1.1. ПУТЬ К ЗАПИСИ ЗВУКА

Большая часть популярных трудов и научных работ, посвящен­ных звукозаписи, начинается с хорошо известной старинной по­говорки: «Сказанное улетает, написанное остается». Что же, начнем и мы с этой поговорки и сравним звучание слова с его написанием, иначе говоря, рассмотрим наиболее значительные этапы фиксации мысли. Первым в ряду информационных средств человека можно упомянуть способ получения настенных рисунков в пещерах (около 50 000 лет до нашей эры), а на второе место можно поставить кли­нопись Месопотамии (5000 лет до нашей эры). Для записи информации и в наши дни наиболее часто применяются эти два древних метода: нанесение на поверхность материала другого вещества (бу­мага и карандаш) и гравировка на поверхности какого-либо мате­риала. Последняя технология используется для изготовления грам­пластинок. Но прежде чем по времени мы перенесемся в эту эпоху. вспомним еще несколько дат. Около 900 лет до нашей эры были изготовлены первые отпечатки с каменных пластинок. Помимо тех­нической достопримечательности этого события, большое значение имеет и сама идея, ибо родилось новое понятие: тиражирование. Приведенная выше поговорка потеряла свою точность уже в 63 г. до нашей эры, когда был застенографирован текст одной из речей Цицерона. Интересно напомнить, что покрытые воском дере­вянные таблички еще в конце третьего столетия использовались в качестве тетрадей для записи, а Бонетиус (475—542 гг.) описал на них зависимость между звуком и скоростью движения.

 

Систематические исследования колебаний начались только пос­ле изобретения камертона Шоу в 1711 г. В это время в печатном деле предпринимались попытки получить трехцветные отпечатки. По мнению французского математика Дюамеля звук, т. е. колеба­ния воздуха, можно записывать путем гравировки твердого мате­риала (1830 г.). Сам он не занимался проектированием экспери­ментального прибора; за него это сделали Вильгельм Эдуард Вебер, Эйсенмангер и Эдуард-Леон Скотти де Мартенвиль. Звукоза­писывающие устройства этих изобретателей начиная с 1830 г. были использованы   для   различных   акустических   исследований. Нельзя забывать, что играющие аппараты существовали уже столетия до этого, но они по существу были только механическими автоматами. Своей конечной целью изобретатели ставили создание устройств, пригодных для записи и воспроизведения любого звуко­вого явления, встречающегося в природе. И все же создание зву­чащих автоматов, имитирующих человеческую речь, встретилось с большими трудностями. В то время существовало странное пред­ставление, что голос артиста с хорошими вокальными данными может быть сохранен, если через его отрезанную голову продувать воздух и с помощью рычагов приводить в движение звукообразующий аппарат. К счастью, о практическом осуществлении этой идеи в хрониках ничего не говорится... Так как в середине XIX столетия в центре внимания находи­лись проволочный телеграф и фотографии Даггера, свои первые шаги запись и воспроизведение звука сделали от этих двух изо­бретений.

 

1.2. ШАРЛЬ КРО И ТОМ ЭДИСОН

Шарль Кро был любителем-естествоиспытателем. Документы на изобретение под названием «Фонограф» он по совету друзей 30 апреля 1877 г. послал во Французскую академию наук и после признания своих идей рассчитывал получить средства для продол­жения исследовательских работ. Сущность его изобретения заклю­чалась в том, что «на покрытую сажей поверхность вращающегося стеклянного диска игла, прикрепленная к мембране, может запи­сывать звуковые колебания. С этого диска на светочувствительной хромовой пластинке оптическим путем можно получить одну или несколько копий. Вращая металлическую пластинку и прослеживая изображение звука иглой, соприкасающейся с мембраной, можно вновь получить звук». Но надеждам Кро не суждено было осуществиться, так как папка с его изобретением долгое время пролежала не раскрытой. В середине декабря ежедневные газеты опубликовали известие, что  американский изобретатель Эдисон продемонстрировал аппарат, пригодный для записи и воспроизведения звука. Тогда по настоя­нию Кро был найден лежащий без движения в архиве пакет и хотя Академия наук публично признала правильность его идей, в финан­совой поддержке, на которую он возлагал надежды, было отка­зано.

