Сыграем в ящик
Как ни странно, придуманный Оливером Лоджем и доработанный Келлогомм и Райсом, принцип работы динамика остается неизменным и вряд ли претерпит трансформацию в будущем.
Такая конструкция работает почти идеально, и все последующее улучшение акустики, история колонки 2 1, равно как и история колонки 5 1 – уже эксперименты с количеством и размером динамиков, а также формой и материалом «ящика».
Современные колонки своим происхождением обязаны американскому изобретателю Эдгару Вильчуру, который первым додумался посадить динамик в деревянный ящичек. Свое изобретение он запатентовал в 1954. В чем его суть?
В закрытом ящике, где расположен электродинамический излучатель, есть и воздух, выступающий своеобразной подушкой. Именно его наличие позволяет облегчить подвеску и снизить колебательную нагрузку на динамик.
Несмотря на простоту конструкции, она в своем роде гениальна и позволяет добиться максимального качества звука при минимальных затратах.
Вторая, не менее гениальная идея Вильчура – использования «пищалки», то есть небольшого высокочастотного излучателя. Разделение каналов на низкие и высокие частоты предполагает использование разных динамиков, каждый из которых передает необходимые частоты с минимальными искажениями.
Разнообразие магнитофонов
Otari MX-80 24-трековый с 2-дюймовыми катушками
Существует большое количество разнообразных магнитофонов, от небольших портативных устройств до больших многодорожечных устройств. Устройство со встроенными динамиками и усилителем мощности звука для их управления обычно называется «магнитофон» или — если он не имеет функции записи — «магнитофон», а тот, который требует внешнего усиления для воспроизведения, обычно называется «магнитофоном». кассетная дека »(независимо от того, умеет ли она записывать).
Многодорожечная технология позволила развить современную художественную музыку, и один из таких художников, Брайан Ино , описал магнитофон как «автоматическое устройство для музыкального коллажа».
Годы становления: от фонографа до стереозаписи
История развития методов записи звука сигналов началась в 1877 г. с изобретением фонографа Томасом А. Эдисоном (Т. A. Edison).
С того времени высшая цель всех усилий в исследовании и усовершенствовании этих методов заключалась в точности записи и воспроизведения звукового сигнала, т. е. в полном исключении из этих процессов каких бы то ни было шумов и искажений.
С внедрением в 1893 г. граммофона, фонографа с диском, предложенного Эмилем Берлинером (Е. Berliner), появился звуковой носитель в том виде, в каком он дошел до наших дней. Граммофон Берлинера мог воспроизводить звук гораздо лучшего качества, а также легко тиражировался.
Примерно в 1925 г. началась эра электрической звукозаписи, но акустический метод все еще широко использовался в системе звуковоспроизведения: звук порождался рупором и мембраной, механически связанной с иглой, следующей по звуковой канавке при воспроизведении. В процессе записи принятый звук преобразовывался рупором и мембраной в колебания и передавался непосредственно на иглу, которая нарезала дорожку на диске.
На рис. 1 показан подлинный фонограф Эдисона, запатентованный в 1877 г., который содержал кусок оловянной фольги, обернутый вокруг вращающегося цилиндра.
Рис. 1. Фонограф Эдисона.
Рис. 2. Граммофон Берлинера.
Вибрация от голоса Эдисона, говорящего в записывающий рупор (виден на рисунке), вынуждала иглу прорезать канавки в оловянной фольге. Самой первой записью звука была запись голоса Эдисона, декламирующего «У Мэри был ягненок».
На рис. 2 показан граммофон Берлинера, изготовленный Граммофонной компанией Соединенных Штатов, Вашингтон, округ Колумбия. Это было устройство с ручным приводом: для поддержания удовлетворительного качества воспроизведения звука оператору приходилось вращать рукоятку привода со скоростью до 70 об/мин.
Дальнейшие разработки, такие, как пьезоэлектрический звукосниматель и радиовещание с амплитудной модуляцией (AM), в 1930-х годах сделали популярными грампластинки, записываемые на стандартной скорости (SP — standard play) 78 об/мин. Популярность грамзаписи еще более возросла с разработкой в 1948 г. фирмой CBS долгоиграющей (LP — long play) грампластинки: при скорости 331/з об/мин каждая сторона звучала примерно 25 минут. Вскоре после этого фирма RCA представила грампластинку расширенного формата (ЕР — extended play) с улучшенным качеством звучания, записываемую на скорости 45 об/мин. В это же время компаниями General Electric и Pickering были разработаны облегченные головки звукоснимателей, работающие при давлении иглы всего несколько граммов.
