Открытия и изобретения ХХ века. Энциклопедия

Николай Яковлевич Надеждин

Кто подарил нам компьютеры, маленькие транзисторные приёмники и фломастеры? Как и когда были сделаны эти изобретения? Как устроен проигрыватель дисков DVD и что такое цифровое телевидение? На множество подобных вопросов ответы можно найти в этой книге.

Глава 19

Забытые изобретения — граммофон, патефон и электрофон

История изобретения звукозаписи связана с именем Томаса Альва Эдисона (годы жизни 1847—1931). 19 февраля 1877 года уже знаменитый на весь мир Томас Эдисон, автор множества изобретений, главным из которых можно считать создание первой в мире научно-исследовательской лаборатории в Менлон-Парке, штат Нью-Джерси, полностью укомплектованной научными кадрами и ориентированную на разработку и внедрение в производство любой технической продукции, получил патент номер 200521 на аппарат для записи и воспроизведения голоса — фонограф. Как это ни удивительно, но изобретение Эдисона появилось совершенно неожиданно. До него никто не работал над прибором для звукозаписи. Людям просто в голову не приходило «законсервировать звук». А разного рода музыкальные шкатулки и шарманки казались вполне достаточными для воспроизведения «механической музыки» игрушками. Случай просто поразительный — фонограф Эдисона появился ещё до того, как появилась реальная потребность в звукозаписи. Можно сказать, что фонограф эту потребность и породил.

Устроен фонограф был следующим образом.. Звуковые колебания воздуха воздействовали через рупор на металлическую мембрану, механически соединенную с записывающим резцом (иглой). Носителем был вращающийся валик с надетым на него слоем оловянной фольги, покрытой, в свою очередь, воском. Фонограф был снабжен пружинным механизмом, приводившим во вращение валик и перемещавшим резак (вместе с мембраной и рупором) вдоль поверхности валика. Звуковые колебания передавались резцу, который оставлял на восковой поверхности дорожку. При воспроизведении игла считывала неровности дорожки, приводила в движение мембрану — из рупора раздавался записанный на валик звук… Кстати, самой первой в истории фонограммой стала запись детской песенки «У Мэри был барашек».

В 1888 году американский изобретатель Эмиль Берлинер (годы жизни 1851—1929) изобрёл граммофон и технологию массового производства граммофонных пластинок. Вместо воскового валика Берлинер применил в своём граммофоне односторонние пластинки (то есть звуковая дорожка была нанесена лишь на одну сторону), изготовленные из стекла. После множества экспериментов с разными смолами и целлулоидом, в 1897 году изобретатель нашёл новый материал, который как нельзя лучше подходил для тиражирования звукозаписей. Пластинки стали изготавливать из смеси шеллака — воскоподобного вещества, выделяемого тропическими насекомыми семейства лаковых червецов, шпата и сажи. Запись звука производилась в специализированной студиях, а тиражирование — промышленным способом путем прессования с эталонного мастер-диска. Звук же с пластинки воспроизводился стальной иглой, которая передавала колебания мембране. Колебания мембраны усиливались большим рупором обычно картонным.

Самой первой фабрикой по производству грампластинок стала компания Victor — «Победитель». Она располагалась в американском городе Кемдене. Удивительно, но эта компания существует до сих пор, и все мы прекрасно знакомы и с её продукцией, и с её разработками. Современная компания JVC — Japan Victor Company — есть ни что иное, как японский филиал Victor. Именно JVC принадлежит разработка видеомагнитофона системы VHS, домашнего кассетного видео, покорившего весь мир и только в последние годы уступившего пальму первенства системе оптической цифровой видеозаписи DVD.

Что же касается тех первых грампластинок, выпущенных на американский рынок на рубеже веков, то они выглядели совсем иначе, нежели известные всем грампластинки. Звуковая дорожка раскручивалась не от края к центру, а наоборот — от центра к краю. А в центре пластинки было не одно круглое отверстие, а два. То есть вращающийся тяжёлый диск, на который укладывалась пластинка, имел пару выступов, на которые и насаживалась грампластинка. Современный вид граммофонная пластинка получила уже в ХХ веке.

