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 100130 граммов. Под таким грузом игла стачивалась, проиграв всего лишь одну пластинку.
Через некоторое время адаптеры, подсоединенные к иглам, сбросили вес и стали вначале электромагнитными, потом пьезокристаллическими и пьезокерамическими и наконец опять электромагнитными, но уже с нагрузкой на иглу, измеряемую не десятками, а единицами граммов. И к 1939 году появились сапфировые иглы, выдерживающие до 2 000 проигрываний.
С изобретением микрофонов и усилителей электрических сигналов качество записи значительно улучшилось: нелинейные искажения уменьшились, а частотный диапазон увеличился (со 1504 000 до 5010 000 Гц). Кроме того, микрофон вместе с усилителем сделали сам процесс звукозаписи более удобным.
В 1948 году, спасаясь от растущей конкуренции со стороны магнитофонов, фирма грамзаписи «Колумбия» разработала виниловую «долгоиграющую» пластинку. Новый материал позволил уменьшить размер канавок, тем самым уплотнив запись. Скорость вращения новых пластинок была 33 целых и 1/3 оборота/мин, что позволяло делать 30-минутные записи на каждой стороне пластинки. Верхняя граница частот возросла до 16 000 Гц. К 1951 году время звучания увеличилось еще на 30% благодаря применению переменного шага грамзаписи.
Но все эти улучшения не останавливали разработчиков, им хотелось новых качественных изменений, например, сделать на пластинке стереозапись. Первые подобные идеи появились еще в начале века. Предлагалось совмещать глубинный и поперечный способы записи. В 1931 году англичанин Блюмлейн описал возможность записи двойного сигнала на одной дорожке, но реализовать технически этот проект не удалось. И лишь в 1958 году наконец-то придумали способ записи на двух сторонах канавки под углом 45° к поверхности пластинки. В последующие годы на пластинку сумели записать четырехканальный звук, довели диапазон частот до ультразвука и уменьшили скорость вращения до 8 оборотов в минуту. Но все эти качественные усовершенствования оказались уже несвоевременными и не смогли спасти грамзапись от наступления принципиально новых технологий.
Основанная Эмилем Берлинером компания US Gramophone Company в первый же год изготовила и продала 1 000 устройств с ручным и электрическим приводом и 25 тыс. записей к ним. Новаторство Берлинера не ограничивалось только технической стороной вопроса, не менее прогрессивным оказалось и его предложение выплачивать исполнителям гонорар за участие в записи.
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 56-кратном сжатии информации, то есть качество записи как бы ухудшалось в те самые 56 раз. Однако не стоит огорчаться: наше ухо, оказывается, настолько неважный звуковой анализатор, что результатов такой компрессии оно просто не замечает, так как способно воспринимать звуковую информацию лишь в определенных частотных и временных границах.
Для удобства хранения и защиты от небрежного обращения мини-диски помещались в пластиковые кассеты. Считывание производилось через маленькое окошко, открывавшееся только в дисководе (аналогично устроены компьютерные 3,5-дюймовые дискеты). Правда, несмотря на все многочисленные достоинства мини-дисков, сейчас многие специалисты называют их тупиковой веткой. Однако разработчики SONY имеют полное право с ними не соглашаться, и появление на рынке в 2004 году Hi-MD дисков с объемом 1Гб, то есть с 45 часами сжатой в формате ATRAC музыки, еще раз подтверждает живучесть и адаптируемость магнитооптических технологий. При этом новые плееры на старые диски пишут почти в два раза больше мегабайт, чем прежние, и позволяют использовать MD-диски как «простые компьютерные дискеты» с очень хорошей емкостью.
Оптическим CD- и DVD-дискам удалось соединить несоединимое они массово тиражируются путем банальной горячей штамповки и легко записываются в домашних условиях! Понятно, что физически это совершенно разные диски и процессы, однако с потребительской точки зрения это по сути один и тот же тип носителя информации.
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 3035% меньше места, чем MP3, а качество звучания при этом гораздо лучше. О массовом переходе на VQF пока речь не идет, слишком велико распространение MP3, но ситуация может измениться. Есть и закрытые корпоративные форматы типа ATRAC фирмы SONY.
Что же касается CD, то ему на смену приходит DVD. По своей сути это тот же компакт-диск, только существенно улучшенный: более емкий и быстрый. Сегодня на DVD в основном записывают видео, а не файлы данных или звук. Однако все чаще вместо традиционных DVD-плееров, которые совсем недавно казались недосягаемыми, домашние кинотеатры оснащают пишущими DVD-плеерами, более того некоторые производители готовятся пойти до конца и полностью заменить ими устройства типа CD-RW.
Будущее звукозаписи на ближайший 30-летний период связывают с дальнейшим развитием цифровых оптических методов. И если сегодня на стандартный односторонний диск умещается 4,7 Гб фильмов или музыки, то к 2010 году на такой же по виду болванке обещают разместить уже 1,5 Тб информации. Увеличение емкости блестящей пластмассовой пластинки достигается путем уменьшения размера одного бита информации и увеличения количества информационных слоев внутри диска. Причем в первых CD использовались, как известно, инфракрасные лазеры, а новое поколение BluRay-дисков работает уже с голубыми полупроводниковыми лазерами. Так что сегодня можно вполне определенно сказать, что очень скоро на один диск можно будет записать столько музыки, что и века не хватит, чтобы ее прослушать.
