Способы записи звука

Кроме записи на валик фонографа и на граммофонную пластинку, были изобретены и другие способы записи звука.

Люди старших поколений еще помнят то время, когда на экранах кинотеатров господствовало «немое кино». Первые попытки озвучить изображение заключались в том, что во время демонстрации фильма пианист исполнял популярные мелодии. Публика так привыкла к этому, что стоило музыканту хоть на минуту прервать игру, как события на экране, по словам очевидцев, переставали восприниматься как нечто цельное, связное.

Появились известные музыканты-киноиллюстраторы, их фамилии печатались вместе с названиями кинокартин. Выработались даже своего рода шаблоны музыкального сопровождения фильмов. Если, к примеру, на экране показывали лунную ночь, то пианист немедленно начинал играть «Лунную сонату» Бетховена, если свадьба — то «Свадебный марш» Мендельсона и т. п.

Пытались применить для озвучивания немых фильмов и граммофонную пластинку. Первый русский игровой фильм «Понизовая вольница» А. Ханжонкова демонстрировался в сопровождении музыки, которую специально сочинил М. Ипполитов-Иванов; она была записана на пяти граммофонных пластинках. Но достичь хотя бы сносной синхронизации звука с изображением никак не удавалось. Прославленный изобретатель Т. Эдисон тоже немало потрудился, приспосабливая фонограф для записи звукового сопровождения кинофильмов. Решая задачу синхронизации звука с изображением, он сумел достичь отличных результатов, построив свой знаменитый «кинетофон». Но звук, записанный на большом фоновалике, могли слышать лишь зрители первых рядов.

Конкурирующие концерны в Европе вскоре разработали свои собственные системы озвучивания. В Америке очень большой успех имел снятый киноконцерном «Вернер Бразерс» первый звуковой фильм «Певец из джаз-банда» с участием известного негритянского исполнителя популярных песенок Ола Джолсона. Фильм был озвучен по системе «Витафон», получившей в то время наибольшее распространение. Звук записывался на пластинках диаметром 40 см при скорости вращения ЗЗ¹/₃ оборотов в минуту. Продолжительность звучания одной стороны пластинки совпадала со временем демонстрации кинопленки, намотанной на одну катушку (1 часть).

Запись звукового сопровождения фильма на граммофонную пластинку была сопряжена с целым рядом трудностей. Обычно она выполнялась в специальной студии, где обеспечивались необходимые акустические условия и температура. Поэтому при съемке кинофильма приходилось сводить к минимуму выезд на натуру. Но главная неприятность заключалась в невозможности остановить начатую запись, а затем продолжить ее, как обычно делают при съемке изображения. Кроме того, запись на воск всегда вели сразу на трех пластинках: одна предназначалась для немедленного контрольного прослушивания, вторая — для обработки и изготовления металлического оригинала, а третья — резервная. Малейший дефект, неточность — и все надо было начинать с самого начала. И, наконец, еще одно неудобство: пластинки быстро изнашивались, что постепенно приводило к несовпадению звука с соответствующей записью изображения. Как правило, после 20 демонстраций фильма пластинки «Витафон» приходилось менять. Таким образом, вопрос создания звукового кино нельзя было считать решенным, так как не удалось достичь устойчивой синхронизации с помощью грампластинки. Стало очевидным, что звук нужно записывать не на отдельном звуконосителе, а на самой ленте фильма. Но как это сделать?

Вот тогда и вспомнили, что еще в 1901 году исследователь Эрнст Румер сконструировал так называемый «фотографический фонограф», который записывал на движущуюся фотопленку колебания пламени вольтовой дуги под воздействием звуковых волн. Проявленная запись представляла собой последовательное чередование темных и светлых полос. Но как ее воспроизвести? Тут на помощь пришло явление так называемого «фотоэффекта», открытое в конце прошлого века профессором Московского университета А. Столетовым.

Ученый заметил, что при облучении ярким светом в некоторых веществах возникает электрический ток. На этом принципе был сконструирован новый прибор — фотоэлемент. Он оказался как раз тем звеном, которого не хватало, чтобы заставить записанные на фотоленте модулированные звуком колебания вольтовой дуги зазвучать вновь. Но для окончательного решения вопроса оптической записи и воспроизведения звука потребовалось еще немало лет. Дело в том, что ток, возникающий в фотоэлементе под воздействием яркого света, очень мал, а усилителей в те годы еще не было. Лишь с развитием радиоэлектроники оказалось возможным вновь вернуться к заманчивой идее оптической записи и воспроизведения звука.

Демонстрация первого звукового кинофильма (в современном понимании) состоялась 17 сентября 1922 года в Берлине. Звуковое сопровождение было записано на самой киноленте в виде световых сигналов. Любопытно, что берлинские газеты холодно встретили новинку, считая, что звуковой фильм никак не может конкурировать с немым с точки зрения художественной ценности.

