1. +Приведите основные этапы и события становления российской звукорежиссуры. Назовите представителей московской и питерской школы. Назовите примеры их работ.

2. +Покажите основные этапы технологического развития систем звукозаписи. Какие из этапов внесли, по Вашему мнению, более значимый вклад в развитие звукорежиссуры как творческой профессии.-

3. Технические особенности и возможности тиражирования аудиопродукции. Опишите основные исторические этапы и проанализируйте тенденции развития.

4. +Опишите случаи применения оптических технологий на различных этапах истории звукозаписи.

5. +Опишите принципы формирования звуковой дорожки на виниловом диске. Расскажите об этапах развития данного формата.

6. +Расскажите об основных форматах используемых магнитных носителей. Опишите технологические особенности эксплуатации магнитных носителей звукозаписи.

7. +Аналоговое и цифровое представление сигнала. Преимущества и недостатки методов.

8. +Опишите, какие операции необходимо выполнить для перехода от аналогового формата сигнала к цифровому формату сигнала? Приведите технические параметры этих операций.

9. +Опишите принципы работы лазерных проигрывателей. Опишите устройство носителей для данных проигрывателей.

10. +Приведите данные об исторических этапах развития систем пространственной звукопередачи. Опишите особенности популяризации этих систем в разное время.

1. В России процесс развития техники звукозаписи начался в конце XIX века, практически одновременно с изобретением Томасом Эдисоном фонографа в 1877 году. Первая демонстрация этого аппарата в России состоялась в Музее прикладных знаний в 1879 году. Он воспроизвел приветствие Эдисона к жителям Москвы. Первый усовершенствованный фонограф, с возможностью записи звука на восковой валик, появился в России в 1890 году, когда доверенное лицо фирмы Эдисона Ю. Блок записал на фоновалики монологи Яго и Отелло в исполнении артистов Малого театра Южина и Ленского. Один из первых фонографов, появившихся в России, был подарен Эдисоном Льву Толстому. В государственных архивах России хранятся уникальные восковые валики с голосами Л. Н. Толстого, А. П. Чехова, Ф. И. Шаляпина и других крупнейшихдеятелей русской культуры конца XIX века.

Идею механической звукозаписи усовершенствовал американский изобретатель Эмиль Берлинер в 1888 году, осуществив запись звука на диск, что позволило тиражировать записи в виде граммофонных пластинок. В 1899 году Э. Берлинер организовал в Петербурге первую студию грамзаписи, где в 1901 году впервые на грампластинку были записаны голоса великих певцов Ф. И. Шаляпина и Л. В. Собинова.

Дальнейшее развитие технологии звукозаписи в 20…30 годы привело к становлению профессии звукорежиссера в России. Значительную роль в этом процессе сыграл звуковой кинематограф. В ноябре 1918 года создается первая советская киностудия в Петрограде, получившая название «Ленфильм», а позднее, в 1924 году, в Москве — «Мосфильм». В конце 20-х — начале 30-х годов сложилась ленинградская школа звукового оформления фильмов, в создании которых большую роль сыграли первые ленфильмовские звукооператоры И. Волк и И. Дмитриев.

Освоение звука на киностудии «Ленфильм» шло в плодотворном сотрудничестве с Центральной лабораторией проводной связи, руководимой А. Ф. Шориным. А в Москве освоением звука в кино занималась группа научных сотрудников Физического института под руководством П. Г. Тагера. Эти группы ученых почти одновременно в конце 20-х годов создали первые в России приборы записи звука на кинопленку оптическим способом. Они позволяли с помощью разных (по типу действия) световых модуляторов осуществить продольную запись звука (по системе Тагера) и поперечную запись звука (по системе Шорина).

Первой звуковой картиной, снятой по системе Шорина в 1930 году, была концертная программа, где демонстрировалась возможность воспроизводить звук музыкальных инструментов, показанных на экране. Ленинградские звукооператоры И. Волк и А. Москвин, усовершенствовав первый аппарат Шорина, создали свой аппарат МВ-2 — лучший в то время в стране. На нем был записан звук фильма «Встречный» (1932) и других фильмов киностудии «Ленфильм». На «Мосфильме» в 1931 году на звукозаписывающей аппаратуре системы Тагера была снята одна из первых звуковых картин, знаменитая «Путевка в жизнь».

В этот период времени А. Ф. Шорин предложил использовать кинопленку в качестве носителя для механической записи звука. Им был сконструирован аппарат «шоринофон», сначала использовавшийся для озвучивания кинофильмов, а затем — и для записи музыки и речи в радиовещании, что увеличивало продолжительность записи до нескольких часов.

