Виктор Пестриков, г. Санкт-Петербург

Когда стихли восхищения по поводу появления фонографа, оказалось, что ему присущ ряд недостатков, которые препятствуют его широкому распространению. Одним из основных его недостатков, являлась сложность тиражирования носителя информации – фоновалика. Диапазон звуковых частот, воспроизводимых фонографом, не удовлетворял любителей музыки. Низкие частоты записывались недостаточно хорошо, а запись высоких частот вызывала определенные проблемы. Первые экземпляры фонографов плохо воспроизводили некоторые шипящие и свистящие звуки: с, ц, ш, ж. Изобретатель фонографа, Т. Эдисон затратил много времени на устранение того, чтобы аппарат перестал шепелявить. Однако устранить этот недостаток до конца ему так не удалось.

Над устранением недостатков фонографа работали многие специалисты. Этими вопросом занимались и в лаборатории изобретателя телефона А. Белла. Сотрудник лаборатории Чарльз Тейнтер (C. S. Tainter, 1854-1940), работая над новой конструкцией фонографа, обратил внимание на то, что при записи звука на валик, покрытый оловянной фольгой, снимаемая резцом стружка имеет разную толщину. Наблюдения показали, что движение резца происходят в двух плоскостях, как при записи, так и при воспроизведении звука. Это навело его на мысль о том, что работа рекордера (мембрана с резцом) станет более стабильной во время воспроизведения, если резец будет совершать колебания только в одной плоскости, в частности, вертикальной. Он пришел к выводу, что для обеспечения такого режима работы резца, следует во время записи сделать так, чтобы образующаяся стружка имела одну толщину. Дальнейшие исследования показали, что процесс образования стружки связан также со свойствами материала, которым покрывают поверхность фоновалика. Материал должен быть более податливым, чем олово, например, как пчелиный воск с добавкой парафина.

Ч.Тейнтер посчитал, что раз мембрана, связанная с резцом, совершает сложное колебательное движение, то это и является одной из причин некачественного воспроизведения звука. Для устранения этого эффекта, Ч.Тейнтер предложил, изменить не только принцип работы резца, но и конструкцию звуконосителя. В 1881 г. Ч.Тейнтер, в усовершенствованной конструкции фонографа, вместо фоновалика, использовал большой круглый диск. В этой конструкции аппарата, звукозаписывающий диск располагался в вертикальной плоскости и совершал сложное движение, одновременно вращался и перемещался по горизонтали. Конструкция механизма вращения диска с восковым покрытием, позволяла делать запись звука по спирали. При этом оказалось, что при записи звука, на диск покрытый воском, существенно улучшается воспроизведение высоких частот, нежели при воспроизведении записи сделанной на диске со свинцовым покрытием. Ч.Тейнтер вел дневники, в которые заносил свои соображения о проводимых исследованиях. Одна из записей в дневниках, в частности, посвящена полученным результатам по спиральной записи звука: "Несколько дней назад мы добились успеха в получении спиралевидных записей... Электрокопия полученных записей принципиально отличается от цилиндра Эдисона, в котором запись, имеет глубинный тип, обычно называемый "холм и долина", так как канавка записи имеет переменную глубину. В 1881 мы называли этот способ записи Эдисоновским, так как именно такой способ и был запатентован Эдисоном в 1877 году. Запись на нашей электрокопии имеет другую форму, где колебания производятся параллельными к поверхности материала носителя движениями, так, как это было сделано в старом фонаутографе Скотта 1857 года. Таким образом, формируются углубления одинаковой глубины, но волнистого характера. На острие иглы воздействуют стороны полученного углубления, а не его основания, как имеет место в глубинном вертикальном типе записи. Эту форму мы назвали штриховой формой. Я пытался использовать этот способ записи и ранее, но сталкивался с непреодолимыми трудностями при попытке многократного воспроизведения, так как игла постоянно разрывала звуковые канавки в мягком воске". Диапазон исследований Ч. Тейнтера в области высококачественного воспроизведение звука был достаточно широкий. Большое внимание он уделил поискам наиболее приемлемого состава вещества для записи звука и методам тиражирования записанных дисков. Были опробованы методы штамповки и прессования. Ч. Тейнтер пытался устранить поверхностный шум при воспроизведении звука, но из этого ничего не получилось. Он экспериментировал с различными способами воспроизведения звука, в частности, пневматическим, гидравлическим и магнитным. Для вращения записывающего диска с постоянной скоростью, в августе 1882 г., он сконструировал стабилизатор скорости вращения. Ч. Тейнтер, невзирая, на прогресс с дисковыми носителями звука, в дальнейшем занялся спиральной записью на цилиндрах. Им были сконструированы аппараты, получившие название, графофоны. Эти аппараты, хотя и напоминали фонограф Т. Эдисона, но отличались от него, более высоким качеством воспроизведения звука, благодаря поперечной спиральной записи и перемещению рекордера вдоль фоновалика.