Работа над созданием советского звукового кино началась в ноябре 1926 года, когда группа специалистов под руководством П. Тагера энергично взялась за дело. Пока в печати продолжалась полемика о том, нужно ли вообще звуковое кино, Тагеру вручили авторское свидетельство на сконструированный им и его помощниками оригинальный прибор — модулятор, преобразовывающий микрофонный ток в световые колебания.

Вскоре все необходимые механизмы и приспособления были готовы. Для воспроизведения звука был построен аппарат, в котором узкий пучок яркого света проходил сквозь нанесенную на движущуюся киноленту фонограмму и попадал на фотоэлемент. Так как фонограмма состояла из последовательно чередующихся разных по плотности поперечных полос, то пучок света получался переменной яркости, то есть модулированным. В фотоэлементе соответственно возникал пульсирующий ток, поступавший в усилитель, а после преобразования — на динамический громкоговоритель.

Звукозаписывающий аппарат Тагера впервые был применен на съемках кинофильма «Путевка в жизнь». Звук был отличного качества и, после ряда усовершенствований, эта аппаратура стала выпускаться одним из наших заводов. «Звук записан по системе Тагефон» — можно было прочитать в заглавных титрах многих советских кинофильмов 30-х годов.

Несколько иную систему сконструировал другой советский инженер А. Ф. Шорин. Если фонограмма Тагера соответствовала глубинной грамзаписи (полосы разной плотности), то Шорин построил модулятор, дающий аналог поперечной записи на грампластинке — то есть фонограмма отличалась равномерной плотностью, но переменным сечением. При воспроизведении звука такая фонограмма играла роль диафрагмы, которая последовательно пропускала луч света переменного сечения (а следовательно и переменной яркости).

Система Шорина была более износоустойчива и давала звук также отличного качества. С ее помощью были сняты такие известные советские фильмы, как «Великий гражданин», «Юность Максима» и др.

Оптическая система звукозаписи в то время превосходила грамзапись по ряду показателей. Но у грамзаписи было одно неоспоримое преимущество: возможность пользоваться ею в быту. Задавшись целью сделать оптическую звукозапись пригодной для домашнего использования, Тагер сконструировал «световой граммофон» (или «тагефон»). В нем звук записывался на узкой кинопленке шириной 4 мм, на которой размещалась одна звуковая дорожка. Завод КИМ наладил серийный выпуск приставок СБ-2 к радиоприемникам. Приставка называлась «звучащий целлофан» и стоила 481 руб., а каждая фонограмма — 18 руб. 20 коп.

Стремясь удешевить и сделать более доступной для широкого покупателя приставку СБ-2, изобретатели Б. Скворцов и И. Светозаров в 1930 году предложили использовать вместо кинопленки ленту из обычной бумаги, на которой отпечатывалась фонограмма. Пучок яркого света, отражаясь от такой фонограммы, модулировался и попадал на фотоэлемент. Коломенский граммофонный завод начал выпуск приставок к радиоприемникам. Назывались они «говорящая бумага». Хотя стоимость приставки «говорящая бумага» (572 руб.) оказалась выше стоимости «звучащего целлофана», один рулон фонограммы стоил уже 8 руб. 55 коп. Радиоприемник был необходим для усиления и передачи звука, так как обе приставки представляли собой лентопротяжный механизм с фотоэлементом. И все же, несмотря на всю свою оригинальность, ни «звучащий целлофан», ни «говорящая бумага» не смогли конкурировать с граммофонной пластинкой и патефоном по степени доступности покупателю.

Большой интерес представляет и так называемый «шоринофон» инженера А. Шорина. Запись звука производилась на старой, использованной киноленте электромеханическим способом с помощью рекордера, как это делалось на грампластинках прямого воспроизведения, не требующих никакой обработки. На обычной стандартной ленте можно было разместить до 60 параллельных звуковых канавок. Записанный звук воспроизводился электромагнитным звукоснимателем (адаптером). Общая продолжительность непрерывного звучания фонограммы шоринофона при длине киноленты в 300 м достигала 8 часов. Шоринофон широко применялся на радио, где вместе с «звучащим целлофаном» Тагера выполнял роль современного магнитофона.

В разное время были найдены и другие, иногда весьма необычные способы записи звука, не нашедшие, однако, практического применения. Например, еще в 1900 году вместо записи на воск предлагалось выжигать звуковую канавку раскаленным резцом. В 1908 году один немецкий изобретатель хотел заменить углубленную звуковую канавку выпуклой дорожкой (идея Ш. Кро), делая ее путем наплавки на поверхность пластинки тонкой струи быстро-твердеющей жидкости. В 1910 году был запатентован способ записи звука на нити искусственного волокна в виде утолщений переменного сечения. Для воспроизведения записанного таким образом звука следовало равномерно протаскивать нить сквозь специальное устройство (напоминающее калибр), снабженное мембраной.

Один из самых интересных способов записи звука — электромагнитный — получил настолько широкое распространение, что сейчас почти невозможно назвать какую-нибудь область деятельности человека, где не применялась бы магнитная запись.

