О том, на чем мы слушали ту замечательную музыку, которую я вспоминаю в этой серии статей, можно говорить много и по-разному. Кто-то ностальгирует по былой технике, кто-то хочет слушать аналоговый звук, кто-то считает, что это была отличная техника, кто-то ни во что ее не ставит… и в общем-то, все перечисленное верно, хотя и с определенными ограничениями. Пусть эта статья будет не ностальгической а совершенно технической. И попробуем во всем разобраться.
Детство у меня попало на такое время, когда я прошел практически все этапы “взросления” аудиотехники (разве что, фонографа и граммофона у меня не было).
В 1877 году был изобретен фонограф - первое техническое средство записи звука. Кто его изобрел по сегодняшний день остается тайной - авторство оспаривают друг у друга Шарль Кро и Томас Эдисон.
Фотограф записывает звук, преобразуя колебания воздуха в колебания режущей игры, которая оставляет след на восковом диске. Понятно, что воск достаточно мягкий, поэтому прослушать такую запись можно было только один раз - однако, поскольку до фонографа не было абсолютно ничего, то и это являлось большим достижением.
В 1887 году Эмиль Берлинер запатентовал граммофон - и, в каком-то смысле, его нововведения были не менее революционными, чем разработка фонографа. Дело в том, что граммофон позволял тиражировать записи.
Сначала изготавливали мастер-диск (да, уже диск а не барабан, как у фонографа - хотя его материалом оставался все тот же воск). Вы спросите, чем диск лучше? Да тем, что с воскового диска (на воск не действуют кислоты) можно протравить металлическую форму (потому что на металл, в отличие от воска, кислоты прекрасно действуют), получается матрица, с помощью которой можно прессовать большое количество пластинок. Понятно, что это количество небесконечно, с каждой новой прессовкой качество звука будет чуть хуже - но вот именно, что “чуть”, даже самые первые матрицы 1880-х годов позволяли сделать до 500 копий (хотя, честно говоря, разобрать на них что-нибудь практически невозможно, я пробовал - из-за плохого подбора материала они очень сильно шипят, заглушая этим шипение весь звук). Сделав несколько тысяч копий можно повторить запись. До 50-х годов, когда появились первые студийные магнитофоны, каждая новая партия пластинок требовала отдельной записи и нового исполнения художественного произведения, поэтому лаковые диски 30-50 годов зачастую имеют одинаковый номер и на них записана одна песня - но она может заметно отличаться исполнением - значит, спрос был таким, что сделанных матриц для всего тиража не хватило.
Я говорю “лаковые диски”, но до шеллака, более чем на полвека ставшего основным материалом пластинок, додумались не сразу. Сначала пластинки прессовали из эбонита - получалось не очень, а кроме того, эбонит, банально дорог. Позже, до 1896 года, диски делали из твердой резины, хотя это был тоже не очень удачный материал. В октябре 1896 года фирма Duranoid Co. Newark из Нью-Джерси предложила смесь, которая в основном состояла из сланцевого порошка, хлопкового ворса и шеллака. Правда, этот материал хрупок и это, к сожалению, осталось актуальным до самого конца существования шеллаковых дисков - в своем детстве я, со временем, разбил все, которые у меня были.
Зато, шеллак шумел относительно слабо - по крайней мере, по сравнению с дисками 1880-х годов. Мне могут возразить, что шума даже у пластинок 30-60-х годов более чем достаточно, и это, конечно, верно - но сравните их с записями конца 19 века и уверен, что мы придем к консенсусу. А кроме того, шум возрастает с износом матрицы (самые первые отпечатки шумят не так уж и сильно) а главное - очень сильно зависит от правильности соблюдения техпроцесса при тиражировании. Поскольку, по крайней мере в СССР значительную часть пластинок делали мелкие артели, их качество было, конечно, невысоким.