К сожалению, Ч. Тейнтер не додумался сделать записывающийся диск съемным и воспроизводить звук с горизонтально крутящегося круглого тонкого диска. Практической реализацией предложенного направления улучшения звучания фонографа занялся живший в США, уроженец немецкого города Ганновера, инженер Эмиль Берлинер (Berliner Emile, 1851-1929). Он был известен и до этого в научном мире, как создатель удачной конструкции угольного микрофона.

Немецкий инженер, решение проблемы высококачественной записи и воспроизведения звука, начал, как и Ч. Тейнер, с усовершенствования фонографа Т. Эдисона. Ему удалось построить фонограф, в котором записывающий резец совершал колебания вдоль большей оси фоновалика и оставлял на его поверхности извилистую канавку с различными радиусами закругления, но одинакового поперечного сечения. Замена глубинной модуляции на поперечную, позволила заметно снизить нелинейные искажения при воспроизведении фонограмм. Экспериментируя, он вспомнил о забытой идее Шарля Кро, записи звука на вращающийся закопченный диск. Для реализации этой идеи он использовал стеклянный диск, с нанесенным на его поверхность слоем вещества из смеси сажи, воска и парафина. При записи звука, диск совершал вращательно-поступательное движение и располагался над записывающим резцом, то есть слоем звуконосящего вещества вниз. В этом случае, образующаяся при спиральной записи стружка падала вниз и тем самым не засоряла создаваемую звуковую дорожку. После завершения записи, сажевая мастика удалялась, и диск покрывался слоем лака. С получившегося стеклянного негатива, изобретатель изготовил фотографическим способом отпечаток звуковых дорожек на поверхности диска, покрытого слоем хроможелатинового вещества. В результате получилась грампластинка, которую можно было проигрывать. Поверхность этой грампластинки была недолговечной, и Э. Берлинер вскоре стал делать записи на цинковых дисках. Для повышения прочности звуковых канавок, поверхность цинковой пластинки подвергалась химическому травлению. Для проигрывания такой пластинки фонограф уже не годился и Э. Берлинер сконструировал аппарат, получивший название “граммофон” (по-гречески – записанный голос). При воспроизведении звуковой записи на граммофоне, игла скользила по спиральной дорожке и передавала звуковые колебания, соединенной с ней мембраной, от которой звук поступал в рупор и усиливался. Вращение пластинки осуществлялось вручную, посредством ременной передачи. В 1887 г. Э. Берлинер запатентовал граммофон и получил американский патент №372,786. На следующий год, в филадельфийском Институте им. Франклина состоялась публичная демонстрация усовершенствованной модели граммофона и плоской звуковой металлической пластинки в виде круга. Первая граммофонная металлическая пластинка имела диаметр 12,5 сантиметров и содержала музыкальную запись, которую можно было слушать всего одну минуту. Возможность получения копий и было главным преимуществом грампластинки над фоноваликами. За эту модель звуковоспроизводящего аппарата Э. Берлинер был удостоен медали института. Предложенная форма звуконосителя оказалось настолько удачной, что дожила до наших дней.

А что же Т.А.Эдисон? Это, редкостный случай, когда великий изобретатель удивил своей слепотой. Вместо того чтобы оценить работы Э. Берлинера, он продолжал совершенствовать свой фонограф. В конце он добился того, что фоновалики звучали лучше пластинок Э.Берлинера. Невзирая на это грампластинки пользовались более широким спросом. Через некоторое время Т.А.Эдисон положил конец работам, связанным с фонографом и переключился на усовершенствование грампластинки. Он создал "долгоиграющую" пластинку диаметром 30 см со временем записи фонограммы 20 минут и хорошим качеством воспроизведения записанного звука. "Долгоиграющая" пластинка Т.А.Эдисона не пользовалась спросом, покупатели, как и раньше, приобретали пластинки Э.Берлинера. Это было связано с тем, что для прослушивания новых грампластинок необходима была алмазная игла, которая стоила очень дорого. Лишь через 50 лет конструкторы снова вернулись к долгоиграющим пластинкам и алмазным иглам, но это уже был новый, более качественный этап звукозаписи.

john
Не в сети
Постоянный участник
Регистрация: 24.01.2012
Ответов:

 