Запись и воспроизведение звука в этом устройстве производились электромеханическим способом на использованную киноленту. Шоринофон осуществлял многодорожечную механическую поперечную запись, которая воспроизводилась на том же аппарате. При использовании кинопленки шириной 35 мм на ней размещалось более 50 канавок. При рулоне кинопленки в 300 м это позволяло получить в шоринофоне запись длительностью восемь часов. Роль записывающего и воспроизводящего элемента в шоринофоне выполняла специальная головка, в которую для нарезания канавки вставлялся резец, а для воспроизведения корундовая игла.

Следующим направлением, сыгравшим большую роль в становлении профессии звукорежиссера, было создание и развитие радиовещания.

В 1924 году в Ленинграде открылась первая радиостудия (мощностью всего 1 кВт), которая была преобразована в начале 30-х годов в Дом радио. На фотографии запечатлен В. В. Маяковский — первый русский поэт, выступивший по радио. В этот период и появилась новая профессия — «фоник» — так в то время называли звукорежиссеров (от phone — звук). Одним из первых ее представителей в ленинградском Доме радио стала Л. С. Спектор.

К 1937 году в Доме Радио уже размещалось семь радиовещательных студий, в том числе концертные, камерные, речевые. При этом, следует отметить, что одна из студий имела несколько «шумовых» пристроек для воспроизведения акустики разных помещений: подвала, подземелья, собора.

«Живого» вещания до войны (и какое-то время после войны) было 80…85%, и только 15…20% шло в записи.

0сновным носителем звукозаписи в 30…40 годы были большие восковые или, более качественные, тонфолевые диски. С помощью американского аппарата Presto на этих дисках электромеханическим способом нарезались звуковые дорожки, с которых на этом же аппарате и воспроизводилась запись.

Московский Дом звукозаписи открылся в 1936 году (в 1938 году — прим. ред.). В нем были размещены огромные концертные студии, студии для записи граммофонных пластинок, НИИ и целый ряд лабораторий, где проводились работы по разработке новой аудиотехники.

В 30…50 годах, несмотря на несовершенство используемых технических средств, искусство выдающихся звукорежиссеров М. Г. Кустова, И. В. Власенко (ленинградская школа), Д. И. Гаклина, А. В. Гросмана (московская школа) и др. позволило отработать технологию звукозаписи классической музыки как в «живых» концертах, так и в студийных условиях. Эти мастера добивались высокого художественного качества записи, передающего такие свойства, как пространственность, баланс записываемой программы. Этот феномен можно объяснить не только хорошей акустикой больших концертных студий, но и высокопрофессиональным музыкальным образованием «фоников».

В 1931 году в Москве и в 1932 году в Ленинграде состоялись первые телевизионные передачи оптико-механического телевидения — предшественника телевидения с электронно-лучевой трубкой. В 1939 году в Москве и Ленинграде открылись телецентры, которые были оснащены передовым по тем временам звуковым студийным оборудованием на электронных лампах.

Следующий этап (1950…1980 годы) характеризовался широким развитием в России сети радиовещания и телевидения. К 1980 году насчитывалось 118 программных телецентров и 174 радиодома. В 50…60 годах произошло техническое переоснащение студий звукозаписи: появились первые ламповые магнитофоны, микшерные пульты, расширился парк микрофонов, совершенствовались технические параметры усилителей, контрольных агрегатов и др. С 1960-х годов началось широкое распространение стереофонического радиовещания.

Возникли крупные государственные студии грамзаписи, например фирма «Мелодия», которая после объединения с петербургской студией грамзаписи, стала крупнейшей в стране. Студия первоначально работала на отечественном оборудовании, разработанном Ленинградским оптико-механическим объединением, а затем на чешском, фирмы Tesla.

В конце 60-х годов началось переоснащение звуковых студий оборудованием второго поколения, на транзисторах, а со второй половины 70-х годов — на интегральных микросхемах, с устройствами обработки звукового сигнала (ревербераторами, линиями задержки, частотными корректорами, компрессорами, шумоподавителями и т. д.). Радиодома переоснащались венгерским звуковым оборудованием серии FIT IS; чешским — серии ESR-ESS, а телецентры — отечественной звуковой аппаратурой серии «Перспектива» (с устройствами обработки сигнала).

В рассматриваемый период на киностудиях «Мосфильм», «Ленфильм» и других происходило техническое переоснащение, связанное с разработкой и внедрением магнитной записи. Появились стереофонические и многодорожечные магнитофоны (отечественные и импортные), стереомикрофоны, более совершенные микшерные пульты (передвижные и стационарные).

