Краткая история развития грамзаписи. ЧАСТЬ 1

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.