Граммофон был уже самым настоящим проигрывателем, а не универсальным звукозаписывающим устройством, каким был фонограф Эдисона. Казалось бы, сужение функциональности должно было привести к снижению интереса покупателей к граммофону. Но произошло обратное — спор на граммофоны и на грампластинки был просто колоссальным. В 1897 году граммофоны появились и в России, а вместе с ними и специализированные фирмы, торговавшие грамзаписями. С тех пор и до ввода в производство грампластинок новых материалов, компании, торгующие грамзаписями, осуществляли приём старых грампластинок в обмен на новые, которые можно было купить со значительной скидкой. Не будем забывать, что основой грампластинки был органический материал шеллак, который был достаточно дефицитен.

Секрет успеха заключался в том, что собственно запись голоса или каких-либо иных звуков в быту была мало кому нужна. Примерно то же происходит и в наше время, достаточно посмотреть на объёмы производства диктофонов и музыкальных плееров, которые отличаются в сотни раз. Покупатели грампластинок приобретали не просто звуковую запись на пластинке, они покупали музыку, голоса оперных певцов и театральных актёров. Значение появления грамзаписи невозможно переоценить. Грампластинка изменила само понятие музыкального искусства, сделав его доступным не только посетителям музыкальных салонов и оперных театров, но миллионам и миллионам людей по всему миру.

Особой заслугой граммофона можно назвать то, что именно благодаря грамзаписи мы можем услышать голоса далёкого прошлого. Да что там — можем! Каждый из нас наверняка знает голос Фёдора Ивановича Шаляпина (годы жизни 1873—1938). А глубокий бас Шаляпина дошёл до нас только на грампластинках. И мы, услышав его по радио, тут же узнаём… А голос Есенина? А голос Маяковского? А голоса Эдит Пиаф и музыка Гленна Миллера?

И всё же были у граммофона серьёзные недостатки. Главный из них — огромный рупор, превращающий проигрыватель в аппарат салонный и практически нетранспортабельный. И вот, в 1907 году, сотрудник французской звукозаписывающей компании «Пате» Гильотен Кеммлер предложил конструкцию портативного варианта граммофона, названного по имени компании «патефон». В отличие от граммофона патефон не имел усиливающего звук рупора. В качестве рупора работал полый корпус проигрывателя — как резонатор звуковых колебаний. Для изменения конструкции особых усилий и не требовалось (но надо было до этого додуматься). В граммофоне мембрана соединялась с рупором посредством специальной полой трубки через шарнир, чтобы не ограничивать движения звукоснимателя с иглой и мембраной. Но рупор обладал большими размерами, а это соединение с мембраной увеличивало риск повреждения пластинки при неосторожном касании. В одной из конструкций 1902 года граммофон был устроен так, что мембрана соединялась с полым деревянным основанием, в котором устанавливался и пружинный заводной привод диска, а основание — с рупором. Деревянный корпус выполнял функции усилителя звука. Ну а затем оставалось только подобрать объём и материал самого корпуса, а раструб рупора попросту убрать…

Эпоха патефонов, которые, кстати, выпускались не только компанией «Пате», растянулась до середины 50-х годов ХХ века. Последний серийный патефон был выпущен в 1955 году. А затем ему на смену пришли электронные устройства — электрофон и радиола, которые выпускались различными компаниями ещё с 30-х годов.

Основные изменения коснулись не только акустической части — в электрофоны были введены электронный усилитель и динамическая головка — но и самой системы считывания звуковой дорожки грампластинки. В граммофоне, а затем и в граммофоне использовалась стальная игла с коническим остриём. Она колебалась, повторяя форму звуковой дорожки грампластинки и была механически связана со звуковоспроизводящей мембраной. Пластинка вращалась со скоростью 78 оборотов в минуту (в патефоне скорость поддерживалась инерционным регулятором), на стандартной «большой» пластинке диаметром 300 мм (были ещё пластинки половинного размера — синглы, которые появились позже) умещалось композиция длительностью до 5 минут. Так вот, стальной иглы хватало для проигрывания пластинки с двух сторон, то есть на 10 минут. Затем игла притуплялась, начинала портить звуковую дорожку, и иглу заменяли. Поэтому вместе с пластинками меломаны первой половины ХХ века покупали коробочку с патефонными иглами.

