Реставрація грамзаписів. частина 1.1

Ось уже й підросло покоління звукорежисерів, які ніколи не бачили грамплатівки ...

Сучасні звукові носії мають дивовижну простотою в експлуатації. Технологія відтворення компакт-диска змусила забути багато хитрощі, на які доводилося йти при відтворенні дискових носіїв минулих років. Воно й зрозуміло: сучасні програвачі цифрових дисків не мають ніяких користувальницьких регулювань і налаштувань.

Але ж компакт-диски, мінідиски і DVD - прямі нащадки грамплатівки. І в першу чергу тому, що технологія їх серійного виробництва по суті своїй не відрізняється від технології виробництва грамплатівок: виготовлення майстер-диска, гальванічне виробництво, матриці, ливарні машини для штампування.

Грамзапись, винайдена більш ніж 150 років тому, дозволила людству зберегти на матеріальному носії документи, що характеризують одне з найбільш значущих почуттів нашого світовідчуття - звук. Завдяки грамзапису ми можемо зануритися в звуковий світ наших предків, маємо можливість почути голоси великих виконавців минулого. Історія звукозапису склалася таким чином, що практично до середини 30-х років минулого століття механічна грамзапись була наймасовішою технологією фіксації звуку. Інші способи звукозапису істотно потіснили грамзапись лише в середині минулого століття. До того часу грамплатівка вважалася чи не єдиним якісним носієм звуку.

Можливо, останнє моє твердження викличе подив у багатьох читачів: вони згадають хрускіт, тріск і шипіння, які чули колись з затертих до дір дисків. Я теж погодився б з ними, якщо б ніколи не мав можливості послухати грамплатівки на студійному обладнанні.

Загальний вигляд студійного програвача грамплатівок EMT-950 (BBC-version «Wide»)

Так що ж треба для того, щоб безцінні архівні диски заговорили живими голосами? Це питання з кожним роком все частіше можна почути від звукорежисерів, які збираються займатися реставрацією архівних записів. Дійсно, в даний час багато записів залишилися доступні тільки на грамплатівки. Оригінальні магнітні стрічки 50 ... 70-х років або розмагнічені, або вважаються втраченими, а записи більш раннього періоду в більшості своїй проводилися безпосередньо на майстер-диск.

Мають рацію ті, хто спочатку задається питанням якісного відтворення архівних записів. Існуюча думка про безмежні можливості цифрової реставрації звукозапису глибоко помилково. Так, безсумнівно, цифрова реставрація надає великі можливості, але вони, на жаль, обмежені. Тут доречно згадати девіз кінодокументалістів: «У виробництві фільму не можна використовувати те, що не знято».

Саме цей девіз повинен лягти в основу «ідеології» тих, хто збирається вдихнути нове життя в запису минулих років. Не можна відновити те, що не відтворено з оригінального носія.

Давайте розглянемо коротко процес виробництва грамплатівки, для того щоб зрозуміти, на яких засобах відтворення грамплатівок зупинити свій вибір.

Як я вже говорив, виробництво починається з запису майстер-диска. Майстер-диск нарізається на дзеркальній поверхні аморфного матеріалу. Різець верстата для його нарізки встановлювався в тримачі, завдяки коливанням якого на поверхні диска в процесі його обертання прорізається звивиста канавка. Ця частина технології залишалася абсолютно незмінною з моменту винаходу в середині XIX століття до наших днів. Все модернізації і поліпшення стосувалися виключно системи приводу обертання диска, матеріалу, на якому нарізався диск, різця і механізму, що змушує його здійснювати коливання.

Глибинна модуляція і вид канавки грамзапису. Істотний недолік глибинної модуляції - неможливість запису дуже гучних сигналів, оскільки різець може відірватися від поверхні майстер-диска і канавка грамзапису перерветься

Поперечна модуляція і вид канавки грамзапису. При поперечної модуляції глибина канавки грамзапису залишається незмінною

Спочатку акустичні коливання посилювалися рупором і передавалися на мембрану, до центру якої був прикріплений хвостовик приводу різця. Систему з мембрани і різця називають «нарізати головкою». Як матеріал підкладки майстер-диска використовувалася дзеркальна поверхня воскового диска. Віск - аморфний матеріал, який при певній температурі може бути легко прорізаний навіть незначними коливаннями звукових хвиль. В процесі нарізки диска головка плавно переміщається на черв'ячному приводі уздовж лінії радіуса майстер-диска. Таким чином на поверхні майстер-диска нарізається спиралевидная звивиста канавка.

Пристрій акустичної ріжучої головки

У період з кінця XIX до початку XX століття загального стандарту на швидкість обертання грамплатівки не було. Тому виробники випускали грамплатівки зі швидкістю обертання від 60 до 90 оборотів в хвилину. До середини 20-х років цей параметр був встановлений в 78 оборотів в хвилину і був прийнятий всіма виробниками як стандарт. Диски грамплатівок випускалися переважно двох форматів - «гігант» (30 см або 12 дюймів в діаметрі) і «гранд» (27 см або 10,5 дюймів в діаметрі). Останній мав більш широке поширення. На диск формату «гігант» можна записати до чотирьох з половиною хвилин звучання, а на диск формату «гранд» - до трьох хвилин сорока секунд.