С развитием технической базы произошли существенные изменения в технологии работы звукорежиссеров. Появилась возможность монтажа звука, перезаписи, последовательного наложения. Многодорожечная запись с последующим сведением открыла дополнительные возможности в обработке фонограммы, особенно для записи эстрадной музыки. Например, использование компрессоров позволило сделать звучание фонограмм более плотным и насыщенным; применение искусственной реверберации дало возможность звукорежиссерам обогатить звучание естественных источников и т. д.

Механическая запись на грампластинку стала производиться, в основном, путем перезаписи с предварительно подготовленной магнитной фонограммы — вместо прежней «живой» записи с микрофона. С 1951 года в России начался промышленный выпуск долгоиграющих, а с 1958 года — стереофонических пластинок.

За этот период фирмой «Мелодия» были выпущены стереофонические записи величайших произведений музыкальной мировой культуры (Моцарта, Бетховена, Баха, Чайковского и т. д.). Большой вклад в развитие звукового искусства в кино внесли уникальный звукооператор киностудии «Мосфильм» Л. С. Трахтенберг, выдающийся звукорежиссер с композиторским образованием В. Б. Бабушкин и др. В годы, когда началось ощутимое развитие средств обработки акустических сигналов, В. Б. Бабушкин записал музыку к популярному мультфильму «Бременские музыканты» и сделал впечатляющую запись в импрессионистском стиле к одноименной грампластинке. Выдающийся петербургский звукорежиссер С. Г. Шугаль, проработавший более 30 лет на радио и телевидении, записал более 20 музыкальных кинокартин и более 200 звуковых дорожек к научно-популярным фильмам. Он также вел в 1972 году первые стереозаписи в ленинградском Доме радио. С. Г. Шугаль создал свою уникальную технологию звукозаписи симфонического оркестра, где при расстановке и коммутации микрофонов использовались дискретные стереопары для отдельных групп инструментов, что в несколько раз сокращает время, необходимое для поиска нужного баланса оркестра.

Известный звукорежиссер В. Г. Динов, работающий много лет на фирме грамзаписи «Мелодия», записал в 70-е годы ряд мюзиклов современных композиторов: «Свадьба Кречинского» и «Смерть Тарелкина» А. Колкера, «Орфей и Эвридика» А. Журбина.

Недостаток технических средств в некоторых случаях компенсировался изобретательностью талантливых звукорежиссеров. Так, например, при записи джаз-оркестра Бенни Гудмена в 1962 году ленинградские звукорежиссеры Никульский и Бронин, используя только четырехканальный микшерный пульт и применяя различные спецэффекты, добились получения очень интересного звучания оркестра в записи (широкой публике больше известна работа с оркестром Бенни Гудмена В. Б. Бабушкина, заслужившая личное одобрение Н. С. Хрущева — прим. ред.).

Выдающийся московский звукорежиссер В. В. Виноградов, записавший фонограммы более 300 фильмов, был ведущим специалистом киностудии «Мосфильм», работал на телевидении, был главным звукорежиссером на Олимпиаде-80, где была задействована самая современная на тот момент аппаратура.

Таким образом, использование в эти годы аналогового оборудования, большой опыт и мастерство звукорежиссеров позволили отработать новые методы и приемы звукозаписи и создать огромное количество фонограмм музыкальных произведений различных жанров.

Третий период развития звукозаписи в нашей стране продолжается с 80-х годов прошлого века по настоящее время. Начался переход на новые цифровые и компьютерные технологии обработки звука, внедряются системы пространственной звукопередачи, что повлекло за собой техническое переоснащение студий звукозаписи. Наряду с аналоговым оборудованием стало использоваться цифровое (микшерные пульты, магнитофоны, новые процессоры спецэффектов и т. д.).

В настоящий период ведущие студии звукозаписи перешли на использование разнообразного цифрового оборудования. Например, петербургская студия грамзаписи фирмы «Мелодия» оснащена передвижными и стационарными пультами Studer, пультами для работы с пространственным звуком, а также устройствами для обработки звука японской фирмы Sony, американской фирмы Lexicon, японской фирмы Yamaha, большим парком микрофонов фирм Sennheiser, Neumann, Shure и др., цифровыми магнитофонами Tascam. С 90-х годов на студии применяются компьютерные монтажные станции (Wave Frame, Pro Tools).