В электрофонах колебания иглы преобразуются в электрические колебания, которые усиливаются и снова переводятся в механические колебания диффузора динамической головки. В самых первых электрофонах и радиолах (напомним, что радиола — это комбинированное устройство, состоящее из радиоприёмника, проигрывателя грампластинок, с общим электронным усилителем и акустической системой с динамической головкой) применялись громоздкие звукосниматели со стальной иглой, соединённых с сердечником электромагнитного преобразователя. Но потом был изобретён пьезоэлектрический преобразователь на основе кристалла переменного сопротивления. Игла создавала переменное давление в кристалле, изменяя силу тока в считывающем контуре звукоснимателя. Затем эти колебания усиливались электронным ламповым усилителем, соединённым с динамической головкой. Иглу звукоснимателя стали делать несменными и изготовлять из твёрдых материалов — корунда и алмаза. Была изменена и форма иглы, конусное остриё получило сферическую поверхность, что снижало износ пластинки. Срок службы корундовой иглы составлял уже 150 часов, а алмазной — до 1500.

И снова возникла проблема — новые электрофоны нуждались в более качественных звукозаписях, чего шеллачная пластинка не могла обеспечить. Для производства грампластинок нового типа был использован поливинилхлорид — полимерный материал, который мы сейчас называем «винилом», гораздо более дешёвый в производстве, более пластичный и прочный. Шеллачные пластинки отличались большим весом и хрупкостью. Но главное, они были крайне недолговечны, не выдерживали нагрева, трескались на холоде. Применение «винила» привело к самому настоящему технологическому скачку в грамзаписи. Появилась возможность снизить скорость вращения пластинки, добившись тем самым увеличения длительности звучания (сейчас бы мы сказали «информационной ёмкости»). Виниловые пластинки получили две скорости вращения — 45 и 33 оборота в минуту. Звучание «большой» пластинки увеличилось до 22 минут на каждой стороне. К концу пятидесятых годов производство шеллачных грампластинок было свёрнуто. Сошёл со сцены и патефон, прослужив верой и правдой более полувека.

В конце 50-х годов ХХ века технология грамзаписи взяла свою последнюю вершину — стереофоническое звучание. Стереозвук — это два независимых акустических канала, левый и правый, которые при воспроизведении дают эффект объёмного звучания. При записи звука используются два микрофона и комбинированный резак, имеющий две режущие поверхности. Левая режущая часть резака, повторяющая звуковые колебания левого микрофона нарезает волнообразную левую поверхность общей звуковой дорожки, правая часть — правую поверхность звуковой дорожки. Затем готовая запись тиражируется с использованием мастер-диска и пресса. При воспроизведении стереофонической грамзаписи используется комбинированная игла, воспринимающая колебания звуковой дорожки грампластинки с двух сторон…

Век грамзаписи закончился в 1979 году, хотя никто этого ещё не знал. Именно тогда были разработаны и общие принципы, и технология цифровой звукозаписи на оптические носители — компакт-диски. При цифровой записи полностью устранялись все врождённые недостатки грампластинки — зависимость качества звука от износа звуковой дорожки, чувствительность к пыли, быстрый и непоправимый механический износ, хрупкость, большие размеры и так далее. Понадобилось всего десять лет, чтобы «виниловая» пластинка прекратила существование. В наши дни грампластинки и электронные проигрыватели для них выпускаются в ограниченных количествах — для коллекционеров, ценителей традиционных технологий, меломанов со специфическими требованиями к качеству звучания и ди-джеев дискотек. Но возвращения механической грамзаписи ждать не стоит. Это давно ушедшая и даже уже забытая технология.