Запись и воспроизведение музыки

Самым ранним методом записи и воспроизведения звука была запись людей, играющих или поющих вживую. В стандартной процедуре, использовавшейся до середины 20-х годов, звуки, издаваемые музыкантами, приводили в движение диафрагму с прикрепленным к ней стилусом, который выдалбливал вращающийся под ним мягкий носитель записи.

1857 Французскому художнику Леону Скотту де Мартинвиллю удалось запечатлеть изображение звуковых волн. Метод был прост — вибрирующая под воздействием голосовых волн диафрагма была снабжена свиными щетинками, которые на вращающемся, покрытом копотью бумажном цилиндре чертили верный рисунок этих волн. Почти 151 год спустя, в 2008 году, американские исследователи из Национальной лаборатории Лоуренса в Беркли в Калифорнии смогли расшифровать стенограммы записей с французского устройства.

1877 Томас Эдисон записывает звук и представляет публике в США фонограф, т.е. устройство для его записи и воспроизведения (1). По ту сторону Атлантики аналогичные открытия сделал француз Шарль Кро, но в отличие от Эдисона он не обладал деловым духом и не популяризировал свое изобретение. Фонограф воспроизводил звук, записанный на восковых цилиндрах.

1. Ранний фонограф Эдисона

1885 Александр Грэм Белл и Чарльз Самнер Тейнтер модернизировали фонограф, покрыв его цилиндр воском. Они сделали еще несколько усовершенствований и назвали получившееся устройство графофоном. Они основали компанию American Graphophone Company, которая позже выросла в фонографический гигант CBS Columbia. На рынке появились первые барабаны с записанной музыкой и музыкальные автоматы.

1888 Эмиль Берлинер патентует проигрыватель (2), который отличается от фонографа тем, что вместо восковых цилиндров используются плоские диски (первоначально изготовленные из цинка, твердой резины и стекла). Самым важным в изобретении была возможность копировать диски — в течение нескольких лет Берлинер смог найти способ ускорить этот процесс.

Материалом и носителем информации одновременно был эбонит – прочный и сравнительно легкий материал. Благодаря развитию технологии тиражирования удалось создать что-то вроде серийного производства, что позволило развить фонографическую промышленность. В 1893 году Берлинер с группой друзей основал United States Gramophone Co. Через год на рынке появились первые грампластинки. При прессовании в эбоните они имели диаметр 7 дюймов, записывались односторонне, а продолжительность записываемого звука составляла 2 минуты. В 1897 году Берлинер применил шеллак в производстве пластин. У него было меньше зерна, чем у эбонита, что уменьшало шум.

2. Поворотный стол Berliner 1888 года.

1898 Датский инженер Вальдемар Поулсен получает патент на магнитную запись и воспроизведение звука. Вместе с коллегой он подключается к фонографу (отсюда и необычное название своего изобретения — телеграммофон или телефонограф) и записывает прослушанные разговоры на стальную проволоку диаметром 1 мм или на стальную ленту толщиной 0,05 мм и ширина 3 мм. Тонкая стальная проволока была намотана на вращающийся цилиндр и проходила перед прорезью электромагнита, питаясь током, формируемым микрофоном.

Скорость магнитного носителя во время записи достигала 3 м/с. Для воспроизведения звука намагниченный провод нужно было перемещать перед зазором с той же скоростью, а электромагнит подключать к наушникам. Первый «проводной» магнитофон был запатентован Поульсеном в 1900 году.

1901 Делаются первые записи музыкальных звезд. Они исполнялись в России – там записано пение знаменитостей Императорской русской оперы, в том числе Федора Чалапина, Николая Фигнера и его жены Медеи Мэй Фигнер. Через год позволил себя записать знаменитый Энрико Карузо (3), исполнитель арий Пуччини.

3. Самокарикатура на Энрико Карузо, записывающего свое пение на альбоме.

1906 Victrola дебютирует на рынке. В этой линейке устройств, воспроизводящих записи, проигрыватель скрыт в деревянном корпусе. Вместо улучшения точности звука речь шла скорее о создании домашнего фонографа, который был бы меньше похож на машину и больше на предмет мебели (4). Victrole приобрели огромную популярность.