Фоновалики, що набули широкого поширення до винаходу дискового носія, практично перестали випускатися в кінці 20-х років минулого століття. Технологія їх виготовлення і була застосована для виробництва грамплатівок. Перші грамплатівки, які були випущені на ринок, мали два конкуруючих формату запису: глибинна модуляція канавки грамзапису (технологія, розроблена фірмою «Пате») і поперечна модуляція канавки грамзапису (розроблена незалежно Берлінером і Едісоном). Треба зауважити, що первинна запис в технології «Пате» здійснювалася поперечним способом, і лише потім механічним способом перетворювалася в глибинну. Оскільки поперечна модуляція канавки грамзапису має низку переваг перед глибинної - вона була майже відразу «прийнята на озброєння» всіма виробниками грамплатівок.

До того ж технологія виготовлення майстер-дисків з поперечної модуляцією канавки грамзапису дещо простіше, оскільки відсутній етап перетворення формату.

Пристрій електричної ріжучої головки

Пристрій ріжучої головки для нарізки майстер-дисків з глибинної модуляцією і форма нарізається канавки грамзпісі

Перша суттєва модернізація в процесі вдосконалення технології грамзапису торкнулася приводу різця. З появою в середині 20-х років електронної звукопідсилювальної техніки з'явилася можливість замінити акустичну мембрану на електричний привід. Така технологія дозволила істотно поліпшити якість запису - зробити ширше частотний і динамічний діапазон.

Наступна модернізація відноситься до кінця 40-х років. Саме тоді більшість виробників стали використовувати в якості підкладок більш сучасні матеріали - полімери. Записи проводилися на децилів і лакові диски. Децилів за своїми властивостями схожий на бітум, проте має меншу в'язкість. Лак - ще більш жорсткий за своїми властивостями, ніж децилів. Для полегшення нарізки різець в процесі виготовлення майстер-диска спеціально підігрівався за допомогою ніхромового дроту. Технологія запису на лаковий диск жива і до сьогоднішніх днів.

В кінці 40-х років з'явилися і довгограючі грамплатівки. Розміри канавки були істотно зменшені, що дало можливість записувати майстер-диски на меншій швидкості обертання і істотно збільшити тривалість запису на одному боці грамплатівки. В СРСР перша довгограюча грамплатівка була випущена в 1953 році. Довгограючі грамплатівки випускалися для швидкостей обертання від 16 до 45 оборотів в хвилину.

З отриманого полімерного або воскового майстер-диска гальванічним способом знімається копія на метал. У спеціальній камері на поверхню майстер-диска наноситься шар срібла (подібно до того, як це робиться у виробництві дзеркал), а потім в гальванічної ванній на поверхню срібла осідає нікель або мідь. Таким чином виходить металевий відбиток. Його називають грам-оригіналом. Прослуховувати воскові або полімерні майстер-диски не можна, оскільки в процесі прослуховування майстер-диск зруйнується. Металеві грам-оригінали бувають позитивні (непарна гальванокопія) і негативні (парна гальванокопія). Непарні копії можна прослуховувати за допомогою звичайних програвачів. Тому їх ще іноді називають «читаються» і «нечитабельним» оригінали. Для контрольного прослуховування «читаються» оригіналів використовують спеціальні «зворотні» голки з кінчиком у формі зміїної мови, проте, отримати високоякісну запис при програванні оригіналу такої голкою не можна.

В кінці 50-х років в грамзапису сталася справжня революція - з'явилася стереозапись. Як же вдається записати два канали звуку одним різцем? Справа в тому, що стереозапись на грамплатівці - це не зовсім два незалежні канали звуку.

Поперечно-глибинна модуляція канавки грамзапису. До недоліків цього способу стереозаписи відноситься те, що якість звучання одного з стереоканалов сильно відрізняється від іншого

Запис «суперстерео» -сігналов або моносігналана 2 каналу з протифазою в одному з них Давайте більш детально розглянемо, яким чином здійснюється стереозапись в порівнянні з монозаписи. У канавки грамзапису є дві стінки. У разі монозаписи різець робить коливання по єдиної лінії, яка лежить в площині поверхні майстер-диска і перпендикулярна напрямку обертання майстер-диска. Це і є поперечна модуляція канавки грамзапису. Лінії, утворені на перетині країв стінок канавки грамзапису і поверхні диска, абсолютно однакові. У стереозаписи застосовується так звана «поперечно-глибинна» модуляція канавки. Там права стінка модулюється сигналом першого каналу, а ліва - сигналом другого каналу. Пристрої приводу коливань різця знаходяться під кутом 90 ° один до одного, і таким чином забезпечується незалежність форми нарізки лівої і правої стінок канавки грамзапису. У процесі реальної записи під впливом сигналів, що надходять на правий і лівий штовхачі, різець робить складні сумарні коливання у відповідних напрямках у площині, перпендикулярній напряму обертання майстер-диска.