Проблемы копирайта это неотъемлемое свойство любого цивилизованного общества. И появление цифровых методов записи не могло не обидеть обладателей эксклюзивных прав на интеллектуальную собственность в виде фонограмм. Все, что записано в цифре, может быть неограниченное число раз скопировано. Борьба звукозаписывающих фирм с легким, дешевым и точным копированием их продукции идет весьма активно.
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$, альбома 1012$, а покупка CD обойдется в 1024$.
В 2002 году объем продаж CD составил 32 млрд. долларов. Всего в мире было продано на 2003 год приблизительно 229 млн. легальных дисков и 640 млн. пиратских.
В 2001-м первый раз продажи легальных CD упали на 5%, в следующем году уже на 15%.
С 1999 по 2003 год продажи CD в США упали на 25% в пользу MP3, в том числе и бесплатно скачанных.
В 1996 году в России диски изготавливались на двух заводах, к 2003 году уже на 33. Сейчас страна производит 342 млн. CD и 28 млн. DVD, при этом в 2003 году было продано только 30 млн. легальных дисков.
В России наибольшее количество пустых мини-дисков, 750 тыс., было куплено в 2000 году. К концу XX века в России 5 млн. семей, это 10% населения, имели CD-проигрыватели. В 2002 году в России было продано около 1012 тыс. флэш-карт.
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.
 |
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 от начала и до наших дней
От цилиндра к пластинке
Любопытно, что первые устройства записи и воспроизведения звука были схожи с механизмами музыкальных шкатулок. И в тех, и в других использовался валик (цилиндр), а затем и диск, который, вращаясь, делал возможным звуковое воспроизведение.
Однако началось все даже не с музыкальных шкатулок, а с… европейских колокольных перезвонов. Здесь, а именно во фландрийском городе Мелехен, с XIV века научились отливать хроматически настроенные колокола. Собранные вместе, они соединялись с помощью проволочной трансмиссии с клавиатурой наподобие органной и такая музыкальная конструкция называлась карильон. Кстати, по-французски Мелехен звучит как Малин - вот откуда пошло выражение "малиновый звон".
Человеческая мысль не стояла на месте, и очень скоро карильоны стали оборудовать уже упоминавшимися цилиндрами, на поверхности которых в определенном порядке располагались штифты. Эти штифты цепляли либо молоточки, которые били по колоколам, либо - языки колоколов. В конце XVIII века валик с выступами стал применяться в более миниатюрных устройствах - музыкальных шкатулках, где вместо колоколов стали использовать хроматически настроенные гребни с металлическими пластинами. В XIX веке центром по производству музыкальных шкатулок с часовым механизмом стала Швейцария. А в 1870 году один немецкий изобретатель и вовсе решил использовать вместо валика диск, положив начало широкой популярности шкатулок со сменными дисками.
Музыкальная шкатулка со сменным диском.
Однако самые различные механические музыкальные механизмы (шкатулки, табакерки, часы, оркестрионы и т.п.) не были способны дать человечеству главного - сделать возможным воспроизведение человеческого голоса. За эту задачу во второй половине XIX века взялись лучшие умы Старого и Нового света, и в этой заочной гонке победил американец Томас Алва Эдисон (Thomas Alva Edison).
Однако здесь нельзя не вспомнить француза Шарля Кро (Charles Cros), который также был человеком талантливым и разносторонне одаренным. Он занимался (и не без успеха) литературой, автоматическим телеграфом, проблемами цветной фотографии и даже "возможными связями с планетами". 30 апреля 1877 года Кро подал во Французскую Академию наук описание аппарата для записи и воспроизведения речи - "палефона". Француз предлагал использовать не только "валик", но и "диск со спиральной записью". Только вот спонсоров для своего изобретения Кро не нашел.
Совсем по-другому развивались события по ту сторону океана. Сам Эдисон так описывал тот момент, когда его посетила поистине гениальная мысль: "Однажды, когда я еще работал над улучшением телефона, я как-то запел над диафрагмой телефона, к которой была припаяна стальная игла. Благодаря дрожанию пластинки игла уколола мне палец, и это заставило меня задуматься. Если бы можно было записать эти колебания иглы, а потом снова провести иглой по такой записи, почему бы пластинке не заговорить?"
По своему обыкновению, Эдисон не стал медлить, а приступил к созданию невиданного дотоле устройства. В том же 1877 году, когда Шарль Кро описал свой "палефон", Эдисон отдал своему механику Джону Крузи чертеж довольно простого устройства, сборку которого он оценил в 18 долларов. Однако собранный аппарат стал первой в мире "говорящей машиной" - Эдисон громко пропел в рожок популярную английскую детскую песенку: "У Мэри был барашек" ("Marie had a little lamb"), а устройство воспроизвело "услышанное", хотя и с большими помехами.
Фонограф.
Принцип действия фонографа, так окрестил Эдисон свое детище, базировался на передаче звуковых колебаний голоса на поверхность вращающегося цилиндра, покрытого оловянной фольгой. Колебания наносились острием стальной иглы, один конец которой был соединен со стальной мембраной, улавливающей звуки. Цилиндр необходимо было вращать вручную с частотой один оборот в секунду.
Работа с фонографом началась 18 июля 1877 года, так записано в книге лабораторных записей Эдисона. 24 декабря была подана патентная заявка, а 19 февраля 1878 года Эдисон получил патент под номером 200521.