Изобретатель граммофона и граммофонной пластинки Эмиль Берлинер указывал, что электромагнитный способ записи звука был впервые предложен еще в конце прошлого века неким Оберлином Смитом в Америке. Однако нет никаких документальных подтверждений его приоритета, зато точно известно, что датский физик и инженер Вольдемар Паульсен в 1900 году продемонстрировал прибор, названный им «телеграфон». В этом приборе тонкая стальная проволока равномерно протягивалась мимо стержневого электромагнита, по обмотке которого пропускался микрофонный ток. Благодаря явлению гистерезиса в проволоке наводилась и сохранялась остаточная индукция. Это и был первый магнитофон. Для воспроизведения записи достаточно было вновь протянуть намагниченную таким путем проволоку мимо электромагнита, чтобы в его обмотке возникли токи, аналогичные записанным ранее от микрофона. Эти токи затем могут быть вновь преобразованы в звуковые колебания наушником телефона. Запись получалась отчетливой, но очень тихой. Так как электронных усилителей тогда еще не было, прибор Паульсена остался просто интересным экспериментом.

Новый этап в развитии электромагнитной записи звука наступил в 1920 году, когда советский инженер В. И. Коваленко (впоследствии член-корреспондент АН СССР) предложил использовать электронную лампу в качестве усилителя электромагнитных сигналов. В 1925 году инженер М. И. Крейчман в СССР получил патент на магнитную пленку, состоящую из целлулоидной основы с наплавленным на ее поверхность магнитным порошком. В то время, однако, предпочитали экспериментировать с металлической проволокой, вначале стальной, затем медной никелированной.

Изобретатели разных стран продолжали упорно работать над усовершенствованием электромагнитной звукозаписи. В 1937 году группой японских инженеров было установлено, что если к записываемому микрофонному току добавить ток высокой частоты, то уровень посторонних шумов, сопутствующих записи, значительно снижается. Это было очень важное открытие.

Одновременно продолжалась работа над созданием подходящего звуконосителя. В основном она заключалась в подборе различных сплавов для проволоки и тонких металлических лент. Пробовали сначала простую углеродистую, вольфрамовую и кобальтовые стали, затем железо-никель-медный, железо-кобальт-ванадиевый и прочие сплавы. Результатом этих экспериментов, однако, было лишь некоторое уменьшение сечения проволоки и толщины ленты. Но главная проблема осталась: невысокое качество звучания записи и невозможность соединения концов металлического звуконосителя друг с другом. Приходилось применять сварку, что, во-первых, очень неудобно, во-вторых — воздействие высоких температур уничтожало запись.

Между прочим, уже на этой стадии разработки электромагнитную запись пытались применить и для озвучивания кинофильмов. В 1929 году немецкий изобретатель доктор Стилле провел ряд успешных опытов с записью звука на перфорированной стальной ленте, движущейся синхронно с кинолентой. Было достигнуто абсолютное совпадение звука с изображением на экране. Изобретению Стилле (аппарат назывался «блатнерофон») прочили большое будущее. Но, как мы знаем, этого не случилось. Технический уровень электромагнитной звукозаписи был еще недостаточно высок, не было и надежного звуконосителя.

Перелом наступил в 1935 году, когда на радиовыставке в Германии впервые экспонировалась магнитофонная лента, состоящая из гибкой немагнитной основы с нанесенным на ее поверхность тонким слоем железного порошка. Она могла соединяться простым склеиванием. Вскоре две германские фирмы — «АЕГ» и «И. Г. Фарбениндустри» наладили массовое производство такой ленты. Одновременно для записи и воспроизведения звука был выпущен специальный аппарат, названный «магнетофон». Окончательную точку в вопросе электромагнитной записи звука поставили инженеры Браунмюль и Вебер, которые в 1941 году, используя идею японских инженеров, построили кольцевую магнитную головку с ультразвуковым подмагничиванием. В таком виде аппарат для записи и воспроизведения звука электромагнитным способом, называемый у нас «магнитофон», существует и поныне, несмотря на целый ряд последующих усовершенствований.

Сейчас в быт вошли кассетные магнитофоны. Неудобные в обращении боббины все больше вытесняются компактными кассетами, и перед владельцем магнитофона больше не стоит проблема склеивания случайно порвавшейся ленты: устройство кассеты исключает возможность случайного разрыва.

Диапазон частот, который могут записывать современные магнитофоны, фантастически велик. Достаточно сказать, что магнитная лента зафиксировала и воспроизвела ультразвуковые колебания, производимые летучей мышью во время полета — 100 000 герц! Ни один другой способ записи звука пока еще не может похвастаться таким достижением.

В ноябре 1951 года инженеры фирмы «РКА Виктор» впервые продемонстрировали запись на магнитную ленту черно-белого телевизионного изображения, а в 1953 — цветного. Сейчас кассетные видеомагнитофоны все больше и больше внедряются в быт и становятся такими же привычными аппаратами, как и простые магнитофоны. Дальнейший прогресс видеозаписи связан, очевидно, с голографией.