долговечными и дешевыми, приобрели форму миниатюрных брелков, которые можно носить на шее, в нагрудном кармане рубашки, в дамской сумочке. Функцию МР3-плеера стали выполнять многие модели сотовых телефонов, смартфоны, КПК.

Компания Apple представила новый МР3-плеер iPod Nano. В нем жесткий диск заменен на флэш-память.

Это позволило:

Сделать плеер значительно компактнее - флэш-память по размерам меньше жесткого диска;
- Уменьшить риск сбоев и поломок, полностью исключив подвижные части в механизме плеера;
- Сэкономить на аккумуляторе, ведь флеш-память потребляет значительно меньше электроэнергии, чем жесткий диск;
- Увеличить скорость передачи информации.

Плеер стал гораздо легче (42 грамма вместо 102) и компактнее (8.89 x 4.06 x 0.69 против 9.1 x 5.1 x 1.3 см), появился цветной дисплей, позволяющий просматривать фотографии и показывать изображение альбома во время его воспроизведения. Объем памяти составляет 2 Гб,4 Гб, 8 Гб.

В конце 2007 года Apple представила новую линейку плееров iPod:

IPod nano, iPod classic, iPod touch.
- iPod nano с флэш-памятью может теперь проигрывать видео на 2-дюймовом дисплее с разрешением 320х204 мм.
- iPod classic с жестким диском имеет объем памяти 80 или 160 Гб позволяет в течение 40 часов слушать музыку и 7 часов демонстрировать кино.
- iPod touch с 3,5 - дюймовым широкоформатным сенсорным экраном позволяет управлять плеером движениями пальцев (англ. touch) и смотреть кино и телепередачи. С этим плеером можно выходить в Интернет и скачивать музыку и клипы. Для этого в него встроен Wi-Fi модуль.

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.

Механическая запись

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 100—130 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 150—4 000 до 50—10 000 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.

Музыка всегда с тобой

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.

Эра цифровых технологий

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.

Гигантский плод

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.

Мини-конкурент

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 5—6-кратном сжатии информации, то есть качество записи как бы ухудшалось в те самые 5—6 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.

Борьба форматов

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 30—35% 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.

Выход в тираж

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$, альбома — 10—12$, а покупка CD обойдется в 10—24$.

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 10—12 тыс. флэш-карт.

Человек с самых древних времен старался запечатлеть свои ощущения. И если история рисунка и письма исчисляются тысячелетиями, то история записи звука гораздо моложе. Конечно, существовало пение и игра на музыкальных инструментах, но это опять же воспроизведение звука человеком.

Первым прообразом механической записи звука можно назвать звон церковных колоколов. Но не тех, где проявляет свое искусство звонарь, а звон заранее «запрограммированной» мелодии. Такая «звукозапись» дожила до наших дней, например в курантах Спасской башни Московского кремля.

А впервые такое решение было применено на колокольнях французского города Малин (Мелехен) в XIV веке. Местные мастера научились отливать колокола, способные воспроизводить хроматическую гамму. Набор из таких колоколов подвешивался и соединялся между собой особой проволочной системой, а называлось все это - карильон. Нужно было только дать начальный импульс первому колоколу и затем, взаимосвязанные колокола играли «записанную» мелодию. Весть о таком чуде распространилась по всему свету, и в России ходили сказания о волшебном «малиновом» звоне, а это выражение живо и по сей день.

Карильоны получили распространение во всей Европе и со временем, вместо сложного и ненадежного проволочного механизма появился барабан с выступами. Вращаясь, выступы барабана приводили в движение тягу (или молоток) конкретного колокола. Расположение выступов было проще «программировать» нежели спроектировать проволочное соединение, так появились барабаны с различными мелодиями. Со временем мастера миниатюризировали карильоны, и они стали обживать дома состоятельных людей.

Эти устройства были недешевы, а процесс смены барабана (т.е. мелодии) весьма трудоемким, а зачастую и невозможным. Только во второй половине XIX века один немецкий мастер додумался заменить барабан диском. Относительно тонкий металлический диск с выступами был проще в изготовлении, а главное он гораздо легче заменялся на другой.

Устройств, работающих на принципе набора неровностей, приводящих в движение пластины, тяги и т.п. было выпущено много. Это и музыкальные шкатулки, и часы, и табакерки и много чего еще. Имелось довольно много цилиндров и дисков с записанными мелодиями. Но все эти музыкальные аппараты не могли самого главного – записывать и воспроизводить человеческий голос.

Многие умы бились над этим, от ученых до самоучек. Пожалуй, наиболее близко к решению этой проблемы подошел француз Шарль Кро. Человек весьма разносторонний, занимался и литературой, и живописью, и «связью с другими планетами», и еще многими интересными вещами. Вот он и направил в апреле 1877 года во Французскую академию наук описание устройства под названием – палефон (Голос минувшего). Этот аппарат предполагал запись звука посредством нарезания канавок на цилиндре из мягкого материала или на «блине» с использованием спиралевидного метода. По сути - это идея виниловых пластинок.

Но, как часто бывало в те времена, ученые мужи из академии наук не придали этому письму никакого значения и отправили его в архив. Изобретатель предложил некоторым состоятельным людям профинансировать создание действующей модели, но также не встретил понимания. Затем он увлекся очередной идеей и почти забыл о своем изобретении. Умер же он в безвестности и в полной нищете.

Более удачным и настойчивым оказался американец Томас Эдисон. Удивительно, но в том же 1877 году он поручил знакомому мастеру изготовить по своим чертежам несложное устройство под названием фонограф. Стоимость работ составила 18 долларов, что по тем временам хоть и немало, но не баснословная сумма. Устройство было снабжено рупором, который концентрировал звуковые волны, вызывающие колебания мембраны, к которой была прикреплена игла. Игла в свою очередь касалась вращающегося барабана, покрытого слоем мягкой свинцовой фольги. Барабан вращался вручную, а рупор с иглой двигались вдоль направляющей, нарезая канавки. Процесс воспроизведения происходил в обратном порядке.