Сказать, что фонограф произвел международный фурор - значит не сказать ничего. Однако конструкция фонографа не позволяла получить качественного воспроизведения, хотя сам Эдисон многие годы после создания первого фонографа вносил в устройство усовершенствования. Возможно, Эдисону нужно было бы сосредоточиться на создании (или модернизации) иных аппаратов звукозаписи, ибо фонограф (как и графофон разработки Белла (Bell) и Тайнтера (Taynter) был тупиковой ветвью в развитии индустрии записи/воспроизведения звука. Однако Эдисон слишком любил свой фонограф за его уникальность, потому присутствием в нашей жизни более удобных аудионосителей мы обязаны американскому изобретателю немецкого происхождения - Эмилю Берлинеру (Emile Berliner), безмерно раздвинувшему горизонты звукозаписи. Конечно, Берлинер не изобрел современные CD, но именно он в 1887 году получил патент на изобретение граммофона, в котором в качестве аудионосителя использовались пластинки.
Граммофон.
Берлинер перебрался в США в 1870 году, где, между прочим, получил работу в телефонной компании Александра Белла и запатентовал угольный микрофон. Хорошо знакомый с устройством и фонографа, и графофона, он, тем не менее, обращается к идее использования диска, которая, как мы уже знаем, была "успешно" похоронена Французской Академией наук. В аппарате, названном граммофоном, Берлинер использовал стеклянный диск, покрытый сажей, на который осуществлялась поперечная запись. 26 сентября 1887 года Берлинер получил на граммофон патент, а 16 мая следующего года продемонстрировал устройство во Франклиновском институте в Филадельфии.
Очень скоро Берлинер отказывается от диска с сажей и прибегает к методу кислотного травления. Диск теперь брался цинковый, покрытый тонким слоем воска. Запись процарапывалась иридиевым острием, после чего диск подвергали травлению в 25% хромовой кислоте. Менее чем через полчаса появлялись канавки глубиной около 0,1 мм, затем диск отмывали от кислоты и использовали по назначению.
Заслуга Берлинера состояла также и в том, что он осознал необходимость копирования записи с оригинала (матрицы). Возможность тиражирования аудиозаписей - краеугольный камень всей современной звукозаписывающей индустрии. В этом направлении Берлинер работал очень упорно. Сначала, в 1888 году, он создает первую грампластинку-копию из целлулоида Хиата, которая ныне находится в Национальной библиотеке Вашингтона. Но целлулоидные диски плохо хранились и быстро изнашивались, потому Берлинер пробует другие материалы, в частности, стекло, бакелит и эбонит. В 1896 году Берлинер применяет в пластинке смесь шеллака, шпата и сажи. Шеллачную массу и процесс прессования грампластинок для Берлинера разработал Луи Розенталь (Louis Rosenthal) из Франкфурта. На сей раз качество удовлетворило изобретателя, и подобная шеллачная масса использовалась для создания грампластинок до 1946 года.
Поразительно, но шеллак являлся застывшей смолой органического происхождения, в образовании которой принимают участие насекомые семейства лаковых червецов. Но даже шеллачная масса была далека от совершенства: грампластинки из нее получались тяжелыми, хрупкими и толстыми.
Одновременно с этим Берлинер усердно трудился над совершенствованием граммофонов, понимая, что необходимо увеличивать число любителей грамзаписи и, тем самым, рынок сбыта. В 1897 году Берлинер и Элдридж Джонсон (Eldridge Jonson) открыли в США первую в мире фабрику по производству грампластинок и граммофонов - "Victor Talking Machine Co.". Затем, в Великобритании, Берлинер создает компанию "E. Berliner"s Gramophone Co." Уже к началу 1902 года компании предприимчивого изобретателя реализовали свыше четырех миллионов грампластинок!
Патефон.
Прогресс не обошел и Россию - в 1902 году на оборудовании фирмы Берлинера было сделано восемь первых записей легендарного русского певца Федора Шаляпина.
Однако и граммофон не избежал коренной модернизации - в 1907 году служащий французской фирмы "Патэ" Гильон Кеммлер (Kemmler) решил размещать громоздкий рупор внутри граммофона. Новые аппараты стали называться "патефонами" (по названию фирмы-производителя) и заметно облегчали свою переноску. Впоследствии (начиная с 50-х годов ХХ века) патефоны были вытеснены более совершенными электропроигрывателями, на которых проигрывались легкие и практичные виниловые диски.
Виниловые пластинки изготавливались из полимерного материала винилит (в СССР - из полихлорвинила). Скорость проигрывания снизилась с 78 до 33 1/3 оборотов в минуту, а длительность звучания - до получаса для одной стороны. Данный стандарт стал самым популярным, хотя широкое хождение имели пластинки других форматов, в частности, со скоростью вращения 45 оборотов в минуту (так называемые сорокопятки).
Магнитная запись как альтернатива
Возможность преобразования акустических колебаний в электромагнитные была доказана Оберлином Смитом (Oberlin Smith), изложившим принцип магнитной записи на стальную проволоку в 1888 году. Здесь также не обошлось без Томаса Эдисона, ибо на эксперименты с магнитной записью Смита вдохновило посещение знаменитой лаборатории Эдисона.
Но только в 1896 году датский инженер Вальдемар Поульсен (Valdemar Poulsen) сумел создать работоспособное устройство, названное телеграфон. В качестве носителя выступала стальная проволока. Патент на телеграфон был выдан Поульсену в 1898 году.
Телеграфон.
Основополагающий принцип аналоговой записи звука путем намагничивания носителя с тех пор остался неизменным. На записывающую головку, вдоль которой на постоянной скорости проходит носитель (позднее им стала более удобная лента), подается сигнал с усилителя, в итоге носитель намагничивается в соответствии со звуковым сигналом. При воспроизведении носитель проходит уже вдоль воспроизводящей головки, индуцируя в ней слабый электрический сигнал, который, усиливаясь, поступает в динамик.