Пластинки Э. Берлинера при проигрывании давали более чистый звук, чем фоновалики Т. Эдисона. Наряду с этим у новых носителей звука был и недостаток, прослушивание пластинок, сопровождалось неприятным шипением. Это недостаток был связан в основном со свойствами материала грампластинки. В качестве звуконосителя была опробована и выпускавшаяся промышленностью искусственная пластмасса, целлулоид. Фонограмма отпрессовывалась на размягченной пластмассе с помощью специального клеше, которое изготавливалось методом гальванопластики. Первая граммофонная пластинка из целлулоида до сих пор хранится в Национальном музее г. Вашингтон. Изобретатель граммофона не остановился на достигнутом результате и продолжил поиски еще более подходящего материала для производства пластинок. В 90-х годах 19 века был опробован эбонит и даже выпущены первые грампластинки. Однако от него пришлось вскоре отказаться, так как готовые пластинки часто имели технологические дефекты, связанные с процессом прессования. Э. Берлинер искал пути повышения качества воспроизведения звука с грампластинок. С этой целью он увеличил скорость вращения пластинки до 100 об/мин. Качество воспроизведения повысилось, но время звучания пластинок стало небольшим. Пришлось увеличивать диаметр дисков. Размер пластинок вырос до 20 дюймов!

 

Рис. 4. Одна из первых конструкций граммофона

Другим направлением повышения качества звука стал поиск подходящего материала для изготовления пластинок. Пробовали использовать в качестве звуконосителя и экзотические материалы, такие как каучук и шоколад…. Да, шоколад. В 80-х годах 20 века в прессе появилась заметка, что житель Германии Петер Ладони изготовляет граммофонные пластики из шоколада. Такую пластинку можно было послушать 20 минут, а потом съесть. Нужно сказать, что эта новинка была известна еще в начале того 20 века. В свое время, шоколадные пластинки изготовляла в Санкт-Петербурге кондитерская фабрика “Жорк и Борман”. В оптовом прейскуранте товарищества “Эйнем” за 1904 год в разделе “Последние, новости” можно прочитать такое объявление: “поющий, играющий и говорящий шоколад-фонограф, игрушка с одной шоколадной пластинкой”.

Более совершенный граммофон начала ХХ века

В конце концов, Э. Берлинер обратил внимание на полимерный материал, который широко использовался в то время для производства пуговиц. Этот материал назывался шеллак. Ему и было суждено в дальнейшем стать основным материалом для производства грампластинок, вплоть до конца 40-х годов 20 века. В 1896 году Э. Берлинер изготовил первые пластинки из пластмассы, основной составной частью которых был шеллак. Промышленное производство новых пластмассовых грампластинок началось уже в следующем году.

 

Первая металлическая пластинка с поперечной записью (1881г.)

Нужно отметить, что требования, к материалу грампластинок предъявляются довольно высокие, как по прочности, так и по долговечности его хранения. Стальная игла, бегущая по бороздке, давит на ее дно с громадным давлением около 100МПа. Так, если “развернуть” спираль звуковой бороздки обычной современной пластинки, то она вытянется на 1 км. Благодаря успехам в химии высокомолекулярных соединений, после длительных поисков удалось найти материал для граммофонных пластинок, который удовлетворял предъявленным требованиям. В Индии обитает крохотный жучок, который выделяет смолу и обволакивается ею словно скорлупою (скорлупа на английском языке означает - шеллак). Оказалось, что шеллак можно плавить, вводить в смеси и обрабатывать давлением. Этому материалу присуще одновременно эластичность и твердость. Пластинка сделанная из шеллака не рассыхается, не разрушается при проигрывании и может служить в 20 раз дольше в сравнении со стальным образцом. Для изготовления одной пластинки требуется 60 граммов шеллачной смолы или скорлупы 4 тысяч жучков. Это с учетом того, что в смесь будут добавлены наполнители: шифер, сажа и другие вещества. Шеллачные пластинки долгое время не имели конкурентов. Не находилось заменителей шеллака. Владельцы граммофонов вынуждены были мириться с недостатками шеллачных пластинок: с их большой хрупкостью, малой прочностью и шипением. Пластинка воспроизводила не только записанный на нее звук, но и добавляла свой собственный. Она попросту шипела. Казалось, что с этим недостатком ничего нельзя сделать. Иголка не может скользить по канавкам без трения, которое и является причиной шипения. И, чем пластинка была старее, тем сильнее она шипела.

 

Рис. 5. Граммофон с гнутым рупором конструкции В.И. Ребрикова.

Только с развитием химии, в конце первой половины 20 века, удалось разработать новую пластмассу, которая и вытеснила шеллак. Основным продуктом для производства грампластинок стал поливинилхлорид. Современная пластинка производится из смеси поливилхлорида и винилита. Она бесшумна, легкая и к тому же не бьется. Достаточно плотная поверхность пластинок из нового материала, позволила сблизить и сузить звуковые канавки. Это дало возможность увеличить длительность звучания пластинок в несколько раз. Новые грампластинки стали назвать “долгоиграющими”. Достаточно сказать, что опера П. И. Чайковского “Пиковая дама” раннее умещавшаяся на 22 пластинках гигантах из шеллака, стала умещаться на 3-х долгоиграющих пластинках.