Томас Эдисон получил патент на свой фонограф в феврале 1978 года. Устройство получило широчайшую огласку, был огромный резонанс в обществе. Эдисон очень любил свой аппарат, но именно это и не дало ему возможности применить идею в другом устройстве. Он зарегистрировал порядка 100 патентов по его усовершенствованию, но не посмотрел шире на проблему. Фонограф был неудобен, качество записи неважным, а длительность фонограммы невелика. Кроме того, тиражировать записи было практически невозможно, а срок службы музыкальных цилиндров был небольшим.

Этой ситуацией воспользовался американский же изобретатель, выходец из Германии Эмиль Берлинер. Именно он реализовал похороненную идею Шарля Кро (не зная о ней) – запись не на цилиндр, а на плоский диск. Свое устройство Берлинер назвал граммофон. Поначалу использовался стеклянный диск, покрытый сажей, затем был придуман цинковый диск с восковым покрытием, на нем процарапывались иридиевой иглой бороздки, а потом осуществлялось травление кислотой. После удаления воска получалась весьма прочная пластинка, имеющая довольно большой срок службы.

Но самая главная заслуга Эмиля Берлинера состоит в том, что он понял необходимость тиражирование носителей. Именно он начал изготавливать матрицы, а затем штамповались пластинки из специального состава. Изобретатель пробовал разные компоненты, и в результате родилась смесь из шеллака, шпата и сажи. Такие пластинки оказались довольно качественными и долговечными, выпускались вплоть до 1946 года.

Берлинер постоянно совершенствовал свои граммофоны, пока французы не взяли реванш. В 1907 году Гильон Кеммлер решил избавиться от громоздкого рупора. Он его значительно уменьшил, изменил форму и спрятал в корпус. Так появился патефон. Эти устройства в силу своей относительной мобильности вытеснили граммофоны и довольно долго, вплоть до 60-х годов находились в массовой эксплуатации.

Пластинки также совершенствовались. Благодаря использованию в качестве материала винилита (полихлорвинила) звук стал намного качественнее, скорость вращения была снижена с 78 об/мин до 33 об/мин. Соответственно на одной пластинке можно было поместить не 2 композиции, а целый альбом. К концу своего массового применения в 80-х годах они стали образцом качества звучания музыки. Да и сейчас, в век цифрового звука, виниловые пластинки остались особо почитаемыми в узком кругу аудиогурманов. Именно на виниле (дисках LP) звук записывается безо всяких преобразований, в своем первозданном виде.

Почти параллельно с грамзаписью появился и развивался магнитный метод записи звука. Еще в 1888 году американец Оберлайн Смит под впечатлением от посещения лаборатории Томаса Эдисона задумался об альтернативном способе звукозаписи. Он теоретически обосновал такую возможность. Однако реально действующий аппарат построил датчанин Вальдемар Поульсен в 1896 году. Запись осуществлялась на проволоку, которая наматывалась на бобины.

Такой носитель был не очень практичен, и вот в 1925 году в СССР была запатентована гибкая лента, осыпанная металлическим опилками на клеевой основе. Направление исследований было верное, однако оно не получило развития. Магнитная лента в современном понимании была запатентована Фрицом Пфлеймером в Германии в 1927 году. А уже в 1934 году компания BASF начинает выпуск магнитной ленты для широкого применения.

Магнитная запись открывала новые горизонты. В отличие от грамзаписи, запись звука на магнитную ленту был довольно несложным занятием и мог осуществляться вне специальных лабораторий. Правда, качество записи первых магнитофонов было похуже граммофонной, пока не был предложен и внедрен принцип высокочастотного подмагничивания ленты. После его совершенствования и активного внедрения в конце 30-х, начале 40-х годов, магнитофоны стали активно вторгаться в жизнь в качестве профессиональных и бытовых устройств звукозаписи.

Но в области звуковоспроизведения бал правила именно грамзапись. И только с совершенствованием магнитофонов и магнитной пленки в 70-х годах грампластинки начали сдавать позиции.

Кроме того, именно в 1979 году появился оптический (лазерный) компакт-диск, который произвел революцию. Преподносимые преимущества в отсутствии шумов, впечатляющей долговечности, бесконтактном способе чтения, компактности почти полностью уничтожили производство грампластинок и соответствующей звуковоспроизводящей аппаратуры. Преимущества оказались не столь очевидными. Оптические диски тоже царапаются, срок службы не вечен, а качество звука отнюдь не лучше, чем на виниловых пластинках.

Но цифровую революцию уже было не остановить. Более технологичное производство, компактность воспроизводящих устройств, достаточное для большинства людей качество звука сделали свое дело. С развитием цифровой электроники появилась возможность хранения звука и на других носителях. Важной особенностью цифрового звука является возможность оперирования как с массивами цифровых данных. Его можно сжимать методами цифровой компрессии, передавать без искажений по сетям связи, легко переносить с одного носителя на другой. Преимущества конечно очевидны.

Кроме того, методы оцифровки постоянно совершенствуются, появляются новые носители высококачественного звука, например DVD-audio, SACD. Музыкальные композиции на таких носителях уже не уступают виниловому звуку, а может, и превосходят его. А с развитием высокоскоростного Интернета в глобальном масштабе, особенно беспроводного, вполне возможен сценарий постепенно отмирания физических носителей аудио и другого мультимедийного контента.

История звукозаписи. Пять эпох звучания.

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.