Первые звуковые устройства
Звуком называются генерируемые каким-либо источником колебания. Они способны перемещаться только в упругих средах (газах, жидкостях и твердых телах), и поэтому звук не распространяется в вакууме. Человеческое ухо способно различать звуковые колебания в диапазоне частот от 20 до 20 тыс. Гц. Колебания с частотой менее 20 Гц называются «инфразвуком», а с частотой выше 20 тыс. Гц — «ультразвуком». В современных устройствах колебания звукового диапазона вначале преобразуются в электрические импульсы, а затем записываются или передаются по радио и телефону.
Величайшее техническое достижение
Создание устройства, способного записывать и хранить звуки, без сомнения является величайшим техническим достижением, сделанным человеком. Впервые подобный аппарат был создан в 1857 г. французским изобретателем Леоном Скоттом де Мартинвиллем (1817—1879). Он назвал свое устройство фоноавтограф (в переводе с греческого: «звук — сам — пишу») и в этом же году получил на него патент.
Принцип действия первого звукозаписывающего аппарата заключался в следующем: игла колебалась от воздействующих на нее звуковых волн и вычерчивала их на поверхности вращавшегося цилиндра, покрытого слоем сажи. В результате на цилиндре как бы получался рисунок звука. Поэтому на него можно было только посмотреть, а воспроизвести невозможно.
Фонограф Эдисона
Задачу записи и воспроизведения звука удалось решить уже известному нам американскому изобретателю Томасу Алва Эдисону. В 1877 г. он создал фонограф (звук — пишу). Этот прибор также использовал колебания звуковых волн, но их фиксировали на вращающийся цилиндр, покрытый воском. Таким образом, аппарат Эдисона не только «рисовал» звук, но и «консервировал». Поэтому если приставить иглу к началу прорезанной ею в воске дорожки и придать цилиндру вращение, можно было заставить иглу повторить колебания, совершенные при записи. При этом специальная мембрана, прикрепленная к игле, воспроизводила записанные звуки.
В 1878 г. Эдисон основал фирму по производству фонографов. В рекламе говорилось, что такой аппарат можно использовать в качестве секретаря, для диктовки писем и записи телефонных сообщений, издания звуковых книг и воспроизведения музыки. Однако качество звучания было очень низким, а одного цилиндра хватало на запись всего нескольких минут разговора, поэтому желающих приобрести «говорящую машину» практически не нашлось.
Граммофон — записанный звук
Более совершенный звукозаписывающий аппарат создал в 1888 г. американский инженер Эмиль Берлинер (1851—1929). Новое устройство вначале называли «фонограмом» — «звук записывать», но I затем, для того чтобы не путать с фонографом Эдисона, изменили его на «граммофон» (в переводе с греческого — «записанный звук»).
В отличие от фонографа, прибор Берлинера записывал звук не на цилиндр, а на плоский диск. Так появились первые граммофонные пластинки (чаще говорят — грампластинка). Такие пластинки изготавливали из эбонита, и поэтому запись на них сохранялась достаточно долго, а сами пластинки можно было тиражировать в любом количестве. Уже в конце XIX в. в США была открыта первая в мире фабрика граммофонных пластинок. В начале XX в. подобные предприятия были созданы в Европе и Англии. Кстати, первые граммофонные пластинки выпускались односторонними, а с 1903 г. их начали делать двухсторонними.
Это интересно!
Для измерения громкости звука была введена единица измерения, получившая название «децибел» (дБ). В электротехнике в децибелах также измеряют мощность электрического сигнала. Для того чтобы определить громкость звука, его сравнивали с некоторой стандартной величиной, за которую была принята минимальная слышимость человеческого уха. Было принято, что она равняется одной десятой доли бела — единицы названной в честь американского ученого Александра Грэма Белла (1847—1922). Эта единица представляет собой десятичный логарифм, т.е. звук с интенсивностью 20 дБ слышен в 10 раз громче, чем звук с интенсивностью 10 дБ. Так, например, звук взлетающего реактивного самолета равен 120 дБ, что в 1 млн раз громче звука обычной беседы (60 дБ).
Патефон — улучшение качества звука
В 40-х гг. XX в. граммофоны начали уступать более компактным и удобным в обращении патефонам. Во-первых, в их конструкции отсутствовала огромная труба, во-вторых, они оснащались усовершенствованным заводным механизмом, и, в-третьих, качество воспроизводимого ими звука было значительно лучше. Производством этого необычного аппарата занялась известная французская киностудия Пате, созданная еще в 1896 г. братьями Эмилем (1860—1937) и Шарлем (1863—1957} Пате. Новинка получила свое название от их фамилии и греческого слова «фон» — «звук».
В отличие от граммофона, рупор, издающий звук, имел небольшой размер и был встроен в корпус, что позволило скомпоновать весь аппарат в виде чемодана. Заводной механизм был оснащен центробежным регулятором скорости и имел мощную пружину, одного завода которой хватало на проигрывание одной двухсторонней пластинки.
Электрические методы записи и воспроизведения звука
Первые модели граммофонов и патефонов были полностью механическими. Электрические методы записи и воспроизведения звука были разработаны в 1924 г. сотрудниками американской фирмы «Вестерн электрик компани». По новой технологии звук улавливался микрофонами, преобразовывался в электрические сигналы, усиливался и передавался на режущую головку, которая наносила на диск бороздку высокого качества. Затем происходил обратный процесс—механические колебания иголки преобразовывались в электрические сигналы, которые воспроизводились с помощью усилителя и громкоговорителей (динамиков).
Это интересно!
Впервые идею стереозаписи — объемной записи и воспроизведения звука — предложил в 1931 г. английский изобретатель Алан Довер Блюмляйн (1903—1942). В его системе звук, раздельно записанный с двух разных микрофонов, воспроизводился через два громкоговорителя. Следует отметить, что такое революционное решение нашло коммерческое использование только в 1958 г., но зато сразу же было замечено военными. Во время Второй мировой войны стереосистема Блюмляйна использовалась в радиолокации, что значительно повышало точность определения местоположения целей.
Электрофоны, или проигрыватели
Изобретение электрической звукозаписи вскоре привело к созданию электрических граммофонов. Им дали название «электрофон», полученное путем сокращения термина «электропатефон». В быту такое устройство чаще называли проигрывателем пластинок или просто вертушкой. К 80-м гг. XX в. электрофоны достигли своего совершенства, но в дальнейшем были вытеснены компакт-дисками, использующими цифровой принцип записи сигнала. В наши дни электрофоны можно встретить лишь в коллекциях ценителей высококачественной музыки (существует мнение, что аналоговый сигнал более «сочно» передает звучание, чем цифровой) и на дискотеках, где в руках диджеев они превращаются в инструмент для создания новых оригинальных звуков и композиций.