Магнитная пленка была запатентована в Германии Фрицем Пфлеймером (Fritz Pfleumer) в середине 20-х годов прошлого века. Поначалу лента изготавливалась на бумажной основе, а впоследствии - на полимерной. В середине 30-х годов ХХ века немецкая фирма BASF наладила серийный выпуск магнитофонной ленты, создававшейся из порошка карбонильного железа либо из магнетита на диацетатной основе.
Примерно в то же время фирма AEG запустила в производство студийный аппарат магнитной записи для радиовещания. Устройство назвали "магнетофон", в русском языке оно преобразовалось в "магнитофон".
Принцип "высокочастотного подмагничивания" (когда в записываемый сигнал добавляется высокочастотная составляющая) предложили в 1940 году немецкие инженеры Браунмюль (Braunmull) и Вебер (Weber) - это дало значительное улучшение качества звука.
Бобинные магнитофоны стали использоваться с 30-х годов прошлого века. В конце 50-х появились картриджи, но все же наибольшую популярность снискали компактные и удобные кассетные магнитофоны. Первый "кассетник" был создан голландской фирмой Philips в 1961 году. Пиком развития магнитофонов стоит считать появление плееров Sony марки "Walkman" в 1979 году. Эти маленькие устройства без возможности записи произвели фурор, ибо теперь любимую музыку можно было слушать на ходу, занимаясь спортом и т.п. Кроме того, человек с плеером не мешал окружающим, ибо слушал аудиозаписи в наушниках. Позднее появились плееры с возможностью записи.
Цифровое нашествие
Стремительное развитие в конце 70-х годов ХХ века компьютерных технологий привело к появлению возможности хранения и считывания любой информации в цифровом виде с соответствующих носителей. И здесь развитие уже цифровой аудиозаписи пошло двумя путями. Вначале появился и получил широчайшее распространение компакт-диск. Позднее, с появлением вместительных жестких дисков, в массы пошли программы-плееры, которые воспроизводили сжатые аудиозаписи. В итоге, развитие флэш-технологий в начале ХХI века привело к тому, что уже компакт-диски (имеется в виду формат Audio-CD) оказались под угрозой забвения, как это произошло с пластинками и кассетами. 
Cтремительно устаревающий Audio-CD.
Однако вернемся в 1979 год, когда компании Philips и Sony "сообразили" на двоих производство лазерных дисков. Sony, кстати, привнесла свой метод кодирования сигнала - PCM (Pulse Code Modulation) который использовался в цифровых магнитофонах. Последние обозначались аббревиатурой DAT (Digital Audio Tape) и применялись для профессиональной студийной звукозаписи. Массовое производство компакт-дисков стартовало в 1982 году в ФРГ.
Постепенно оптические диски перестают быть исключительно носителями аудиозаписей. Появляются CD-ROM, а затем CD-R и CD-RW, где уже можно было хранить любую цифровую информацию. На CD-R ее можно было записывать однократно, а на CD-RW - записывать и многократно перезаписывать с помощью соответствующих приводов.
Информация на компакт-диске записывается в виде спиральной дорожки из "питов" (углублений), выдавленных на поликарбонатной подложке. Считывание/запись данных осуществляется с помощью лазерного луча.
Алгоритмы сжатия информации помогли существенно уменьшить размер цифровых аудиофайлов без особых потерь для человеческого слухового восприятия. Наибольшее распространение получил формат МР3, и теперь МР3-плеерами именуют все компактные проигрыватели цифровой музыки, хотя они, безусловно, поддерживают и другие форматы, в частности, тоже довольно популярные WMA и OGG.
Формат MP3 (сокращение от англ. MPEG-1/2/2.5 Layer 3) также поддерживается любыми современными моделями музыкальных центров и DVD-плееров. В нем применен алгоритм сжатия с потерями, которые несущественны для восприятия ухом человека. Размер MP3-файла со средним битрейтом 128 кбит/с по размеру примерно равен 1/10 от оригинального файла формата Audio-CD.
Формат MP3 был разработан рабочей группой института Фраунгофера, руководимой Карлхайнцем Бранденбургом (Karlheinz Brandenburg) в сотрудничестве с AT&T Bell Labs и Thomson.
В основу MP3 положили экспериментальный кодек ASPEC (Adaptive Spectral Perceptual Entropy Coding). Программа L3Enc стала первым кодировщиком в формат MP3 (выпущена летом 1994 года), а первым программным MP3-плеером - Winplay3 (1995 год).
И все-таки они вертятся…
МР3-плеер… один из многих.
Возможность закачки на компьютер либо плеер очень большого количества цифровых треков, их быстрая сортировка, удаление и повторная запись сделали сжатую цифровую музыку массовым явлением, бороться с которым не под силу даже гигантам звуковой индустрии, не первый год терпящим убытки от падения спроса на Audio-CD. И все же, несмотря на то, что бобины и кассеты уже стали достоянием прошлого, будущее оптических дисков как носителей выглядит крайне перспективным. Да, в корне изменились технологии, но диски и сегодня, как и более ста лет назад, крутятся для того, чтобы порадовать людей очередным музыкальным творением. Принцип спиральной записи отлично действует и поныне.
За каких-то 100 с небольшим лет человечество прошло дорогу от фонографа к компакт-диску. Это было увлекательное путешествие, во время которого неоднократно появлялись новые, более совершенные устройства записи/воспроизведения звука.