 

Имя Томаса Альвы Эдисона было знакомо читателям газет. Этот тридцатилетний человек уже десять лет удивлял мир своими изобретениями. В середине 1877 г. он работал над повышением быстродействия телеграфного аппарата. По его замыслу знаки Мор­зе, составляющие телеграмму, пробивались в виде  дырок на бу­мажной ленте. Протягивая ленту с большой скоростью через ма­шину нового типа, можно  было снизить время передачи телеграм­мы, т. е. повысить пропускную способность телеграфных линий. Когда перфорированные бумажные ленты двигались под стальными контактными иглами считывающего прибора, то они вызывали из­меняющиеся по высоте звуки. Эдисон заинтересовался этим явле­нием и занялся его изучением, отложив начатые работы. Он покрыл бумажную ленту слоем воска и записал на нем иглой, прикреплен­ной к мембране, хорошо различимые телеграфные знаки. Воодушев­ленный  этим  успехом, Эдисон за три недели разработал чертежи нового устройства и передал их для изготовления прибора одному из своих близких сотрудников шведу Джону Круеши. Принцип ра­боты прибора он не пояснил. Круеши шаг за шагом собирал аппа­рат неизвестного назначения, состоящий из вала с рукояткой и ме­таллического каркаса, смонтированного на деревянной подставке. На валу был закреплен пустотелый цилиндр, который при круговом вращении   рукоятки   продвигался   перед  иглой   на  постоянное  рас­стояние, соответствующее шагу винтовой резьбы. Игла была при­креплена к круглой   мембране, заключенной в короткий рупор. В конце ноября Круеши поставил аппарат на стол Эдисона.  Эдисон плотно натянул на цилиндр станиоль, подвел иглу к поверх­ности цилиндра, осторожно начал вращать рукоятку и в прикреп­ленный к мембране рупор пропел первую строфу детской песенки «У Мери была овечка». Затем он отвел иглу от цилиндра, руко­яткой вернул его в исходное положение, вставил углу в только что выдавленную канавку и вновь начал вращать цилиндр. И со сто­роны мембраны тихо, но разборчиво прозвучала детская песенка. Именно поэтому летоисчисление звукозаписи принято начинать с октября 1877 г.

 

1.3. ФОНОГРАФ

Может быть, по простой случайности, но более вероятнее, по аналогии со словом «телеграф», наименование «фонограф» (по- гречески записыватель звука) независимо один от другого дали звукозаписывающему устройству и Кро, и Эдисон. После первого па­мятного эксперимента последовали дни и ночи кропотливой работы по совершенствованию прибора. Эдисон и его сотрудники многократно записывали и воспроизводили звуки, и в то же время по­стоянно модифицировали отдельные узлы, оценивая работу на слух. Они изменяли положение иглы и крепление мембраны, а на валу укрепили маховик, снизивший неравномерность ручного привода. Через несколько дней, отпала необходимость в сохранении тайны сотрудниками и Эдисон сам отвез свой прибор для демонстрации в редакцию научно-технического журнала «Сайэнтифик Америкэн». Известие об устройстве распространилось мгновенно. Прези­дент США Рутерфорд Хейс тоже попросил продемонстрировать ему фонограф. На этом показе Эдисон определил в 10 пунктах цель своего изобретения. Среди них было девять прозаических примене­ний (диктовка писем, книги для слепых, служба точного времени, ораторское искусство, культура речи, изучение иностранных языков и так далее). И это не удивительно, ведь Эдисон не интересовался музыкой и к тому же имел пониженный слух. В скором времени, наряду с хвалебными высказываниями о фонографе, появились и объективные работы, говорившие о его недостатках. На один валик фонографа можно было записать при­мерно сто слов, которые нужно было говорить с очень близкого расстояния. Устройство не фиксировало звук «ш», а отдельные звуки, такие, как «д» и «т» воспроизводились одинаково. Однако глав­ным неудобством было то, что оловянный валик выдерживал только около пяти проигрываний. Заявка на изобретение прошла все инстанции за три месяца и была зарегистрирована 19 февраля 1878 г. Эдисон продолжал ин­тенсивно работать над усовершенствованием фонографа и в каче­стве переходного варианта экспериментировал с оловянной пластин­кой, имевшей форму диска. Он испытывал пружинный привод от часового механизма вместо ручного привода, изготовил электриче­ский фонограф, приводимый в движение 10-ти полюсным двигате­лем постоянного тока сначала с помощью фрикционных колес, а затем ременной передачи. Интерес широкой публики к фонографу за этот год почти полностью исчез, и Эдисон сосредоточил свои усилия на разработке лампы накаливания. Ее успешная демон­страция состоялась 2 января 1880 г.