Такий запис має ряд істотних обмежень. Так, наприклад, неможливо записати протифазні коливання низької частоти з великою амплітудою і ін. Для цього фонограма, що записується на майстер-диск, спеціально обробляється. Найпростіший спосіб обробки - зведення в моно всіх сигналів на частотах нижче 500 Гц. Одна з особливостей людського слуху, як відомо, полягає в тому, що ми насилу виявляємо в просторі джерело звуку на частотах нижче 500 Гц, тому така обробка фонограми майже непомітна на слух. Більш складні процесори контролюють і компенсують інші «незапісиваемие» музичні ситуації.

60 ... 70-ті роки ХХ століття можна вважати розквітом грамзапису. На диск формату «гігант» можна було записати до 60 хвилин звучання (по 30 хвилин на кожну сторону). З'явилися нові високоякісні пластмаси, з яких стали виготовляти грамплатівки. Виконавці почали випускати збірники своїх творів. З'явилося таке поняття, як «альбом».

В кінці 70-х років були розроблені найбільш досконалі системи запису майстер-дисків. Це обладнання дозволяло проводити запис безпосередньо на металевий диск з аморфної міді (технологія DMM, Direct Metal Mastering - прим. Ред.). Такий пристрій з повним правом можна називати «верстатом з ЧПУ», оскільки процес запису майстер-диска на ньому контролюється комп'ютером. Комп'ютер в таких системах не тільки стежить за швидкістю обертання майстер-диска, обробляє фонограму на предмет компенсації «незапісиваемих» звукових комбінацій в стереоканалах, а й контролює процес переміщення ріжучої головки в залежності від гучності записуваного сигналу. Завдяки цій функції, вдається істотно збільшити тривалість запису на одному боці грамплатівки. Дійсно, адже якщо звуку у вихідному матеріалі немає, нарізувана канавка має строгу спиралевидную форму. При цьому крок витків в спіралі грамзапису можна зменшити. А в разі, коли записується звук з максимальною амплітудою, - крок витків необхідно збільшити, щоб виключити замикання витків. Так тривалість звучання одного боку грамплатівки може зрости до 45 хвилин і більше. Завдяки тому, що при виробництві відпала необхідність осаджувати метал на поверхню полімеру або воску, істотно покращилося ставлення «сигнал / шум» в запису. Диски, записані за цією технологією, мало відрізняються за якістю звучання від компакт-дисків.

Прийнята «компромісна» система стереозаписи. Після того, як ріжучий головка була повернута на 45 °, обидва канали стерео виявилися наполовину глибинно і наполовину поперечно модульовані. В результаті компромісу вдалося досягти однакового звучання обох каналів стереозаписи 

Сигнал є тільки в лівому каналі

Сигнал є тільки в правому каналі

Запис моно за допомогою стереофонічною ріжучої головки

Запис «суперстерео» -сігналов або моносігналана 2 каналу з протифазою в одному з них

Тепер, після того, як внесена ясність в процес створення грамплатівки, саме час зрозуміти, як ці відомості застосувати до процесу програвання, щоб досягти максимальної точності відтворення звуку. Існує думка, що платівки, записані акустичним способом (без застосування електрики) треба неодмінно відтворювати на патефон і грамофон. Пропагандисти такого підходу пояснюють це якоюсь теорією «автентичного звучання».

Але давайте подумаємо, що ж відбувається на етапі відтворення грамплатівки? Коливання відтворює голки програє пристрої повинні бути якимось чином перетворені в звукові коливання. При цьому цілком правомірно вважати, що чим менше спотворень буде внесено в корисний сигнал на етапі відтворення, тим більш природним буде звучання оригінального запису. Рівень нелінійних спотворень кращих англійських патефонів близько 14%, а побутові пьезо- і магнітні адаптери середини ХХ століття мають КНІ на рівні 7 ... 11%. У побутових радіолах і електричних програвачах сигнал з такого адаптера надходить на вхід підсилювача, який теж привносить нелінійні спотворення і гармоніки. Незважаючи на «благородство» звучання старих лампових підсилювачів, рівень нелінійних спотворень і гармонік в них часто перевищує 5%. Ось така арифметика ...

Динамічний і частотний діапазони патефонів і побутової техніки теж не витримують ніякої критики. Для кращих патефонів межі частотного діапазону це 250 Гц ... 4,5 кГц, а для побутових програвачів середини минулого століття - 100 Гц ... 8 кГц. Динаміка у патефонів не перевищує 27 дБ, а у програвачів - 36 ... 40 дБ. Зрозуміло, що відтворення записів на такому обладнанні не може дати результат, скільки-небудь придатний для подальшої реставрації.

Професійні програвачі грамплатівок мають сумарний рівень нелінійних спотворень порядку 0,05% при динамічному діапазоні понад 80 дБ та частотному діапазоні від 10 Гц до 50 кГц.

Припустимо, що у вас є програвач, що задовольняє вимогам, що пред'являються до професійного обладнання, і ви хочете отримати високоякісну копію грамплатівки для подальшої реставрації. Як же використовувати на всі 100% такі можливості професійного програвача грамплатівок?