Настоящий прорыв в направлении к высшей цели — точной записи и воспроизведению звуковых сигналов — произошел в 1956 г. с выпуском первых стереофонических грамзаписей. Началась конкурентная гонка между производителями стереофонических магнитофонов, которые первоначально разрабатывались для промышленного мастеринга фонограмм. Эта гонка, однако, привела к упрощению технологии, что, в свою очередь, привело к разработке бытовой аппаратуры.
В коммерческом радиовещании начался переход от амплитудной к частотной модуляции (ЧМ) с соответствующим улучшением качества звучания, и в начале 1960-х годов стереофоническое ЧМ-радиовещание стало реальностью.
В тот же период фирмой Philips был разработан кассетный магнитофон на основе компакт-кассеты, в конечном счете завоевавший весь мир.
Магнитная пленка и бобинный магнитофон
Эпоха «хеви-металлических» звуконосителей закончилась, когда Фриц Пфейлер разработал технологию нанесения на бумажную ленту порошкового железа. А когда бумажную ленту сменила пластиковая, родилась та легкая магнитная пленка, которой пользовались следующие десятки лет. Пленка была компактна, стоила недорого, хорошо склеивалась, намагничивалась и размагничивалась. Последнее обычно зависело от размера кристалликов порошка по принципу — чем меньше, тем лучше. Улучшение качества намагничивания позволило снизить и скорость движения пленки. В 1940-х годах ее скорость удалось снизить с 76 см/сек до классических 19 и 9,6 см/сек.
Итогом всех этих новшеств стал аппарат под знакомым названием магнитофон, который представила в 1935 году немецкая компания AEG. Кроме легкой ленты в аппарате присутствовал новый тип кольцеобразных электромагнитных головок. В 1938 году определилась и классическая троица головок — записывающая, воспроизводящая и стирающая. На стирающую головку подавались токи высокой частоты, в результате чего лента многократно и быстро перемагничивалась. В записывающей головке, наоборот, была функция дополнительного подмагничивания, снижающая шумы при записи.
То, что большинство открытий в сфере электромагнитной записи было сделано в фашисткой Германии, неудивительно, если вспомнить «кухню» Мюллера из к/ф «Семнадцать мгновений весны». Магнитофоны были неотъемлемой технической частью Гестапо, ведь с их помощью было так удобно делать радиоперехваты, подслушивать телефонные разговоры, фиксировать допросы.
Но настоящий магнитофонный бум начался в послевоенное время. Преимущества аппарата были налицо. Во-первых, значительно облегчался процесс записи. Запись на пластинку была неудобной, дорогой и единоразовой. Любая ошибка в процессе записи приводила матрицу в негодность. А вот на магнитофоне можно было без особых хлопот записывать множество дублей, добиваться идеального звучания, выбирать лучшее. И главное — звукорежиссер получил возможность работать над фонограммой в дальнейшем: монтировать, делать наложения, улучшать и изменять звуковые характеристики.Во-вторых, запись можно было стереть и использовать звуконоситель по-новому. Поэтому вслед за разведкой хвалу магнитофону должны воздать, в первую очередь, мои коллеги — репортеры, журналисты и работники радио
Очень важно и то, что на запись и воспроизведение на магнитофоне почти не влияли внешние толчки и тряска, чего не скажешь о «нежном» и поэтому исключительно стационарном проигрывателе грампластинок.
Однако, несмотря на все достоинства, магнитная лента так и не смогла вытеснить виниловую пластинку. Причина заключалась в том, что магнитная запись была все-таки менее долговечной и качественной, нежели запись механическая. Лента имела свойство размагничиваться (средний срок ее службы составлял около 20 лет), особенно если попадала в сильное магнитное поле, например, вблизи колонок или холодильника. Плюс ко всему, она рвалась, мялась, растягивалась, легко воспламенялась, а при каждой перезаписи с одной пленки на другую качество фонограммы неизменно ухудшалось. Большим неудобством магнитофонов для пользователя была и невозможность быстро перейти к нужному фрагменту фонограммы — мотать ленту приходилось либо следя за счетчиком, либо просто на глаз. Правда в «навороченных» магнитофонах позже появилась система поиска пауз между песнями, но сам процесс перемотки это не отменяло.