C 2001 года на «Ленфильме» оборудована цифровая студия перезаписи, использующая цифровой пульт Avant фирмы Solid State Logic, предназначенный специально для перезаписи кинофильмов и видеопродукции больших форматов. В качестве эффект-процессоров обработки звука используются современные приборы: Lexicon 960L, TC Electronic System 6000. Применяются также усилители мощности фирмы QSC, контрольные мониторы фирмы JBL. Переход на цифровые технологии открывает новые возможности благодаря нелинейному монтажу звука, огромному числу спецэффектов, пространственному кодированию. Это позволило ведущим звукорежиссерам России создать качественно новые звуковые продукты. Теперь стало возможным произвольное формирование акустического пространства, введение в музыкальную ткань новых тембров (как живых, так и синтезированных), применение практически неограниченного числа специальных эффектов, создаваемых, в том числе, и на виртуальном уровне.

Эти технологии используются ведущими российскими звукорежиссерами кино, телевидения и радио, такими как, В. В. Виноградов, П. К. Кондрашин, С. Г. Шугаль, В. Г. Динов, Е. В. Никульский, Ю. А. Кубицкий, и многими другими талантливыми звукорежиссерами. В качестве примеров можно упомянуть запись музыки к балету «Шехерезада», сделанную звукорежиссером Виноградовым в формате Dolby Surround 5.1, запись мессы «Юбиляр» композитора Сильвио Баккарелли, выполненную В. Г. Диновым по цифровой технологии, симфонии № 1, 2, 3, 4 композитора Михаила Носырева, записанные в студии петербургского Дома радио звукорежиссером С. Г. Шугалем по заказу лондонской фирмы Olimpia.

Дальнейшее развитие звукотехники и технологии звукорежиссуры в XXI веке видится в стремительном усовершенствовании технической базы, что даст специалистам дополнительные возможности для обработки и монтажа звука, а также для реализации творческих замыслов при формировании звукового образа и на виртуальном уровне.

2. Основное промышленное применение за прошедший период нашли три вида звукозаписи: механическая, магнитная, оптическая [20, 22, 23].

Механическая звукозапись. 30 апреля 1877 года Шарль Кро (Charles Cros) послал во Французскую Академию наук документы на изобретение под названием «фонограф». Суть изобретения заключалась в том, что на поверхности вращающегося стеклянного диска, покрытого сажей, игла, прикрепленная к мембране, могла записывать звуковые колебания. С этого диска оптическим путем можно было получить копию на свето-чувствительной хромовой пластинке. Вращая эту металлическую пластинку и прослеживая изображение звука иглой, соединенной с мембраной, можно было вновь получить звук. Пока эта заявка находилась на рассмотрении в Академии наук, в октябре 1877 года Т. Эдисон (Т. Edison) в США продемонстрировал аппарат «фонограф» (заявка была зарегистрирована 19 февраля 1878 года), пригодный для записи и воспроизведения звука [20, 33, 34]. Принцип действия первого фонографа заключался в следующем (рис. 6.1.2): металлический валик вращался вручную с помощью рукоятки, с каждым оборотом перемещаясь по продольной оси за счет винтовой нарезки на ведущем валу. На валик накладывалась оловянная фольга, к которой прикасалась игла, связанная с мембраной, нагруженной на металлический рупор. Когда мембрана начинала колебаться под действием звуковой волны, игла вдавливалась в олово, в соответствии с воспринимаемым звуком создавая канавку переменной глубины. Такой способ получил название «глубинной записи». Эдисон продолжал усовершенствовать свой аппарат и в дальнейшем выпустил модели, в которых носителями записи стали восковые валики, позволявшие использовать их многократно, если сошлифовывать каждую предыдущую запись. Привод из ручного стал механическим, а затем электрическим. Но Эдисону так и не удалось преодолеть главного недостатка фонографа, каковым являлось отсутствие способа тиражирования фонограмм. В практически неизменном виде фонограф просуществовал несколько десятков лет. Как аппарат для записи музыкальных произведений он перестал выпускаться в конце первого десятилетия XX века, но еще практически пятнадцать лет применялся в качестве диктофона, а валики к нему выпускались вплоть до 1929 года.

Новый этап в развитии механической записи начался в 1887 году, когда Эмиль Берлинер (Е. Berliner) предложил использовать поперечные колебания иглы для записи звука на плоский диск. Работая над своей идеей, Э. Берлинер сначала построил и опробовал прибор Шарля Кро, применив взамен хромовой пластинку из цинка. Опыт оказался удачным, на разработанное устройство, впоследствии названное «граммофоном», был получен патент 26 сентября 1887 года. Совершенствуя свое изобретение, Э. Берлинер разработал метод получения пластинок способом химического травления: на поверхности цинковой пластинки, покрытой тонким слоем воска, записывающая игла процарапывала канавку, которая затем протравливалась соляной кислотой. Полученная таким способом пластинка позволяла получать звук большей громкости и лучшего качества. Такие пластинки Э. Берлинер продемонстрировал в 1888 году, и этот год можно считать началом эры грамзаписи. Через пять лет был разработан способ гальванического тиражирования с позитива цинкового диска, а также технология прессования грампластинок из эбонита при помощи стальной печатной матрицы. В скором времени эбонит был заменен компози-ционной массой на основе шеллака, пластинки стали качественней и дешевле, хотя главным их недостатком была малая механическая прочность. Шеллачные пластинки выпускались до середины XX века.