 

Изобретатель телефона Белл в 1885 г. вновь решил заняться фонографом и изготовил для него бумажный диск, покрытый воском. Свой прибор он назвал графофоном. Эдисон десятью годами позже заменил валик со станиолевым покрытием сплошным воско­вым валиком, с которого можно было без особого труда сточить paнее записанные канавки. Используя восковые валики и применив для  записи   алмазную  иглу, Эдисон добился улучшения качества звука и увеличил время звучания. Можно было начать изготовление музыкальных записей, но с восковых валиков звук воспроизводился более  тихим,   чем с оловянных, поэтому их стали прослушивать через трубку, вставленную в ухо на манер стетоскопа. Между тем возникло требование тиражирования записей. В первое время каж­дую запись изготовляли индивидуально: одну двухминутную песню одновременно записывали десятью фонографами, после этого уста­навливали новые валики и запись производили вновь. В один и тот же день такую запись   приходилось повторять по полсотни раз. Позднее были предприняты попытки акустической перезаписи с од­ного валика на другие. При таком тиражировании с одного валика получали десять первых копий, а затем с каждой из них десять вторых копий. Было испытано также гальванопластическое тиражи­рование восковых  валиков стандартных размеров (длина 115 мм, диаметр 50 мм), которое стало возможным благодаря остроумной идее, основанной на использовании ламп накаливания  Эдисона. Восковой валик с первичной записью (оригинал) помещали в ва­куумную трубу. Индуктор высокого напряжения подключали к двум электродам, протянутым в вакууме. Один из электродов  изготов­ляли из золота, атомы которого отделялись и притягивались дру­гим электродом. Между электродами медленно вращался восковой валик, на поверхности которого оседал слой золота. Затем на этот слой гальваническим путем наращивали более толстый слой никеля. После нагревания воск вытапливали из металлической цилиндриче­ской формы. Таким образом, получали литейную модель. Ее зали­вали  горячим  воском, на котором  отформовывались канавки  пер­вичного валика. При остывании воск сжимался, и валик легко вынимали из литейной формы.

 

1.4. ГРАММОФОН ЭМИЛЯ БЕРЛИНЕРА

В 1870 г., девятнадцати лет отроду, Берлинер покинул роди­тельский дом в Германии и направился в Америку. Там он выпол­нял работы, не требующие квалификации, а свободное время про­водил в библиотеках. Особенно заинтересовало его описание изо­бретенного Беллом телефона. Прилежно работая, ему удалось вне­сти в него некоторые усовершенствования. На полученные деньги была создана домашняя лаборатория. Здесь он много занимался фонаутографом Скотта. Берлинер установил, что этот прибор создает на закопченной пластинке канавки постоянной глубины, вы­писывая звуковые колебания в виде поперечных отклонений. Игла фонографа Эдисона, следуя колебаниям мембраны, выдавливала на валике канавку переменной глубины. Берлинер предположил, что   для  записи   звука   на   плоской   пластине   можно   использовать поперечные колебания. Во время поисков в библиотеке Берлинер натолкнулся на описание принципов записи звука, сформулирован­ных Кро. Они совпадали с его собственными представлениями, по­этому сначала он построил и опробовал прибор Кро. Записанную на стекле спиральную звуковую канавку Берлинер фотохимическим способом скопировал на цинковую пластинку. Его надежды оправ­дались: с металлической пластинки можно было воспроизводить звук. На разработанное устройство, названное граммофоном, был получен патент 26 сентября 1887 г., т. е. через 10 лет после получе­ния патента на фонограф. Признание его работы побудило Берлинера к дальнейшим ис­следованиям. Он поставил перед собой задачу устранить наиболее слабый этап   процесса - медленное и неточное светокопирование. В результате систематических  исследований,  проводившихся в те­чение нескольких месяцев, был разработан более надежный  метод. По этому методу  на поверхности цинковой пластинки, покрытой воском, процарапывалась канавка; затем пластинку заливали соляной кислотой и вытравливали на ней места, соответствующие царапинам в воске. Громкость, получаемая с изготовленных таким способом пластинок, была выше, чем при оптическом копировании. Процесс травления и полученные с его помощью пластинки, были продемонстрированы  специалистам летом 1888 года. Наиболее значи­тельным было признано не техническое решение, предложенное Берлинером, а его представление, что вместо сохраняемых с трудом валиков фонографа, который уж получил достаточно широкое рас­пространение как диктофон, можно выпускать легко тиражируемые и  удобные в обращении плоские пластинки, содержащие записи развлекательного и художественного характера. Новым было и его предложение  выплачивать  при   создании записи гонорар исполни­телям. Эти намерения коренным образом отличались от целей гово­рящей машины, характеризующих фонограф. Берлинер серьезно поставил перед собой задачу проложить путь в каждый дом музы­ке, записанной на пластинке.