4. Одна из моделей проигрывателей Victrola

1925 Есть возможность электрической записи с использованием микрофонов и усилителей Western Electric. Первые эффекты новой технологии были выпущены Виктором и Колумбией в США — Альфред Корто записал произведения Шопена и Шуберта на студии Victor’s Camden Studios. 2 ноября 1925 года на рынке появился первый проигрыватель, предназначенный для воспроизведения компакт-дисков с записями, сделанными «электрическим» методом, — Orthophonic Victrola. Революция в фонографии началась. Первые коммерческие электрические записи побудили другие крупные компании последовать их примеру.

1928 Австрийско-немецкий инженер Фриц Пфлеймер получил патент на магнитную ленту, которую он получил, нанеся на целлулоидную ленту магнитные оксиды. В 1930 году Пфлеймер заменил бумажную ленту целлулоидом.

1928 У. Бартлетт Джонс предлагает двухканальную запись на граммофонной пластинке. Один канал должен был быть погруженным, а другой поперечным.

1931 Алан Дауэр Блюмлейн (5) изобретает двухканальную стереозапись по двум сторонам одной канавки, под углом 45° к поверхности пластинки (так называемая система 45/45). Через два года он выпустил первые альбомы по своей идее. Он достиг разделения каналов на уровне примерно 20 дБ и частотной характеристики до 4. Гц. Однако из-за технологических сложностей и отсутствия оборудования для воспроизведения таких дисков запустить коммерческое производство не удалось.

5. Блюмляйн со своей работой

1935 На радиотехнической выставке в Берлине компания AEG представляет первый в мире практичный магнитофон Magnetophon K1, разработанный в сотрудничестве с немецким химическим концерном IG Farben (6). Однако качество записанного звука было очень плохим, и устройство не подходило для воспроизведения музыки. В 1939 году немецкий инженер Вальтер Вебер переработал его, создав первый магнитофон, воспроизводящий качественный звук, устройство, подобное тому, что используется до сих пор.

Улучшение качества звука привело к быстрому распространению магнитофонов в Германии. Модели, которые мы называем катушечными, распространились после 1945 года. Они работали на лентах шириной 6,3 мм, которые по мере совершенствования технологии уменьшались. В 1954 году появились ленты толщиной 35 метров, в 1958 году — 26 метров, а в 1961 году — 18 метров.

1936 Инженеры BASF с помощью магнитофона записали Симфонии Моцарта № 39 в исполнении Лондонского филармонического оркестра под управлением сэра Томаса Бичема. Первая магнитофонная запись с полным симфоническим оркестром существует до сих пор и на удивление хорошего качества.

1937 Британский ученый Алек Ривз изобретает ИКМ — кодовую модуляцию (). Он использовался в телекоммуникациях задолго до его первого коммерческого применения для вещания и записи. Коммерческая цифровая регистрация не проводилась до 60-х годов в Японии компаниями NHK и Nippon Columbia (также известной как Denon).

1948 Большой прорыв в развитии фонографического рынка: CBS Columbia представляет новый тип носителя — виниловую пластинку со скоростью вращения 33 об/мин (оборотов в минуту). Изобретение не только гарантирует более высокое качество звука, но и позволяет непрерывно воспроизводить запись не менее десятка минут (шеллачные диски содержали музыку, разбитую на короткие фрагменты). В то же время стали популярными звукозаписи на магнитной ленте, которые вскоре произвели революцию в работе на студии звукозаписи.

1949 Компания RCA предлагает конкурентоспособный тип виниловых пластинок — 45 об/мин, что привело к т.н. скоростная война. В конечном итоге вертушки были оснащены возможностью работы на обеих скоростях — 33 об/мин для LP, т.н. LP() и 45 об/мин для SP() с меньшим количеством дорожек. Именно тогда сформировалось разделение на виниловый сингл (обычно содержащий две композиции) и LP (7). Виниловые пластинки стали доминирующим форматом до конца 80-х годов.