Первоначально диск приходилось вращать вручную, и это было главным препятствием широкому распространению граммофонов. С изобретением специального двигателя начался массовый выпуск граммофонов по всему миру. Сразу две фирмы в США стали работать в области звукозаписи — это JVC и CBS. В первые годы XX века появились европейские фирмы грамзаписи: «Граммофон» в Германии, «Пате» во Франции и др., открывшие свои филиалы в других странах. Портативный граммофон стал называться в России патефоном. Фирма «Пате» первой начала выпуск грампластинок в России в 1907 году с матриц, ввозимых из-за границы. Производство собственных пластинок началось в России в 1910 году на Апрелевском заводе под Москвой.

Шеллачные грампластинки непрерывно совершенствовались. Скорость вращения, вначале установленная меходу 68 и 88 об/мин, утвердилась на 78,26 об/мин. Диаметр пластинок со 175 мм увеличился до 250 и 300 мм. С 1903 года начался выпуск двусторонних грампластинок, разработанных фирмой «Одеон».

Следующий этап в развитии механической записи связан с заменой механоакустического способа записи с помощью рупора электроакустическим с использованием микрофона. Этот этап начался в конце двадцатых годов, в России — с 1929 года. Электрическая запись с использованием микрофонов, усилителей низкой частоты и специальных рекордеров, преобразующих электрический сигнал в механические колебания резца, резко улучшила качество грампластинок за счет уменьшения нелинейных искажений и расширения частотного диапазона со 150-4000 Гц до 50-10000 Гц. Этот же период характеризовался появлением новых видов аппа-ратуры для воспроизведения (электродинамических громкоговорителей, усилителей и др.).

В 1948 году крупнейшая фирма грампластинок «Columbia Records» разработала новую систему записи «долгоиграющих» пластинок, для чего был создан специальный полимерный материал винилит. Долгоиграющие виниловые пластинки за счет ис-пользования уплотненной записи с микроканавками и снижения скорости проигрывания до 33 73 об/мин позволяли записывать произведения, длительность которых достигала 30 минут для одной стороны пластинки при одновременном расширении частотного диапазона до 16000 Гц. Кроме того, пластинка стала небьющейся. Одновременно фирма RCA разработала грампластинки диаметром 175 мм с большим центральным отверстием и скоростью вращения 45 об/мин для проигрывания на автоматах. В России долгоиграющие пластинки стали выпускаться с 1950 года. В том же году в мире появились долгоиграющие пластинки с переменным шагом записи, позволившие увеличить длительность записи еще на 30%. Производство таких пластинок в России началось в 1956 году.

Попытки создания стереофонической записи были сделаны еще в 1910 году, при этом пытались один сигнал записывать глубинным способом, другой — поперечным в двух параллельных канавках. В 1958 году был окончательно принят способ записи стереопластинок, при котором сигналы обоих каналов записывались раздельно на стенки канавки, ориентированные под углом 45° к поверхности пластинки (впервые он был предложен А. Блюмлейном в 30-е годы). Такой способ оказался совместимым с монофоническим. Массовый выпуск стереофонических пластинок начался на рубеже шестидесятых годов. В последующие годы были разработаны еще более сложные системы записи, например четырехканальные (квадрофонические) и др.

Общий принцип механической записи заключался в том, что на металлическом диске, покрытом слоем пластика, вырезалась спиральная канавка с помощью специального электромеханического преобразователя — рекордера с резцом из твердого материала (рис. 6.1.3). Рекордер (рис. 6.1.4) колебался в плоскости, параллельной диску (колебания его модулировались переменным элек-