Надо сказать, что даже если пластинку не разбивали, она все равно служила недолго: сила давления на иглу у первых граммофонов достигала 120 грамм! Стальная игла при таком давлении могла проиграть одну сторону диска - после этого она стачивалась и не обеспечивала правильный контакт со стенками дорожки - звук становился значительно хуже. Пластинка тоже изнашивалась - через несколько десятков прослушиваний качество звука падало ниже плинтуса…
Почему требовалось такое большое давление? Звук издавала прикрепленная к иглодержателю мембрана, звук всегда издает мембрана, мы иначе не умеем. Чтобы колебался воздух, должно колебаться что-то твердое - желательно легкое и тонкое, словом, то, что передавало бы свою вибрацию воздуху и (внимание!) не имело бы своих гармоник на тех частотах, которые оно собирается этому воздуху передавать. Вот тут-то собака и порылась: эти гармоники будут всегда и единственный способ справится с ними, это передать на мембрану большую механическую мощность, чтобы она колебалась как надо а на собственные движения у нее просто сил не хватало. Вот эту мощность мы и передаем, с силой прижимая иглу к мощному вращательному приводу (заводить пружину даже у поздних патефонов - дело нелегкое). А сделать мембрану полегче было трудно - прошло несколько десятков лет прежде, чем удалось разработать такую конструкцию.
У патефонов нет общеупотребительного названия - слово на русском языке происходит от названия французской фирмы “Патэ”, некоторое время занимавшейся распространением патефонов в России - но, вообще-то, впервые выпустила это устройство на рынок английская фирма Barnett Samuel and Son в 1914 году.
Чем отличался патефон? Первое и самое главное - тем что давление на иглу удалось уменьшить до восьмидесяти (а потом и до сорока) грамм, это было революционное изменение, теперь шеллаковые пластинки выдерживали сотни прослушиваний. Правда, иглу все равно надо было менять после каждой стороны, иначе звук здорово ухудшился а износ пластинки столь же заметно возрастал.
Уменьшение давления позволило применять долговечные (и дорогие) сапфировые иглы, но выгода от них была, разве что, только в удобстве - дешевле купить большую коробку стальных игл “по старинке”.
Правда русские умельцы научились делать деревянные иглы (из бамбука), работающие не хуже сапфировых. В советских журналах периодически публиковали описание, как самому сделать такую.
Уменьшение давления позволило сделать пружину более слабой - теперь не надо было передавать такое усилие на мембрану. Это уменьшило вес механизма и он стал более портативным. Последним шагом обернули грамофонную трубу вокруг механизма, спрятав ее внутрь корпуса и конструкция стала относительно портативной (на второй картинке).
Патефон у меня в детстве был. Потрясающе совершенная и надежная штука - однако, попытка переделать его на долгоиграющие пластинки потерпела крах: скорость-то изменить было легко, там обыкновенный центробежный регулятор и открыв его, нетрудно добиться любой скорости вращения. А вот с давлением получалось хуже: во-первых, восемдесят грамм давления для винилита (это материал, из которого делают долгоиграющие пластинки - смесь поливинилхлорида и поливинилацетата), это, безусловно, чересчур - а кроме того, форма у патефонной иголки, предназначенной для шеллака, несколько другая. Это важный момент, я предлагаю на нем остановиться.
На этой картинке я нарисовал в общих чертах (позже мы вернемся к этому вопросу детальнее), как устроена звуковая дорожка. Дело в том, что игла касается материала пластинки (шеллака, винилита или другого материала) в двух точках - для этого у иглы на конце есть заточка - в самом простом случае она полусферическая. У патефонных иголок были именно такие. И радиус этой заточки имеет первостепенное значение. У грамофонных иголок радиус закругления составлял 120 микрон, у патефона - 65 микрон (этот типоразмер называют “нормальным”). У долгоиграющих пластинок радиус сначала был 25 микрон, потом его уменьшили до 15 (советские пластинки) и даже до 13 (а это уже 21 век) микрон.