От цилиндра к пластинке
Любопытно, что первые устройства записи и воспроизведения звука были схожи с механизмами музыкальных шкатулок. И в тех, и в других использовался валик (цилиндр), а затем и диск, который, вращаясь, делал возможным звуковое воспроизведение. Однако началось все даже не с музыкальных шкатулок, а с… европейских колокольных перезвонов. Здесь, а именно во фландрийском городе Мелехен, с XIV века научились отливать хроматически настроенные колокола. Собранные вместе, они соединялись с помощью проволочной трансмиссии с клавиатурой наподобие органной и такая музыкальная конструкция называлась карильон. Кстати, по-французски Мелехен звучит как Малин - вот откуда пошло выражение "малиновый звон". Человеческая мысль не стояла на месте, и очень скоро карильоны стали оборудовать уже упоминавшимися цилиндрами, на поверхности которых в определенном порядке располагались штифты. Эти штифты цепляли либо молоточки, которые били по колоколам, либо - языки колоколов. В конце XVIII века валик с выступами стал применяться в более миниатюрных устройствах - музыкальных шкатулках, где вместо колоколов стали использовать хроматически настроенные гребни с металлическими пластинами. В XIX веке центром по производству музыкальных шкатулок с часовым механизмом стала Швейцария. А в 1870 году один немецкий изобретатель и вовсе решил использовать вместо валика диск, положив начало широкой популярности шкатулок со сменными дисками.Музыкальная шкатулка со сменным диском.
Однако самые различные механические музыкальные механизмы (шкатулки, табакерки, часы, оркестрионы и т.п.) не были способны дать человечеству главного - сделать возможным воспроизведение человеческого голоса. За эту задачу во второй половине XIX века взялись лучшие умы Старого и Нового света, и в этой заочной гонке победил американец Томас Алва Эдисон (Thomas Alva Edison). Однако здесь нельзя не вспомнить француза Шарля Кро (Charles Cros), который также был человеком талантливым и разносторонне одаренным. Он занимался (и не без успеха) литературой, автоматическим телеграфом, проблемами цветной фотографии и даже "возможными связями с планетами". 30 апреля 1877 года Кро подал во Французскую Академию наук описание аппарата для записи и воспроизведения речи - "палефона". Француз предлагал использовать не только "валик", но и "диск со спиральной записью". Только вот спонсоров для своего изобретения Кро не нашел. Совсем по-другому развивались события по ту сторону океана. Сам Эдисон так описывал тот момент, когда его посетила поистине гениальная мысль: "Однажды, когда я еще работал над улучшением телефона, я как-то запел над диафрагмой телефона, к которой была припаяна стальная игла. Благодаря дрожанию пластинки игла уколола мне палец, и это заставило меня задуматься. Если бы можно было записать эти колебания иглы, а потом снова провести иглой по такой записи, почему бы пластинке не заговорить?" По своему обыкновению, Эдисон не стал медлить, а приступил к созданию невиданного дотоле устройства. В том же 1877 году, когда Шарль Кро описал свой "палефон", Эдисон отдал своему механику Джону Крузи чертеж довольно простого устройства, сборку которого он оценил в 18 долларов. Однако собранный аппарат стал первой в мире "говорящей машиной" - Эдисон громко пропел в рожок популярную английскую детскую песенку: "У Мэри был барашек" ("Marie had a little lamb"), а устройство воспроизвело "услышанное", хотя и с большими помехами.
Фонограф.
Принцип действия фонографа, так окрестил Эдисон свое детище, базировался на передаче звуковых колебаний голоса на поверхность вращающегося цилиндра, покрытого оловянной фольгой. Колебания наносились острием стальной иглы, один конец которой был соединен со стальной мембраной, улавливающей звуки. Цилиндр необходимо было вращать вручную с частотой один оборот в секунду. Работа с фонографом началась 18 июля 1877 года, так записано в книге лабораторных записей Эдисона. 24 декабря была подана патентная заявка, а 19 февраля 1878 года Эдисон получил патент под номером 200521. Сказать, что фонограф произвел международный фурор - значит не сказать ничего. Однако конструкция фонографа не позволяла получить качественного воспроизведения, хотя сам Эдисон многие годы после создания первого фонографа вносил в устройство усовершенствования. Возможно, Эдисону нужно было бы сосредоточиться на создании (или модернизации) иных аппаратов звукозаписи, ибо фонограф (как и графофон разработки Белла (Bell) и Тайнтера (Taynter) был тупиковой ветвью в развитии индустрии записи/воспроизведения звука. Однако Эдисон слишком любил свой фонограф за его уникальность, потому присутствием в нашей жизни более удобных аудионосителей мы обязаны американскому изобретателю немецкого происхождения - Эмилю Берлинеру (Emile Berliner), безмерно раздвинувшему горизонты звукозаписи. Конечно, Берлинер не изобрел современные CD, но именно он в 1887 году получил патент на изобретение граммофона, в котором в качестве аудионосителя использовались пластинки.
Граммофон.