трическим током, подводимым к его обмотке), и вырезал извилистую спиральную канавку, форма которой определялась параметрами подводимого звукового сигнала [14]. При записи моносигнала обе стороны дорожки были одинаковы, при записи сте-реосигнала резец совершал как боковые, так и глубинные колебания и на разные стороны дорожки записывалась разная информация для правого и левого сигнала (рис. 6.1.5). С этого диска затем оировались копии, с которых прессовались пластинки [9, 14, 22, 33, 34]. При воспроизведении игла звукоснимателя (адаптера) двигалась по канавке, повторяя смещение резца при записи. Механические смещения иглы трансформировались в звукоснимателе в электрический ток, который затем усиливался и воспроизводился. Качественное воспроизведение механических записей во многом зависело от массы и упругости подвижной системы звукоснимателя, которая включала в себя иглу, элементы передачи механических колебаний и преобразующее устройство. В качестве звукоснимателей начиная с 1930-х годов применялись электромагнитные адаптеры, в них сначала использовались сапфировые иглы, затем для проигрывания долгоиграющих пластинок начали выпускаться специ-альные корундовые иглы. Позднее получили распространение электродинамические и пьезоэлектрические звукосниматели; в последних в качестве материала для пьезокристалла использовалась сегнетова соль, потом на смену ей пришла пьезокерамика [22]. В 1970-е годы механическая запись постепенно уступила место оптической звукозаписи, хотя сохранился огромный парк виниловых грампластинок и большое количество любителей старых аналоговых записей на них [9, 23].

Магнитная звукозапись. В 1898 году Вальдемар Паульсен (V. Poulsen) получил первый патент на устройство магнитной записи звука, используя стальную проволоку как носитель. Лента появилась только в 1930-е годы, причем в качестве основы использовалась бумага, только позднее она была заменена полимерной пленкой [18]. Больших успехов в совершенствовании технологии магнитной записи добились немецкие специалисты в 1940-е годы. Уже в 1935 году были организованы первые публичные демонстрации фирмами BASF/AEG нового прибора «Magnetophone» на Берлинском радио. В 1936 году с его помощью были сделаны записи живого концерта. Качество магнитофонов улучшилось с изобретением фирмой AEG системы высокочастотного подмагничивания. Разработанные в Германии магнитофоны были вывезены в Америку и использовались в радиовещании до 1948 года.

В 1948-м году был продемонстрирован на выставке первый американский магнитофон Model 200, созданный фирмой Атрех, использующий ацетатную пленку, покрытую гамма-окисью железа. В этом же году появилась другая модель магнитофона «Long play record» (конструктор П. Гольдмарк). В период перехода с ламповой на транзисторную схемотехнику в конце 1950-х фирма Атрех создала первый магнитофон для записи стереозвука. В начале 1960-х появились магнитофоны для многодорожечной записи (4, 8, 16 треков), в них начала применяться система шумоподавления фирмы Dolby, SMPTE-time коды и др. В 70-е годы XX века техника создания многоканальных аналоговых магнитофонов достигла очень высокого уровня, они выпускались такими фирмами как Studer, Sony, Otary, Ampex, Mitsubishi и др. Большое количество радиодомов и телецентров в России были оснащены студийными многоканальными магнитофонами фирмы Studer и др., а также отечественными магнитофонами марки МЭЗ и др., обеспечивающими высокое качество записи.

Первые попытки записи цифрового звука были предприняты для магнитофонов в 70-е годы [18, 19]. В результате работ, выполненных в технической лаборатории японской радиовещательной компании NHK, в 1967 году был создан первый цифровой магнитофон, в котором сигнал преобразовывался в цифровую форму с частотой дискретизации 31,5 кГц и 12-разрядным нелинейным квантованием. Сигнал записывался на видеомагнитофон с двумя вращающимися головками на ленту шириной 2,54 мм. В нем удалось обеспечить очень высокие для того времени па-раметры — диапазон частот 10Гц — 15кГци динамический диапазон 75 дБ. После этого работы по совершенствованию цифровых магнитофонов начались на многих фирмах, в основном на базе видеомагнитофонов как с неподвижными, так и с вращаю-щимися головками. В 1977 году фирма Sony выпустила ИКМ- адаптер, приставку к видеомагнитофону, которая позволяла записывать на него цифровой звук. В 1983 году была стандартизована система цифровой магнитной записи для массового производ-ства, получившая название DAT (Digital Audio Таре — цифровая звуковая лента). В 1985 году был принят стандарт для записи по системе R-DAT с вращающимися головками, обеспечивающей параметры: 2-22000 Гц, «сигнал/шум» — 98 дБ, К. Н. И. — 0,005% и др. Кассета с размерами 75х54х 10,5 мм, записанная по такой системе, обеспечила звучание двух часов музыки с очень высоким качеством (см. раздел 6.3.4). Дальнейшее развитие этой техники происходит в настоящее время в связи с переходом на новые носители информации — например, развивается многодорожечная запись на жесткие магнитные диски с объемом допустимой информации десятки гигабайт (Гб).