Так индустрия пластиночных магнатов впервые столкнулась с массовым и неподконтрольным бытовым тиражированием фонограмм. «Пиратские» пластинки, конечно, начали выпускаться еще в начале ХХ века. Но тиражирование винила в домашних условиях было невозможным, для этого были нужны специалисты и техника. А вот магнитофон позволял одной купленной пластинке распространяться во множестве магнитных копий. К 1980-м годам итогом синтеза звуконосителей стали популярные музыкальные центры, где проигрыватели пластинок совмещались с двухкассетным магнитофоном и усилителем.
Еще один интересный факт. Какое-то время изобретатели пытались ввести в обиход круглые магнитные носители, подражающие форме пластинок, но они не прижились. Зато спустя время они нашли применение в компьютерной сфере. Да, эти круглые намагниченные пленки стали начинкой хорошо известных нам мягких (Floppy) дисков, проще говоря, дискет. Хороший пример возрождения не прижившейся формы в новом качестве.
Сенсация, облетевшая всю Америку
Однако его официальным днём рождения принято считать 12 августа того же года, когда изобретение было впервые представлено широкой публике. Американские газеты писали о той реакции, которую вызвало у присутствовавших это невиданное чудо. По их свидетельству, многие зрители испытывали настоящий мистический страх перед говорящей машиной.
Сенсационная весть мгновенно облетела страну и вызвала невероятный ажиотаж. К дому изобретателя началось столь массовое паломничество, что железная дорога не справлялась с возросшим количеством пассажиров, и администрация была вынуждена ввести дополнительные поезда. Такой интерес у публики вызвал этот первый прибор для записи и воспроизведения звука.
Операция
Электрические
Электрический ток, протекающий в катушках головки ленты, создает колеблющееся магнитное поле. Это заставляет магнитный материал на ленте, которая движется мимо и контактирует с головкой, выравнивается пропорционально исходному сигналу. Сигнал можно воспроизвести, пропустив ленту обратно через головку ленты, где происходит обратный процесс — магнитный отпечаток на ленте индуцирует небольшой ток в считывающей головке, который приближается к исходному сигналу и затем усиливается для воспроизведения. Многие магнитофоны могут записывать и воспроизводить одновременно с помощью отдельных головок записи и воспроизведения.
Ленточная дека в эксплуатации
Механический
Современные профессиональные рекордеры обычно используют трехмоторную схему. Один двигатель с постоянной скоростью вращения приводит в движение шпиль . Обычно это в сочетании с резиновым прижимным роликом гарантирует, что скорость ленты не будет колебаться. Два других двигателя, которые называются моментными двигателями, прикладывают равные и противоположные крутящие моменты к подающей и приемной барабанам во время функций записи и воспроизведения и поддерживают натяжение ленты. Во время быстрой намотки прижимной ролик отключается, и двигатель приемной бобины создает больший крутящий момент, чем двигатель подачи. Самые дешевые модели используют один двигатель для всех необходимых функций; двигатель непосредственно приводит в действие шпен, а подающая и приемная бобины свободно соединены с двигателем шпиля с помощью скользящих ремней, шестерен или муфт. Существуют также варианты с двумя двигателями, в которых один двигатель используется для шпиля, а другой — для приведения в движение барабанов для воспроизведения, перемотки назад и вперед.
Типичный портативный настольный кассетный магнитофон от RadioShack .
Поющая мембрана
Чтобы воплотить в жизнь свою мысль, Эдисон использовал цилиндрический валик, обернув его мягкой оловянной фольгой. Затем, установив возле него мембрану с иглой, стал его вращать, продолжая напевать ту самую, полюбившеюся ему песню. Это был популярный в те годы шлягер о девушке Мэри и её ягнёнке.
Игла начала послушно выдавливать бороздки в податливой оловянной поверхности, а когда закончила свой путь, он вернул её к началу и, вращая валик, услышал звук собственного голоса. Все, кто присутствовал при этом, обомлели. Бездушная вещь заговорила человеческим голосом. Ничего подобного прежде история не знала. В этот день, 18 июля 1877 года, появился на свет первый фонограф.