 

В результате настойчивой 5-ти летней работы, были разработаны гальванопластический процесс тиражирования с позитива цинкового диска и технология прессова­ния грампластинок из эбонита при помощи стальной печатной мат­рицы. Было основано общество, организовавшее завод, на котором началось мелкосерийное тиражирование пластинок. Эбонит был заменен шеллаком, из которого можно было прессовать дешевые пластинки хорошего качества. Главным препятствием широкому распространению изобретения было отсутствие приводного двига­теля, пригодного для вращения диска проигрывателя. Диск прихо­дилось вращать вручную. Использовать привод от фонографа со стальной пружиной запрещалось охраной авторских прав. Берлинер должен был применить только самостоятельно разработанный дви­гатель. Он обратился с просьбой к работавшему в городе Камдена специалисту по приборам Элдриджу Р. Джонсону сконструировать для граммофона дешевый  привод.   Джонсон изготовил двигатель, но после демонстрации Берлинер признал его непригодным  и взял свое  поручение обратно. И если граммофон все же не оставался без двигателя, это целиком  заслуга Джонсона, который несмотря на отказ сконструировал новый тип двигателя. Он взял за основу пружинную систему, использовавшуюся не в фонографах, а в швей­ных машинах. Вторая   модель  двигателя настолько понравилась Берлинеру, что летом 1896 г. он заказал их в количестве 200 шт. Скромная мастерская Джонсона вскоре превратилась в настоящий завод. Одновременно с этим Берлинер в лице Джонсона приобрел партнера, обладавшего незаурядными коммерческими способностя­ми. Их предприятие начало процветать, что вызвало неудовольствие со стороны фирм, занимавшихся выпуском фонографов Эдисона. Началась конкурентная борьба. Появились статьи в газетах, дело дошло до суда.  Джонсон поддержал изобретение Берлинера, но вскоре оказался на краю банкротства. Юристы запретили продажу пластинок, изготовленных по методу Берлинера. Однако за два го­да, пока длился процесс, Джонсон разработал способ записи на восковой диск и метод получения с него гальванопластической мат­рицы (1901  г.) и создал самостоятельную фирму «JVC» («Джи-Ви-Си») по производству  звуковых  аппаратов  и пластинок. Берлинер со временем отстоял свое право на патент, а Джонсон не запатентовал процесс записи на восковой диск, разра­ботанный на основе идей Берлинера. Воспользовавшись этим об­стоятельством, один из сотрудников Джонсона тайно запатентовал это изобретение и продал его затем фирме «CBS» (Колумбия Бродкастинг Cистем). Берлинер со своим сотрудником не решился снова  возобновить  бессмысленный  юридический спор, а без пере­купки патента продолжал производство пластинок, потому что фир­ма «CBS» без разрешения Берлинера выпускала граммо­фоны... Решить этот спор чрезвычайно трудно, так как в 1884 г., т. е. за три года до получения патента на граммофон, Тайнер, один из сотрудников Белла, составил записку в десяти томах для под­тверждения прав на проигрыватель пластинок Белла-Тайнера. Можно предположить, что этот проигрыватель не получил распро­странения из-за неудобств, связанных с вращением диска в верти­кальной плоскости.

 

DEGRELL LASZLO

© Перевод на русский язык, издательство «Радио и связь»