Оптическая звукозапись. Первые попытки использования для записи звука оптических (точнее, фотографических) методов были предприняты еще в 1930-е годы. Эти попытки положили начало развитию звукового кино. Принцип работы таких систем состоял в следующем: с помощью микрофона звуковые колебания преобразовывались в электрический сигнал, этот сигнал усиливался до нужной величины и поступал на специальное устройство — оптический модулятор, который модулировал полученным сигналом световой луч, падающий на светочувствительную пленку. Вначале модулируемым параметром светового луча была его яркость, впоследствии модуляция стала осуществляться путем перемещения луча перпендикулярно оси звуковой дорожки (поперечная запись),- которая размещалась у края кинопленки. После экспозиции пленка проявлялась и закреплялась обычным фотохимическим способом. С полученного оригинала, который представлял собой негатив, делались позитивные копии. Эти копии также проявлялись и закреплялись.

Процесс воспроизведения звука с полученной таким путем дорожки показан на рис. 6.1.6. С помощью оптической системы ОС свет лампы Л фокусируется на звуковую дорожку кинопленки КП. Пропорционально изменениям ширины звуковой дорожки меняется и интенсивность проходящего через нее светового потока. Этот поток попадает на фотодиод, который преобразует его в электрический сигнал. Изменения величины сигнала фотодиода соответствуют изменениям интенсивности светового потока. Полученный сигнал затем усиливается до нужной величины и воспроизводится акустическими системами. Такая технология записи звука нашла применение только в кинопроизводстве, поскольку возможности ее массового использования ограничиваются сложностью обработки пленки и невысокими качественными показателями записанного звукового сигнала.

Первые работы по оптической записи звуковой информации на дисковый носитель начались в 1961 году в Стэнфордском университете Т. Стокманом (Т. Stockman).

Здесь также запись звукового сигнала осуществлялась вначале фотографическими методами (в виде светлых точек и черточек на темном фоне) и воспроизводилась путем просвечивания диска лучом ртутной лампы. В дальнейшем были опробованы и другие способы записи и считывания звуковой информации на диск. Работы в этом направлении проводили многие фирмы, но наиболее удачную технологию оптической звукозаписи разработали и в 1972 году продемонстрировали специалисты фирмы Philips. Звуковой сигнал здесь записывался в виде спиральной дорожки из последовательности углублений различной длины, расположенной на отражающей поверхности диска, покрытой тонким слоем алюминия. Диск изготавливался из про-зрачной пластмассы, и считывание информации осуществлялось сфокусированным лучом полупроводникового лазера сквозь всю его толщину (подробнее об этом см. в разделе 6.3.4). Международный стандарт IEC (МЭК — Международный Электротехнический Комитет) на систему «компакт-диск» был принят 6 октября 1982 года, и с этого момента началось массовое производство как самих компакт-дисков, так и аппаратуры для их воспроизведения.

В 1992 году на потребительском рынке появился новый носитель — магнитооптический мини-диск, который позволил не только воспроизводить звуковые программы той же продолжительности, что и программы на компакт-диске (74 минуты), но и записывать их. Диаметр мини-диска (64 мм) почти вдвое меньше диаметра компакт- диска (120 мм), и запись на него такого большого объема музыкаль-ного материала стала возможной только благодаря использованию алгоритма компрессии данных по стандарту ATRAC [19].

В конце 90-х годов XX века были разработаны две новые технологии цифровой лазерной звукозаписи — DVD (Digital Versatile Disc — цифровой многопрофильный (легко изменяющийся) диск) в модификации DVD-Audio и SACD (Super Audio CD — звуковой компакт-диск со сверхвысоким качеством звучания) (см. раздел 6.3.4).

В настоящее время происходит дальнейшее развитие технологий записи звука, в том числе в направлении увеличения емкости носителей информации. В 2000 году фирма Sony объявила о создании компакт-дисков повышенной плотности формата DDCD, позволяющего вдвое увеличить количество информации, записываемой на диск (до 1,3 Гб). Фирма TDK предложила свой формат многоуровневой записи Multi-Level Recording, позволяющий увеличить объем информации на диске в три раза (до 2 Гб). Огромным шагом вперед является разработанная фирмой C3D технология трехмерного флюоресцентного дискового носителя, в котором запись осуществляется не только по площади, но и по глубине на нескольких слоях. Фирма объявила о готовности продемонстрировать 100-слойный диск емкостью в 1 терабайт. Ведутся интенсивные научные работы по использованию твердотельных объемных накопителей, уже демонстрировались опыты по голографическим способам объемной записи информации в кристалл ниобата лития. Кристалл объемом 1 см3 может содержать до 1 терабайта информации [19]. Таким образом, возможности развития этого направления техники представляются почти безграничными.