Романтик
Первая модель «Романтика» появилась в середине 60-х. Это был портативный транзисторный магнитофон. Далее последовали различного рода модификации. Например, «Романтик-6» отличался отменным качеством и слыл наиболее востребованным магнитофоном в 80-х.
Выпуском проигрывателей данной марки занимался Горьковский завод имени Петровского в Нижнем Новгороде. Предприятие работает и сейчас, предлагая различные продукты военного, промышленного и гражданского назначения.
Кроме того, выпуском «Романтиков» занимался Петропавловский завод имени Кирова, расположенный в Казахстане. Он также сохранил свои мощности, но, в отличие от Петровского, отошел от оборонного производства, несмотря на то, что во Вторую мировую этот завод был одним из главных поставщиков продукции военного назначения.
История изобретения радио
Открытие электромагнитного поля в 1845 году, к которому долго шел английский ученый-физик М. Фарадей, стало сенсацией 19 века. Спустя два десятилетия, тоже англичанин – Д. К. Максвелл теоретически обосновал и сформулировал существование электромагнитных волн, одним из видов которых являются радиоволны. Человек их не видит и не ощущает, поэтому без обоснования теории электродинамики было бы невозможно создание самого радиоприемника.
Эти два открытия и послужили отправной точкой изобретения радио, хотя не сразу были приняты научным сообществом. Было сделано множество работ и изобретений. Только по прошествии еще двадцати лет, в 1886-88 годах, немецкий ученый Генрих Герц поставил удачный эксперимент с простым прибором, состоящим из генератора и резонатора, и зафиксировал излучение электромагнитных волн на короткое расстояние. Но практического применения этой конструкции Г. Герц не видел.
Генрих Рудольф Герц
Физики разных стран год за годом проводили эксперименты по усовершенствованию электромагнитных волновых приемников и расширению диапазона передачи сигнала. Среди этих ученых были Т. Эдисон в 1876-85 годах, О. Лодж и Э. Бранли в 1889-90 годах, Н. Тесла в 1891-93 годах, индийский физик Д. Чандра Бозе в 1894 году и многие другие
Первое радио Попова
Когда был изобретен?
Исторически процесс создания магнитофона занял достаточно большое количество времени. Так, впервые магнитофон появился только спустя 40 лет после того, как была предпринята первая попытка записи звука. Первая же попытка изобретения непосредственно агрегата произошла в середине XIX века, а именно – в 1857 году. Ее совершил Л. Скотт.
На тот момент изобретатель создал так называемый фоноавтограф. С помощью этого устройства создавалась видимая схема звука, однако следует отметить, что она не воспроизводилась. Игла этого агрегата воспринимала колебания звука, в связи с чем значения отображались на специальном цилиндре в виде кривой линии.
Следующая важнейшая дата в истории – это 1877 год. В этом году был создан фонограф. С помощью этого прибора звук можно было записывать и воспроизводить
Если говорить о конструкции фонографа, то важно отметить, что ее основой являлся крутящий вал, который был замотан в фольгу и покрыт воском. По поверхности вала проходила игла, при этом создавая особые бороздки, а также в этот момент производился звук во вне
Однако фонограф просуществовал весьма недолго, так как его конструкция не являлась достаточно надежной.
Спустя 10 лет, в 1887 году, был изобретен граммофон, устройство которого было очень похоже на устройство фонографа. Однако игла проходила не по специализированному крутящему валу, а по круглой целлулоидной пластине.
Все эти события стали предпосылками создания и появления магнитофона таким, каким мы его знаем и на сегодняшний день. Над изобретением устройства трудились ученые со всего мира. Однако зачастую благодаря их стараниям появлялись другие устройства, которые назывались и функционировали по-другому.
Бобинники в Советском Союзе
Выпуском магнитофонов в Советском Союзе начали заниматься в 1949 году. Первым магнитофоном серийного производства в СССР стал «Днепр-1». У «Днепра-1» было две скорости движения ленты — 18 и 46,5 см/с, а длительность непрерывного воспроизведения составляла 45 и 20 минут соответственно. Частотный диапазон записи варьировался от 90 до 7000 Гц. Хотя производство магнитофонов было серийным, он был довольно дорогим и немногие семьи могли позволить себе новую технику.