Рис. 6. Патефон. Германия. Начало XX века.

В 1897 года в немецком городе Ганновере была сделана первая грамзапись на русском языке. Инициатором этого мероприятия был страстный поклонник граммофона петербуржец граф Амори (псевдоним Ипполита Павловича Рапгофа). Ему удалось упросить некоторых тогдашних русских знаменитостей поехать с ним заграницу и сделать студийные звукозаписи. По прошествии 2 лет граф Амори организовал звукозапись соотечественников уже в России. В числе записавшихся был знаменитый баритон Иоакин Тартаков, известный тенор Гавриил Морской и другие любимцы петербургской публики. В России, первые напетые диски пользовались большим успехом у меломанов. Благодаря этому успеху, было сломлено недоверие граждан империи к “механическому чревовещанию” и дело распространения граммофона в нашем отечестве резко пошло вверх. Первые граммофоны фабричного производства появились в России в том же, 1897 году.

 

Рис. 7. Портативный патефон, производства московского патефонного завода. 1941г

Для записи фонограмм в начале использовались резцы из корунда, и запись делалась на одной стороне пластинки. Запись прослушивалась с помощью наушников. Скорости вращения пластинок были разные. У каждой пластинки была своя скорость вращения. В начале, диск вращали вручную, но со временем, в аппарат был установлен пружинный двигатель. В 1897 году появилась примечательная модель граммофона конструкции Элдриджа Джонсона, владельца небольшой механической мастерской в американском городе Кэмдене. Аппарат имел пружинный двигатель с центробежным регулятором скорости, который был заключен в деревянный корпус. Эта модель граммофона просуществовала почти 20 лет.

Наш соотечественник, В.И. Ребриков, вместо длинного рупора, установил в граммофон гнутый компактный рупор. Это позволило значительно уменьшить габариты аппарата. Ему же принадлежит идея граммофона со скрытым рупором. Выпускались различные конструкции граммофонов, в виде тумбочек или маленьких шкафчиков, часто из различных, ценных пород деревьев.

Фирмой братьев Пате выпускался аппарат со скрытым рупором внутри тумбочки, получивший по имени владельцев фирмы название “патефон”. Это название было распространено и на другие звуковоспроизводящие аппараты фирмы. В 1907 году служащий французской фирмы братьев Пате Гильон Кеммлер предложил компактный граммофон, в виде небольшого чемоданчика, известный в народе, как патефон и получивший свое название также по наименованию фирмы Пате. Аппараты системы Гилема Кеммлера просуществовала до конца 50-х годов 20 века. Граммофоны и патефоны получили широкое распространение в быту. Уже в начале ХХ столетия журнал “Новости граммофона” сообщал, что только в России “находится в пользовании более полумиллиона граммофонов” и это несмотря на их, очень высокую цену: 80, 100 и даже 600 рублей.

Пластинки с двухсторонней записью появились только в 1909 году. На следующий год, на Апрелевском заводе под Москвой, началось производство российских грампластинок. Стандарт на постоянную скорость вращения 78 об/мин был принят и того позже, только в 1925 году. До этого скорость вращения пластинок лежала в диапазоне 74-82 об/мин. Когда в граммофонах появились электрические двигатели, то скорость вращения пластинки установили 78 об/мин. Первые электродвигатели были биполярные синхронные и имели скорость вращения 3600 об/мин при частоте американской сети 60 Гц. Если теперь 3600 об/мин разделить на 46, то получим 78,26 об/мин» 78 об/мин.

Борьба за высокую верность воспроизведения звукозаписи граммофоном продолжалась вплоть до середины 20 века, пока в ней его не заменил, более совершенный аппарат – электропроигрыватель с ламповым усилителем.

Виктор Пестриков У истоков борьбы за Hi-Fi. Радиохобби, 2002. - #4. - С.2, 3, 4. 

 

Войти Зарегистрироваться
Новости
11.12.2017
94-й выпуск рассылки "Радиолюбитель":   http://... далее>>>
4.12.2017
93-й выпуск рассылки "Радиолюбитель":  http://www.... далее>>>
26.11.2017
92-й выпуск рассылки "Радиолюбитель":   http://www.... далее>>>
8.11.2017
91-й выпуск рассылки "Радиолюбитель":   http://... далее>>>
16.10.2017
90-й выпуск рассылки "Радиолюбитель":   http://... далее>>>
Последние комментарии
Copyright © RadioNic, 2009-2017
RSS Feed
Follow radionic_ru on Twitter