Берлинер перебрался в США в 1870 году, где, между прочим, получил работу в телефонной компании Александра Белла и запатентовал угольный микрофон. Хорошо знакомый с устройством и фонографа, и графофона, он, тем не менее, обращается к идее использования диска, которая, как мы уже знаем, была "успешно" похоронена Французской Академией наук. В аппарате, названном граммофоном, Берлинер использовал стеклянный диск, покрытый сажей, на который осуществлялась поперечная запись. 26 сентября 1887 года Берлинер получил на граммофон патент, а 16 мая следующего года продемонстрировал устройство во Франклиновском институте в Филадельфии. Очень скоро Берлинер отказывается от диска с сажей и прибегает к методу кислотного травления. Диск теперь брался цинковый, покрытый тонким слоем воска. Запись процарапывалась иридиевым острием, после чего диск подвергали травлению в 25% хромовой кислоте. Менее чем через полчаса появлялись канавки глубиной около 0,1 мм, затем диск отмывали от кислоты и использовали по назначению. Заслуга Берлинера состояла также и в том, что он осознал необходимость копирования записи с оригинала (матрицы). Возможность тиражирования аудиозаписей - краеугольный камень всей современной звукозаписывающей индустрии. В этом направлении Берлинер работал очень упорно. Сначала, в 1888 году, он создает первую грампластинку-копию из целлулоида Хиата, которая ныне находится в Национальной библиотеке Вашингтона. Но целлулоидные диски плохо хранились и быстро изнашивались, потому Берлинер пробует другие материалы, в частности, стекло, бакелит и эбонит. В 1896 году Берлинер применяет в пластинке смесь шеллака, шпата и сажи. Шеллачную массу и процесс прессования грампластинок для Берлинера разработал Луи Розенталь (Louis Rosenthal) из Франкфурта. На сей раз качество удовлетворило изобретателя, и подобная шеллачная масса использовалась для создания грампластинок до 1946 года. Поразительно, но шеллак являлся застывшей смолой органического происхождения, в образовании которой принимают участие насекомые семейства лаковых червецов. Но даже шеллачная масса была далека от совершенства: грампластинки из нее получались тяжелыми, хрупкими и толстыми. Одновременно с этим Берлинер усердно трудился над совершенствованием граммофонов, понимая, что необходимо увеличивать число любителей грамзаписи и, тем самым, рынок сбыта. В 1897 году Берлинер и Элдридж Джонсон (Eldridge Jonson) открыли в США первую в мире фабрику по производству грампластинок и граммофонов - "Victor Talking Machine Co.". Затем, в Великобритании, Берлинер создает компанию "E. Berliner"s Gramophone Co." Уже к началу 1902 года компании предприимчивого изобретателя реализовали свыше четырех миллионов грампластинок!
Патефон.
Прогресс не обошел и Россию - в 1902 году на оборудовании фирмы Берлинера было сделано восемь первых записей легендарного русского певца Федора Шаляпина. Однако и граммофон не избежал коренной модернизации - в 1907 году служащий французской фирмы "Патэ" Гильон Кеммлер (Kemmler) решил размещать громоздкий рупор внутри граммофона. Новые аппараты стали называться "патефонами" (по названию фирмы-производителя) и заметно облегчали свою переноску. Впоследствии (начиная с 50-х годов ХХ века) патефоны были вытеснены более совершенными электропроигрывателями, на которых проигрывались легкие и практичные виниловые диски. Виниловые пластинки изготавливались из полимерного материала винилит (в СССР - из полихлорвинила). Скорость проигрывания снизилась с 78 до 33 1/3 оборотов в минуту, а длительность звучания - до получаса для одной стороны. Данный стандарт стал самым популярным, хотя широкое хождение имели пластинки других форматов, в частности, со скоростью вращения 45 оборотов в минуту (так называемые сорокопятки).
Магнитная запись как альтернатива
Возможность преобразования акустических колебаний в электромагнитные была доказана Оберлином Смитом (Oberlin Smith), изложившим принцип магнитной записи на стальную проволоку в 1888 году. Здесь также не обошлось без Томаса Эдисона, ибо на эксперименты с магнитной записью Смита вдохновило посещение знаменитой лаборатории Эдисона. Но только в 1896 году датский инженер Вальдемар Поульсен (Valdemar Poulsen) сумел создать работоспособное устройство, названное телеграфон. В качестве носителя выступала стальная проволока. Патент на телеграфон был выдан Поульсену в 1898 году.Телеграфон.
Основополагающий принцип аналоговой записи звука путем намагничивания носителя с тех пор остался неизменным. На записывающую головку, вдоль которой на постоянной скорости проходит носитель (позднее им стала более удобная лента), подается сигнал с усилителя, в итоге носитель намагничивается в соответствии со звуковым сигналом. При воспроизведении носитель проходит уже вдоль воспроизводящей головки, индуцируя в ней слабый электрический сигнал, который, усиливаясь, поступает в динамик. Магнитная пленка была запатентована в Германии Фрицем Пфлеймером (Fritz Pfleumer) в середине 20-х годов прошлого века. Поначалу лента изготавливалась на бумажной основе, а впоследствии - на полимерной. В середине 30-х годов ХХ века немецкая фирма BASF наладила серийный выпуск магнитофонной ленты, создававшейся из порошка карбонильного железа либо из магнетита на диацетатной основе. Примерно в то же время фирма AEG запустила в производство студийный аппарат магнитной записи для радиовещания. Устройство назвали "магнетофон", в русском языке оно преобразовалось в "магнитофон". Принцип "высокочастотного подмагничивания" (когда в записываемый сигнал добавляется высокочастотная составляющая) предложили в 1940 году немецкие инженеры Браунмюль (Braunmull) и Вебер (Weber) - это дало значительное улучшение качества звука.
Первый кассетный плеер "Walkman".
Бобинные магнитофоны стали использоваться с 30-х годов прошлого века. В конце 50-х появились картриджи, но все же наибольшую популярность снискали компактные и удобные кассетные магнитофоны. Первый "кассетник" был создан голландской фирмой Philips в 1961 году. Пиком развития магнитофонов стоит считать появление плееров Sony марки "Walkman" в 1979 году. Эти маленькие устройства без возможности записи произвели фурор, ибо теперь любимую музыку можно было слушать на ходу, занимаясь спортом и т.п. Кроме того, человек с плеером не мешал окружающим, ибо слушал аудиозаписи в наушниках. Позднее появились плееры с возможностью записи.