3.

Пластинки изготавливают из размягчающегося при нагревании синтетического материала, так называемого винилита, который является сополимером винилхлорида с 15% винилацетата. В небольших пропорциях к винилиту добавляют размягчающие, стабилизирующие и окрашивающие вещества. Интересно отметить, что для улучшения качества пластинки размеры заготовки, поступающей для ее прессования, постоянно уменьшались от таблетки размером 300X140X3 мм до гранул диаметром около 3 мм. Работают даже с сырьем в виде порошка. Заданное по объему или массе количество основного материала загружается в экструдер, где он предварительно подогревается и гомогенизируется. Температура внутри предварительно подогретого материала составляет 140—150°С. Полученную лепешку из синтетического материала вручную помещают в пресс. Для прессования одной пластинки необходимы две матрицы, обращенные одна к другой рабочими поверхностями. Матрицы должны располагаться параллельно друг другу с точностью до десятых долей миллиметра, иначе пластинка получится разной толщины. Матрицы закрепляют на отшлифованных плоских плитах пресс-формы. Края матрицы обжимаются кольцом, а середина укрепляется коническим зажимом, имеющим диаметр 3 см, иногда 7 см (след от зажима можно видеть на готовой пластинке). После установки лепешки пресс-форма закрывается и в нее подается перегретый пар под большим давлением (около 9,8 кПа), который нагревает матрицы примерно до температуры 170—180°С. Равномерно подогретая масса лепешки во время прессования пластифицируется, но химически не разлагается. При закрытии пресс-формы на каждый квадратный сантиметр поверхности пластинки приложена сила в 150 кг. Под действием этой силы пластиночный материал заполняет самые мельчайшие углубления канавки. При прессовании пластинки диаметром 300 мм полная сила давления превышает 100 тонн. Для получения таких усилий применяют мощные гидравлические устройства.

После прогрева пластиночной массы следующим циклом является выдержка, продолжающаяся определенное время. Для осуществления как можно лучшей теплопередачи обратная сторона матрицы до ее установки в пресс-форму шлифуется. Во время шлифовки устраняются неравномерности, которые вследствие большого давления могут деформировать лицевую сторону матрицы. После тепловой выдержки паровые клапаны закрываются и в пресс-форму подается смягченная холодная вода. Подогретая вода, а также вода, сконденсировавшаяся из пара, выносится паром, поступающим во время следующего подогрева пресс-формы. При охлаждении температура пресс-формы и находящейся внутри пластинки понижается примерно до 35°С. После открытия пластинку извлекают из пресс-формы. Процесс прессования одной пластинки продолжается примерно 20—25 с. Пластинка без дефектов может быть изготовлена только при использовании сухого пара с равномерным давлением и постоянной температурой. При неравномерной подаче пара ухудшается теплопередача между пресс-формой и матрицей, что приводит к неравномерному заполнению материалом пространства между матрицами, и пластинка получается коробленной (тарелкообразная, волнообразная).

После прессования пластинку переносят на обрезной станок для снятия избыточной массы, выступившей по ее краям. После шлифовки борта пластинка получает законченный вид.

Этикетки пластинки имеют такое же значение, как виниловая масса и матрица. Их помещают в пресс-форму вместе с лепешками и весь цикл прессования они находятся в пресс-форме. Поэтому этикетки изготавливаются из теплостойкой бумаги. Краски тоже должны быть теплостойкими, они наносятся обычной печатью. Красочные этикетки с четким шрифтом заметно улучшают внешний вид пластинки.

Возвратимся к процессу тиражирования пластинок. С одной матрицы в среднем можно получить 300—400 пластинок отличного качества. Дальше из-за износа матрицы качество пластинок становится средним. Качество готовой продукции контролируется непосредственно после изготовления первых пластинок. Последующий контроль производится путем внешнего осмотра или во время выборочной приемки.

Готовую пластинку сначала упаковывают в пылезащитный конверт, который изготавливают из полиэтиленовой пленки или бумаги. Последняя более соответствует современным условиям хранения не только потому, что можно использовать машинную упаковку, но также и потому, что в бумажный конверт можно помещать пластинку, подвергшуюся во время проигрывания влажной протирке. После этого пластинку вкладывают в конверт, изготовленный из плотной бумаги. Этот конверт защищает пластинку от повреждений во время транспортирования и хранения. Кроме этого, он несет еще эстетическую информацию. Из склада готовой продукции пластинки распределяются в торговую сеть, откуда они поступают к потребителю.