В 1957 году в СССР вступил в силу ГОСТ 8088-56, который установил общие технические характеристики для магнитофонов разных производителей, в том числе и стандартные скорости прокрутки ленты. В ГОСТе были прописаны классы магнитофонов, на которые ориентировались производители. Они обозначались первой цифрой числового наименования модели: от высшего 0 класса до низшего 4. В то же время магнитофоны начали дешеветь. И в конце 1950-х – начале 1960-х аппараты стали становиться частью повседневной жизни советского человека.
Первый советский серийный двухдорожечный магнитофон появился в 1956 году. Это была модель «Днепр-9»: скорость движения ленты в аппарате составляла 19,05 см/с, а частотный диапазон — от 50 до 8000 Гц. Максимальная длительность записи равнялась 30 минутам.
Через несколько лет появился и первый советский стереофонический магнитофон: это была модель «Яуза-10», которая вышла в производство в 1961 году. Он поддерживал две скорости движения ленты — 19,05 и 9,53 см/с, а частотные диапазоны магнитофона составляли 40–15000 Гц и 60–10000 Гц соответственно.
Появление транзисторов сделало возможным создание портативных аппаратов. Первым батарейным проигрывателем стал «Весна», который начали делать в 1963 году. Длительность непрерывной записи или воспроизведения составляла 18 минут, время работы от батареек — 5–8 часов, а частотный диапазон устройства — от 100 до 6000 Гц.
Помимо переносных магнитофонов, среди доступных аппаратов числились магнитофонные приставки. Они отличались от полноценных стационарных устройств тем, что для воспроизведения записи такой аппарат подключался к внешнему усилителю низкой частоты. В советских домах таким усилителем был настольный радиоприемник или радиола. Популярной и недорогой маркой приставок была «Нота» — первая модель вышла в 1966 году.
Фото Andshel / CC
По причине доступности магнитофонов в 1960-х годах появилась отдельная ветвь культуры самиздата — «магнитиздат». Магнитные пленки заменили самодельные пластинки «на костях», которые советские умельцы изготавливали из рентгеновских снимков. На пленку переписывали как западные пластинки, так и музыку советских исполнителей — песни Высоцкого, Окуджавы, Галича, Визбора и других поэтов и музыкантов.
Магнитиздат на катушках выходил вплоть до 80-х. В то время на бобины записывали свои композиции популярные советские рок-группы: «Аквариум», «Зоопарк», «Машина времени», «Кино» и другие. Это были уже не просто разрозненные записи, а целые альбомы, которые так и назывались — «магнитоальбомы». Записи часто распространяли сами музыканты или их друзья, после чего альбомы буквально за несколько недель разлетались на множество копий.
Явление магнитиздата повлияло и на то, что кассетные магнитофоны, первые серийные экземпляры которых появились в СССР в 1969 году, быстро стали популярнее бобинников, так как удобство записи и воспроизведения оказались для слушателей важнее качества. Однако катушечные магнитофоны продолжали производиться массово вплоть до 90-х. Позже их популярность снизилась.
Это интересно: История марийского народа
Более поздние разработки
С момента своего первого появления аналоговые магнитофоны претерпели ряд прогрессивных разработок, которые привели к повышению качества звука, удобства и универсальности.
- Двухдорожечные, а затем и многодорожечные головки позволяли дискретную запись и воспроизведение отдельных источников звука, таких как два канала для стереофонического звука или разные микрофоны во время записи вживую. Более универсальные машины можно переключить для записи на одни треки при воспроизведении других, что позволяет записывать дополнительные треки синхронно с ранее записанным материалом, например, ритм-треком.
- Использование отдельных головок для записи и воспроизведения (всего три головки, считая стирающую головку) позволило отслеживать записанный сигнал через доли секунды после записи. Микширование сигнала воспроизведения обратно во вход записи также создало примитивный генератор эха .
- Сжатие динамического диапазона во время записи и расширение во время воспроизведения расширили доступный динамический диапазон и улучшили отношение сигнал / шум. dbx и Dolby Laboratories представили дополнительные продукты в этой области, первоначально для студийного использования, а затем в версиях для потребительского рынка. В частности, шумоподавление Dolby B стало очень распространенным явлением во всех кассетных магнитофонах, кроме самых дешевых.