Цифровое нашествие
Стремительное развитие в конце 70-х годов ХХ века компьютерных технологий привело к появлению возможности хранения и считывания любой информации в цифровом виде с соответствующих носителей. И здесь развитие уже цифровой аудиозаписи пошло двумя путями. Вначале появился и получил широчайшее распространение компакт-диск. Позднее, с появлением вместительных жестких дисков, в массы пошли программы-плееры, которые воспроизводили сжатые аудиозаписи. В итоге, развитие флэш-технологий в начале ХХI века привело к тому, что уже компакт-диски (имеется в виду формат Audio-CD) оказались под угрозой забвения, как это произошло с пластинками и кассетами.Cтремительно устаревающий Audio-CD.
Однако вернемся в 1979 год, когда компании Philips и Sony "сообразили" на двоих производство лазерных дисков. Sony, кстати, привнесла свой метод кодирования сигнала - PCM (Pulse Code Modulation) который использовался в цифровых магнитофонах. Последние обозначались аббревиатурой DAT (Digital Audio Tape) и применялись для профессиональной студийной звукозаписи. Массовое производство компакт-дисков стартовало в 1982 году в ФРГ. Постепенно оптические диски перестают быть исключительно носителями аудиозаписей. Появляются CD-ROM, а затем CD-R и CD-RW, где уже можно было хранить любую цифровую информацию. На CD-R ее можно было записывать однократно, а на CD-RW - записывать и многократно перезаписывать с помощью соответствующих приводов. Информация на компакт-диске записывается в виде спиральной дорожки из "питов" (углублений), выдавленных на поликарбонатной подложке. Считывание/запись данных осуществляется с помощью лазерного луча. Алгоритмы сжатия информации помогли существенно уменьшить размер цифровых аудиофайлов без особых потерь для человеческого слухового восприятия. Наибольшее распространение получил формат МР3, и теперь МР3-плеерами именуют все компактные проигрыватели цифровой музыки, хотя они, безусловно, поддерживают и другие форматы, в частности, тоже довольно популярные WMA и OGG. Формат MP3 (сокращение от англ. MPEG-1/2/2.5 Layer 3) также поддерживается любыми современными моделями музыкальных центров и DVD-плееров. В нем применен алгоритм сжатия с потерями, которые несущественны для восприятия ухом человека. Размер MP3-файла со средним битрейтом 128 кбит/с по размеру примерно равен 1/10 от оригинального файла формата Audio-CD. Формат MP3 был разработан рабочей группой института Фраунгофера, руководимой Карлхайнцем Бранденбургом (Karlheinz Brandenburg) в сотрудничестве с AT&T Bell Labs и Thomson. В основу MP3 положили экспериментальный кодек ASPEC (Adaptive Spectral Perceptual Entropy Coding). Программа L3Enc стала первым кодировщиком в формат MP3 (выпущена летом 1994 года), а первым программным MP3-плеером - Winplay3 (1995 год).
И все-таки они вертятся…
МР3-плеер… один из многих.
Возможность закачки на компьютер либо плеер очень большого количества цифровых треков, их быстрая сортировка, удаление и повторная запись сделали сжатую цифровую музыку массовым явлением, бороться с которым не под силу даже гигантам звуковой индустрии, не первый год терпящим убытки от падения спроса на Audio-CD. И все же, несмотря на то, что бобины и кассеты уже стали достоянием прошлого, будущее оптических дисков как носителей выглядит крайне перспективным. Да, в корне изменились технологии, но диски и сегодня, как и более ста лет назад, крутятся для того, чтобы порадовать людей очередным музыкальным творением. Принцип спиральной записи отлично действует и поныне.
Первыми устройствами для записи и воспроизведения звука были механические музыкальные инструменты. Они могли воспроизводить мелодии, но не способны были записывать произвольные звуки, такие как человеческий голос. Механические изобретения воспроизводили музыку, записанную на бумагу, дерево, металлические валики, перфорированные диски и другие приспособления. Помимо человеческих рук, эти механизмы также могли приводиться в действие иными способами: водой, песком, грузом, пружиной или электричеством.
Автоматическое воспроизведение музыки известно ещё с IX века , когда братья Бану Муса около 875 года изобрели наиболее старинный из известных механических инструментов - гидравлический или «водный орган», который автоматически проигрывал сменные цилиндры. Цилиндр с выступающими «кулачками» на поверхности оставался основным средством для механического воспроизведения музыки до второй половины XIX века . Механический карильон , в котором подобный механический цилиндр с выступами приводит в действие колокола, упоминается в начале XIII века . Также братья Бану Муса изобрели автоматическую флейту, которая предположительно представляла собой первую программируемую машину .
В эпоху возрождения появляются разнообразные механические музыкальные инструменты, использующие цилиндр для воспроизведения мелодий: шарманки (XV век), музыкальные часы (1598 год), механические спинеты (XVI век), музыкальные шкатулки, ящики (1815 год). Все эти изобретения могли играть сохранённую музыку, но не могли записывать различные звуки, живые выступления, и имели ограниченный набор мелодий.
Механическая запись
Первоначально механическая запись осуществлялась механо-акустическим способом (записываемый звук воздействовал через рупор на мембрану, жёстко связанную с резцом). В дальнейшем этот способ был полностью вытеснен электро-акустическим способом : записываемые звуковые колебания преобразуются микрофоном в соответствующие электрические токи, воздействующие после их усиления на электромеханический преобразователь - рекордер, который превращает переменные электрические токи посредством магнитного поля в соответствующие механические колебания резца.