7. Виниловая пластинка — LP

1957 Компания Westrex из США разрабатывает технологии массового производства стереодисков в системе 45/45. В том же году к их выпуску приступила также американская компания Audio Fidelity — несмотря на то, что на рынке не было устройств, способных стереофонически воспроизводить этот тип носителей. Через несколько недель компания Fairchild Recording Equipment выпустила первый подходящий проигрыватель. Вскоре система 45/45 была признана стандартом, принятым всеми звукозаписывающими компаниями, — она используется и сегодня.

1962 Голландцы разрабатывают и выпускают на рынок первую компактную аудиокассету с высококачественной — 1/8-дюймовой — полиэфирной лентой от BASF.

1966 Представлена ​​система шумоподавления Dolby A, используемая в студийных магнитофонах. Его преемник, Dolby B, используемый с 1968 года, стал самым известным — он хорошо зарекомендовал себя в популярных кассетных магнитофонах. Следующими версиями, предназначенными для потребительского рынка, стали Dolby C и Dolby S.

1969 Питер Шайбер демонстрирует в студии RCA способ записи четырехканального квадрофонического сигнала — путем кодирования на стереодиске дополнительной пространственной информации за пределами слышимого диапазона частот (система SQ). Через год JVC представила квадрофоническую систему записи на четыре независимых канала.

1978-1982 В 1978 году в лаборатории компании Philips была разработана система CD (sc) — как побочный продукт исследований дисковида, т.е. устройства, используемого для воспроизведения изображения, записанного на диск. Через несколько лет компания Philips объединила свои исследовательские усилия с компанией, разработавшей собственную цифровую систему с 30-сантиметровым диском, и вскоре был создан компакт-диск (8). Однако до того, как новая система была принята во всем мире как единый формат, она конкурировала с детищем компании (), разработавшей свой AHD-дискофон ().

Он работал совсем по другому принципу — на основе емкостной техники чтения. В конечном итоге система КД стала одним из немногих продуктов на рынке современной техники, который до начала глобального производства был стандартизирован, стандартизирован и принят всеми странами мира (1983 г.). Благодаря цифровым технологиям производство звуковых носителей удешевилось, а их использование и хранение стали более удобными. Компакт-диск дебютировал в Европе и Азии в конце 1982 года, а в США — в 1983 году.

8. Презентация компакт-диска

1979 Японская компания Sony представляет небольшой портативный кассетный плеер под торговой маркой Sony Walkman. Его разработали Акио Морита, Масару Ибука и Кодзо Осоне. Ключевым элементом был механизм переключения режимов работы, выполненный из очень плоской, но широкой алюминиевой и магниевой арматуры, обеспечивающей малый вес, малые габариты, высокую прочность и устойчивость к ненадлежащему обращению.

Устройство — наряду со многими последующими версиями конкурирующих компаний — стало очень популярным в 80-х годах. В начале 80-х о нем даже была написана песня («Wired for Sound» Клиффа Ричарда).

1988 Apple предоставляет формат AIFF () для обмена аудиофайлами (AIFF). Этот стандартный формат используется для хранения аудиоданных на персональных компьютерах и других электронных аудиоустройствах.

1991 Стандарт MP3 увидел свет — в основном в результате деятельности немецкого научно-исследовательского объединения Fraunhofer-Gesellschaft (Институт Фраунгофера). MP3 (MPEG-1/MPEG-2 Audio Layer 3) — это алгоритм сжатия звука с потерями, преобразованного в цифровой сигнал.

1992 Появляется WAVE() — стандартный формат аудиофайлов Microsoft и IBM для хранения битового аудиопотока на ПК.

1993 Запущен Internet Underground Music Archive (IUMA) — первый бесплатный музыкальный онлайн-архив, загружаемый в формате MP3.

2001 Премьера первого Apple iPod (9), в настоящее время самого популярного медиаплеера. Изначально это был в первую очередь музыкальный интернет-плеер.

2008 Мобильное приложение Spotify (10) выходит на рынок. Как пояснили его создатели, он был создан для решения проблемы музыкального пиратства, предлагая слушателям мощный каталог музыки. Как и iPod, Spotify не был первым стриминговым сервисом, но в свое время стал самым качественным продуктом на массовом рынке, быстро завоевав мировую популярность и положив начало новой модели распространения и прослушивания музыки.