Магнитофон Solidyne GMS200 с компьютерной самонастройкой. Аргентина 1980–1990 гг.
Аналоговые магнитофоны с компьютерным управлением были представлены Оскаром Бонелло в Аргентине. В механическом транспорте использовались три двигателя постоянного тока и были представлены два новых достижения: автоматизированное микропроцессорное управление транспортом и автоматическая регулировка смещения и частотной характеристики . За 30 секунд рекордер отрегулировал смещение до минимального THD и лучшей частотной характеристики в соответствии с маркой и партией используемой магнитной ленты. Микропроцессорное управление транспортом позволило быстро найти любую точку на ленте.
Усовершенствование системы
Изобретение магнитофона дало старт, теперь нужно было довести механизм до ума. Магнитофоны могли весить по нескольку сот килограмм, что делало их абсолютно не транспортабельными. К тому же страдало качество звука, а чтобы починить стальную ленту, нужна была электросварка.
Несмотря на недостатки, изобретение пользовалось популярностью среди разработчиков. Когда изобрели магнитофон, инженеры всего мира хотели приложить свою руку к улучшению конструкции. Изготовление приборов берет на себя Германия и Англия.
Со временем появляются усилители на электронных лампах, а в 1925 году запись производилась на небольшой электрический микрофон. Немецкие инженеры начали использовать смещение тока для качественного улучшения звука.
Инженер Пфлеумер предложил использовать вместо стальной ленты, только металлическое покрытие бумажной или пластмассовой ленты. Немец Шюллер был автором идеи использования кольцеобразных головок для записи, которые не повреждали ленту. В 1940 году американец Кармас предложил новое покрытие для пленок, чтобы уменьшить скорость их движения.
Успех фонографа
Ошеломляющий успех первых фонографов буквально потряс Эдисона. Он был поражён успехом своего открытия. Многие инженеры, изобретатели стали работать в этой области, внося новые усовершенствования. Например, Чарльзом Тейтнером был предложен цилиндр, покрытым воском, что сделало его более долговечным.
Как предполагал Эдисон вначале, что фонограф будет что-то вроде машинки для секретарей. Но записи популярных музыкальных произведений, которые пользовались всё большим спросом, позволили применять фонограф в бытовых целях. Они давали возможность слушать музыку в домашних условиях, делать звуковые письма, книги для слепых, использовать их как диктофон.
Изобретение Эдисоном фонографа было началом эры звукозаписи и воспроизведения звука. Фирмы по их производству стали появляться как грибы после дождя. Через 10 лет после изобретения Эдисона изобретатель Эмиль Берлинер предложил вместо цилиндра использовать диск. Самый первый был изготовлен из цинка, в последующем стали применяться эбонит и шеллак. На него по спирали наносилась дорожка, по которой при помощи иглы воспроизводился звук.
Это позволяло в десятки раз увеличить громкость звука и уменьшить его искажение. В 1912 году фирма Эдисона выпустила фонограф с эбонитовым диском. Движение диску придавала пружина, которая закручивалась при помощи ручки. Следствием изобретения фонографа стал граммофон, следом за ним шёл патефон, который выпускался вплоть до 50-х годов ХХ века.
Сочетание таланта изобретателя и организатора
Об Эдисоне написано множество книг. Этот трудолюбивый и энергичный самородок, не получив достаточного образования, восполнял нехватку знаний постоянным чтением самой разнообразной литературы. Характерно, что он не ограничивался лишь техническими изданиями. Круг его интересов охватывал творчество многих классиков мировой литературы. Это помогало расширить собственный кругозор и подняться на более высокую ступень в понимании всех процессов окружающего мира.
В отличие от многих изобретателей-одиночек Эдисон собрал вокруг себя целую команду единомышленников – людей, одержимых жаждой технического творчества. И если первый прибор для записи и воспроизведения звука появился в результате его собственной идеи, то дальнейшие усовершенствования и доработка конструкции стали плодом их совместного труда. Как видно из этого, в Эдисоне сочетались выдающиеся способности не только изобретателя, но и организатора.