Фоноавтограф
«Говорящая бумага»
В 1931 г. советский инженер Б. П. Скворцов создал прибор, записывавший звуковые колебания на обычную бумагу по принципу самописца . Электромагнит , подключённый к выходу усилителя звуковой частоты, колебал подвижное перо, которое чёрными чернилами наносило запись на движущуюся бумажную ленту. Запись воспроизводилась с помощью мощной лампы и фотоэлемента . Ленты можно было легко и дёшево тиражировать типографским способом. Серийный выпуск воспроизводящих приборов «Говорящая бумага» был подготовлен в 1941 году, но первую партию в несколько сот штук выпустили только в 1944 г. К тому времени «Говорящая бумага» уже не могла соперничать с быстро совершенствовавшимися магнитофонами .
Магнитная запись
Телеграфон
Кассета с двумя сердечниками, отдалённо напоминающая по конструкции будущую компакт-кассету, применялась в диктофоне «Диктарет» 1957 года .
Первоначальное предложение компании Philips состояло из 49 наименований . Компакт-кассеты того времени были предназначены для диктофонов и для использования в специальной аппаратуре (регистрирующей, управляющей станками с ЧПУ и пр.). Они совершенно не подходили для записи музыки. Кроме того, конструкция кассет ранних образцов была ненадёжной.
Оптическая (фотографическая) запись
Цифровая звукозапись
Первой цифровой записи предшествовали многочисленные разработки учёных из самых различных прикладных областей математики, физики, химии. В 1937 году британский учёный Алек Харли Ривз запатентовал первое описание импульсно-кодовой модуляции . В 1948 году Клод Шеннон опубликовал «Математическую теорию связи» , а в 1949 - «Передача данных при наличии шума», где независимо от Котельникова доказал теорему с аналогичными теореме Котельникова результатами, поэтому в западной литературе эту теорему часто называют теоремой Шеннона. В Ричард Хэмминг опубликовал работу по обнаружению и исправлению ошибок В Дэвид Хаффман создал алгоритм префиксного кодирования с минимальной избыточностью (известный как алгоритм или код Хаффмана) В Алекс Хоквингем создал код исправления ошибок, ныне известный как Код Боуза - Чоудхури - Хоквингема В сотрудниками лаборатории Линкольна Массачуссетского технологического института Ирвином Ридом и Густавом Соломоном изобретён Код Рида - Соломона Только в техническим институтом исследований NHK представлен первый цифровой катушечный стереозаписыватель на 1-дюймовой видеоленте. В устройстве использовалась ИКМ -запись с двенадцатеричной разрядностью и частотой дискретизации 30 кГц с применением компандера для расширения динамического диапазона
Лазерная (оптическая) запись
Звуковой компакт-диск
Super Audio CD
В 1998 году компании Sony и Philips начинают продвигать на рынок альтернативный - Super Audio CD . Двухслойный SACD совмещает два формата на одном диске. Аудиоданные высокого качества хранятся на слое высокой плотности, занимающем объем 4,7 ГБ. Благодаря схеме сжатия без потерь Direct Stream Transfer, разработанной Philips, что позволяет хранить до 74 минут стереофонического и столько же многоканального (до шести каналов) DSD -материала одновременно. Уровень высокой плотности, равноценный уровню 0 DVD, считывается лазером с длиной волны 650 нм, при этом он прозрачен для лазера стандартного CD с длиной волны 780 нм. Проходя сквозь слой высокой плотности, лазер CD считывает данные Red Book, расположенные внутри диска, на том же фокусном расстоянии, что и у стандартного CD. Этот слой содержит CD-версию (16 бит/44,1 кГц) того же аудиоматериала, что и слой SACD. Поэтому SACD будет воспроизводиться не только на SACD-проигрывателях, но и - с качеством звучания компакт-диска, - на любом из стандартных CD-проигрывателей.
Магнитооптическая запись
Запись ведется при помощи магнитной головки и лазерного луча на особый магнитооптический слой диска. Излучение лазера разогревает участок дорожки выше температуры точки Кюри 121 °C, после чего электромагнитный импульс изменяет намагниченность, создавая отпечатки, равнозначные питам на оптических дисках. Считывание осуществляется тем же самым лазером, но на меньшей мощности, недостаточной для разогрева диска: поляризованный лазерный луч проходит сквозь материал диска, отражается от подложки, проходит сквозь оптическую систему и попадает на датчик. При этом в зависимости от намагниченности изменяется плоскость поляризации луча лазера (эффект Керра , открыт в 1875 году), что и определяется датчиком.
Минидиск
Минидиск был разработан и впервые представлен компанией Sony 12 января 1992 года. Позиционировался как замена компакт-кассетам, к тому времени уже полностью изжившим себя.
Hi-MD
В январе 2004 года, Sony представила формат медианосителя Hi-MD , как дальнейшее развитие формата MiniDisc. Новый диск вмещал уже один гигабайт данных и мог использоваться не только для звукозаписи, но и для хранения документов, видеозаписей и фотоснимков. Появилась возможность выбирать один из трёх режимов записи: высококачественного (PCM mode), позволяющего записывать 94 минуты (1 час 34 мин) звуковых данных CD-качества, 7 часов в стандартном режиме записи (Hi-SP) со сжатием ATRAC, и низкокачественного режима (Hi-LP) с записью длительностью 34 часа, помещённой на одном диске.