Типы носителей и техника записи музыки

Физическая (акустическая) запись. Самым ранним методом записи и воспроизведения звука была запись людей, играющих или поющих вживую. В стандартной процедуре, использовавшейся до середины 20-х годов, звуки, издаваемые музыкантами, приводили в движение диафрагму с прикрепленным к ней стилусом, который выдалбливал вращающийся под ним мягкий носитель записи.

Электрическая запись. Процесс записи в основном тот же — осталась неэлектрическая установка записи, но игла для гравировки канавки на мягком восковом диске управляется механизмом подачи. Появление электрической записи в 1925 году позволило использовать чувствительные микрофоны для улавливания звука и значительно улучшило качество аудиозаписи.

Магнитная запись. Он заключается в записи информации на намагниченный носитель, на котором хранятся данные, доставленные в виде аналогового электрического сигнала, преобразованного затем в электромагнитную силу.

Цифровая запись. PCM () — метод представления аналогового сигнала в цифровых системах, используемый в телекоммуникациях, цифровой обработке сигналов (например, в звуковых процессорах), обработке изображений, записи музыки на компакт-диски (CD-Audio) и во многих промышленных приложениях. Звук PCM может записываться с разной частотой дискретизации — чаще всего это 8 кГц (некоторые стандарты телефонии) или 44,1 кГц (диски CD-Audio).

Винил. Круглая пластинка диаметром до 30 см, с аналоговой звукозаписью по спирали в виде желобка, обычно изготовленная из эбонита, шеллака или поливинилхлорида — отсюда и просторечное название «виниловая пластинка». Граммофонные пластинки были основным средством распространения музыкальных записей с конца 80 века до XNUMX-х годов, они были маргинализированы цифровой записью, хотя уже несколько лет возвращаются, найдя для себя достаточно солидную рыночную нишу.

Магнитная лента. Пластиковая лента (обычно нейлоновая), посыпанная мелкоизмельченными частицами ферромагнитного материала (обычно порошком железа или оксидов хрома). Во время записи электромагнитная головка использует поле для установки магнитных доменов, а во время чтения улавливает изменения поля, вызванные различной намагниченностью ленты.

КОМПАКТ ДИСК. CD-Audio (используемые другие названия: CD-DA и Audio-CD) — это формат, созданный в 1982 году компаниями Sony и Philips, в котором звук кодируется в формате PCM. Его характеристики описываются так называемым Красная книга (). На дисках этого типа данные хранятся в кадрах по 33 байта. Один кадр включает в себя: 24 бита для аудиоданных в основном канале и 1 бит для управляющих данных в подканале и 8 бит для данных исправления ошибок.

Цифровые форматы файлов

• Несжатые файлы. Они содержат данные в том же виде, что и на компакт-дисках (здесь частота дискретизации 44,1 кГц и разрешение 16 бит). Основным форматом файлов такого рода является WAVE (WAV).
• Сжатые файлы без потерь. Они содержат ту же информацию, что и несжатые файлы, но занимают меньше места благодаря интеллектуальным методам кодирования. Экономия в каждом случае разная и зависит от многих факторов, но по приблизительным подсчетам файлы этого типа занимают половину места, необходимого для несжатых файлов. Мы находим здесь множество форматов, таких как: FLAC, WMA Lossless, Apple Lossless, Monkeys Audio и другие.
• Сжатые файлы с потерями. Они не содержат всей исходной информации — алгоритмы кодирования, использованные для их создания, отбрасывают часть ее (таким образом, чтобы человеческое ухо было как можно меньше слышимо), чтобы минимизировать размер файла. Существует множество вариантов сжатия, хотя общее правило заключается в том, что чем меньше файл, тем ниже качество. Обычно файлы, используемые для сохранения музыки, становятся в 4–11 раз меньше, чем несжатые оригиналы. Применимые форматы включают MP3, Ogg Vorbis, WMA или AAC.