7.12. Создание записи и воспроизведения звука и изображения

Сохранение звука, запись и воспроизведение его стало возможным только в XIX в.

В 1807 г. английский физик Томас Юнг (1773-1829) впервые произвел запись ножки звучащей камертона на закопченном стекле.

Французский наборщик Леон Скотт в 1857 г. сконструировал фоноавтограф, позволяющий записывать звук на чувствительном слое вращающегося валика.

В 1887 г. Эдисон впервые создал первую “говорящую машину”, позволяющую производить запись и воспроизводить звуки. Эдисон рассказывал: “Однажды, когда я еще работал над улучшением телефона, я как-то запел над диафрагмой телефона, к которой была прикреплена стальная игла. Благодаря дрожанию пластинки, игла уколола мне палец, и это заставило меня задуматься. Если бы можно был записать эти колебания иглы, а потом снова провести иглой по этой записи, отчего бы пластинке не заговорить.

Я попробовал сначала провести телеграфную ленту под острием телефонной диафрагмы, и заметил, что получилась какая-то азбука. Пропуская ленту во второй раз, я крикнул в телефон: ”Алло, алло”. И потом, когда я заставил ленту с записью вновь пройти под иглой, мне послышалось, правда, очень слабо, “алло, алло”.

Тогда я решил построить прибор, который работал бы отчетливо, и дал указания моим помощникам, рассказав, что я придумал. Они надо мной посмеялись. Вот и вся история. Не уколи я тогда палец – не изобрел бы фонограф”.

Фонограф (греч. phone – звук, grapho – писать) Эдисона (рис.7.8а) представлял собой латунный валик со спиральной канавкой, обернутый тонкой оловянной фольгой. Рупор направлял звук на металлическую мембрану, касающейся стальной иглы, которая укреплялась на тонкой пружинке. Острый конец иглы прижимался к фольге всегда над канавкой; шаг червяка, на который был насажен валик, ровнялся шагу между канавками. Маховик на валике поддерживал скорость вращения на постоянном уровне. Когда под действием звуковых волн мембрана начинала дрожать, игла вдавливала фольгу в канавку пропорционально силе звука. Вернув валик в первоначальное положение и вращая ручку можно воспроизвести звук – игла и мембрана вибрируют из-за углублений в фольге, возникших при записи звука.

Экспериментируя с прибором, Эдисон запел популярную песенку о Мэри и ее маленькой овечке, кончая мелодию припевом “ха-ха-ха”. При воспроизведении песенки повторилась и так же весело засмеялась голосом изобретателя. Это первая в мире запись звука (фонограмма) с голосом ее изобретателя. Вскоре фольгу заменили слоем воска, и в 1894 году братья Эмиль (1860-1937) и Ширль (1863-1957) Патэ открыли предприятия по выпуску фонографов, которые получили широкое распространение.

На нем были произведены записи речи Бисмарка, молитвы папы Льва XIII, голос величайшей французской певицы Сары Бернар, Л.Н. Толстого и др. В 1882 году Миклухо-Маклай записал посредством фонографа диалекты племен архипелага Тихого океана.

Недостатки фонографа – восковой валик не имеет дубликата , с него нельзя получать копии, воск допускает не более пяти-шести проигрываний. Поэтому вместо записи звуки на вращающийся цилиндр стали производить запись на металлический воск. В 1887 году немецкий инженер Эмиль Берлинер (1851-1929) запатентовал этот способ записи и воспроизведения звука. Он сконструировал первый граммофон (от гр.qramma – линия + phone) (рис.7.8б) c ручным приводом. Берлинер для снятия копий с металлического диска покрывал цинковый диск восковой пастой и, нанося звуковые канавки, протравлял кислотой. При электролитическом способе осаждения металла, примененном позже, восковый диск покрывают серебристым графитом при помощи катодного распыления, а после этого его опускают в гальваническую ванну. Там на диск наращивают слой меди, который сохраняет звуковые каналы выпуклыми. С него снимают копии и приготавливают рабочие матрицы, заложенные в пресс-форму, которые позволяют отштамповывать до шестисот пластинок. Для пластинок Берлинер нашел материал, в состав которого входит шеллак – смола органического происхождения. Пластинка имела черный цвет за счет различных наполнителей (шифер, сажа и др.) В дальнейшем пластинки стали изготовляться из смеси полихлорвинила и винилита. Эти пластинки превосходили шеллаковую по всем показателям: они бесшумны, упруги, прочны. Благодаря плотной поверхности пластмассы удалось сблизить и сузить звуковые канавки и значительно удлинить фонограмму, увеличивая продолжительность звучания пластинки в несколько раз. Появились долгоиграющие пластинки, имеющие скорость 45,33 ½; 16 ½ и даже в 1/2 оборотов в минуту. Наряду с совершенствованием грампластинки реконструируется и граммофон. Наибольшее распространение получил патефон (рис.7.8.в) (по названию французской фирмы Пате + phone), использующий механический способ воспроизведения звука.

а) б) в)

Рис. 7.8. Устройства, записывающие и воспроизводящие звук: а – фонограф; б – граммофон; в – патефон

Развитие радиоэлектроники привело к созданию электомеханического способа записи и воспроизведения звука. Появляются рекордеры (англ.record – записывать), т.е. устройства, преобразующие электрические колебания звуковой частоты, создаваемые звукозаписывающим аппаратом, в механические колебания резца (иглы), прорезывающего (продавливающего) на звуконосителе механическую фонограмму. Создается разнообразие звукозаписывающей аппаратуры (электропроигрыватели, радиолы и т.д.)

Магнитная запись звука изобретена в 1898 году датским физиком В. Паульсоном. Запись производилась на стальную проволоку, и при воспроизведении проволока проходила через катушку и, возникающее э.д.с. подавалась на головку телефона. Качество звука было низким. Затем в 1929 году немецкий инженер Фриц Пфеумлер стал наносить на бумагу порошковый слой окиси железа. Этот звуконоситель хорошо намагничивался. После этого стали использовать пластмассовую ленту, которая эластична, прочна и недорога. В 1931 году фабрика звукозаписи при Всесоюзном радиокомитете приступила к магнитному способу записи звука. Магнитофоны разных типов прочно вошли в наш быт.

Развитие техники телевидения привело к видеозаписи. В 1927 году Джон Л.Берд впервые осуществил запись изображения, не прибегая к фотографии. К выходу телевизионной отклоняющей системы сканирующей 30 строк телевизионного кадра, он подключил звукозаписывающее устройство на обычную шелличную пластинку диаметром 25,4см, которая вращалась со скоростью 78об/мин.

В 1956 году появились студийные видеомагнитофоны, а в 70-х бытовые видео магнитофоны.

В настоящее время для записи и воспроизведения звука и изображения применяются лазерные диски размером 90 и 130мм, в которых запись и считывание информации производится оптическим путем с помощью лазерного луча.