Из этой схемы, кстати, понятно, что происходит при износе иголки - все просто, когда боковые стороны ее стираются, она просто оседает кончиком на дно дорожке. На любом дне обычно собираются отбросы, в случае пластинки эта пыль - и изношенная игла начинает щелкать и скрежетать, даже на достаточно чистой пластинке. Ну и разумеется, если она касается дна кончиком, то контакт боковой поверхности со стенками дорожки сразу же ухудшается (поскольку, часть давления начинает распределяться на кончик) - а именно боковая поверхность и несет в себе звуковую информацию, дно ничего не несет, только пыль. Соответственно, звук мгновенно ухудшается - и сильно, я уже говорил, что высокое давление сделано не от хорошей жизни, а изношенная игла распределяет часть давления на дно дорожки…
На упаковках патефонных игл обычно писали, что ни в коем случае нельзя поворачивать использованную иглу в держателе - хотя казалось бы, игла круглая и какие-то части ее еще не износились. Но дело в том, что если случайно повернуть иглу так, что на стенки придется часть старого среза, то первые обороты будут играться прекрасно - однако площадь контакта в этом случае окажется меньше и игла сотрется быстрее, она даже не успеет доиграть сторону.
В 1949 году в США выпустили первые долгоиграющие пластинки - в СССР их выпуск начался в 1951 году.
Первые долгоиграющие пластинки появились еще в 1930 году - их выпустила фирма RCA Victor и они были рассчитаны на скорость 33 оборота в минуту. Однако, применение их тогда было очень ограниченным - они использовались для озвучивания немых кинофильмов, переворачивать каждые несколько минут патефонные пластинки было чрезвычайно неудобно. Однако, материал этих пластинок - смесь поливинилхлорида и поливинилацетата (винилит) - оказался на удивление прочным и эластичным, он не бился в отличие от дисков из шеллаковой смеси. Поэтому, в середине 30-х годов из этого материала стали делать пластинки для детей.
У винилита, как выяснилось, было много преимуществ - во-первых, он дешевле, чем шеллак. Во-вторых, он менее шумный. В-третьих, от позволяет уменьшить расстояние между звуковыми дорожками.
У патефонных пластинок фиксированный шаг звуковой дорожки - каждый оборот игла смещается на 264 микрона. У долгоиграющих пластинок шаг можно было уменьшить до 95 - а самое главное, удалось сделать его переменным.
Посмотрите на фотографию современной пластинки крупным планом - в отличие от патефонной, ее поверхность не выглядит однородной. Там, где звук на записи тише, можно уменьшить расстояние между дорожками, важно только, чтобы стенка между дорожками была по толщине не меньше пяти микронов. Переменный шаг позволяет значительно увеличить время проигрывания диска.
Учитывая все эти преимущества, неудивительно что долгоиграющие пластинки быстро завоевали рынок - к 1960-му году производство шеллаковых дисков было практически прекращено. В СССР эти пластики производили до 1971 года - учитывая огромный парк уже имеющейся техники и отсутствие зависимости от электросетей, патефоны некоторое время сохраняли популярность. Однако, долгоиграющие пластинки были очень популярны с самого старта продаж в начале 50-х годов, ко времени моего детства, патефонные пластинки выглядели безусловным раритетом.
В середине 1950-х годов производители пластинок пришли к некоторой стандартизации: вся выпускаемая продукция поддерживала три скорости: 78 оборотов, 45 оборотов или 33 оборота (была еще скорость 16 оборотов, предназначенная для записи речи, но она постепенно сошла на нет из-за малой популярности, хотя такая скорость имеется на некоторых воспроизводящих устройствах).
Пластинки были стандартизованы по размерам: 7 дюймов [single], 175 мм (по одной песне на каждой стороне при скорости 45 оборотов или по две на стороне при скорости 33 оборота); 10 дюймов [EP], 250 мм (такими по размеру было большинство патефонных пластинок, а у долгоиграющих это, в среднем, 30 минут звучания), 12 дюймов [LP], 302 мм (самый распространенный размер у долгоиграющих пластинок, продолжительность звучания около 45 минут).
Наверное, для начала рассказа достаточно - давайте, по уже сформировавшейся привычке зайдем в блог Леонида Утесова - ага, там, кстати, есть вполне подходящая по названию композиция: "Разговор с патефоном":
А в одной из следующих статей я продолжу свой рассказ - хотя сначала, пожалуй, сделаю вбоквел в сторону своего детства.