Краткая история развития звукозаписи. История звукозаписи неисчерпаема

16.04.2019

Эдисон и его последователи

Большинство людей знают, что Томас Альва Эдисон является первым изобретателем фонографа, но не все слышали о том, что до этого изобретения уже была придумана механическая звукозапись. Таким образом, в 1857 году, еще за 20 лет до фонографа Эдуард-Леон Скотт де Мартинвилль запатентовал «фоноавтограф», который умел записывать звук на бумагу, но не умел его воспроизводить — впервые удалось проиграть эти первые записи лишь в 2008 году с помощью компьютера.

Томасу Эдисону удалось не только записать, но и воспроизвести его. Интересно, что он не собирался изобретать фонограф, а хотел лишь автоматизировать и ускорить процесс приема телеграмм, чтобы в будущем можно было вообще обходиться без человека. Но в результате своей работы получил устройство, принцип работы которого до сих пор используется в звукозаписи.

А принцип достаточно прост: когда что-то говоришь в микрофон, его мембрана вибрирует и передает неким образом полученные вибрации стилусу, а тот в свою очередь рисует звуковую волну на носителе — в случае с Эдисоном это был вращающийся валик, покрытый тонкой фольгой. При воспроизведении происходит обратный процесс — стилус передает все вибрации с валика на мембрану, которая усиливается рупором, и мы слышим записанный звук.

Спустя десять лет после изобретения фонографа американский изобретатель Эмиль Берлинер запатентовал граммофон – устройство достаточно схоже с принципом работы эдисоновского фонографа, но Берлинер немного усовершенствовал его, всего-то заменив валики на диски. Равномерно вращающий диски механизм для граммофона изобрел владелец небольшого магазинчика в Нью-Джерси – Элдридж Джонсон – талантливый инженер того времени. Результат их работы и стал называться граммофоном.

Проработав совсем немного Джонсон и Берлинер разругались между собой. Предметом ссоры стали права на патенты, распределить которые удалось только судом. Суд назначил Джонсона правообладателем, и он получил права на производство граммофонов на территории Америки. Берлинер, не теряя времени, отправился в Канаду и организовал там собственную компанию, Berliner Gramophone Company, а вскоре стал партнером в британской Gramophone Company (позже переименовавшуюся в EMI) и создал аналогичную в Германии — Deutsche Grammophon. Последняя существует до сих пор и записывает популярную и классическую музыку. Джонсон же организовал собственную Victor Talking Machine Company, которая стала производителем граммофонов для Volta Graphophone Company.

Вообще, история всех изобретений музыкальных проигрывателей неразрывно связана со звукозаписывающими компаниями, которые теперь владеют множеством патентов в этой области. И неразрывно связана с коммерцией: еще Эмиль Берлинер понял, что на продаже музыки можно неплохо заработать. Хотя его коммерческого энтузиазма хватило ненадолго — очень скоро его влечение к музыке заменило желание изобрести вертолет.

Радио вытесняет звукозапись

В 20-х годах двадцатого века по всему миру, в том числе и в Америке, особую популярность набирало радиовещание. Причиной тому стала стоимость радиоприемников, которая была значительно ниже стоимости граммофонов и что не менее важно – не было необходимости покупать диски. Спад интереса к граммофонам привело к распаду большинства компаний, занимающихся производством граммофонов. «Выжить» удалось лишь немногим, заранее побеспокоившимся о расширении своей деятельности – связавшись со звукозаписью, да и то, устояли не все. Так, французская Pathe Freres Phonograph Company, заполнившая российский рынок своими патефонами (немного модернизированными версиями берлинеровского граммофона), имела собственные студии звукозаписи в Лондоне, Лондоне и Москве, была все-таки вынуждена в 1928 году продать свои активы английскому филиалу Columbia (но ей удалось сохранить часть компании, занимающейся индустрией кино, которая существует и по сей день). Возможно, это удивительно, но Элдридж Джонсон тоже был вынужден продать свою компанию банковскому синдикату, который кредитовал Victor Talking Machine Co. Великая депрессия окончательно разрушила последние остатки граммофонных мануфактур.

На пике краха эры граммофонов американская компания Western Electric уже изобрела новый способ звукозаписи — электронный, который лицензировала компания RCA. Она же и выкупила Victor Talking Machine Co в 1929 году. RCA/Victor быстро развернула производство и выпустила целую линию устройств, самым ярким представителем стала 11-ламповая Automatic Electrola-Radiola, стоившая по тому времени нереальных сумм — $1350, которую можно сравнить со стоимостью автомобиля – например, Ford обошелся бы всего в $650. В новых устройствах звукосниматели были электромагнитными, мотор – электрическим, а не заводного типа, как предшественниках. Звукосниматель преобразует вибрации в электрический сигнал, а тот подается на ламповый усилитель и воспроизводится с помощью громкоговорителя с диафрагмой.

Первой компанией выпустившей в 1931 году виниловый диск стала RCA/Victor. С выходом диска утвердили сразу новый стандарт скорости — 33 оборота в минуту. На такой скорости диск диаметром 12 дюймов (30 сантиметров) мог вмещать в себя по десять минут записи с каждой стороны. В 1949-м году она же выпустила 7-дюймовые диски с большой дыркой посредине, которая необходима была для механизма смены дисков, встраиваемый в первые чейнджеры, получившие и посей день широкое распространение.

Магнитофоны разрушают копирайт

Впервые принцип записи на ленту был изобретен и продемонстрирован в лабораториях Volta Александром Беллом в 1886 году. Бумажная лента, покрытая воском, сматывалась из одной катушки на другую, а по пути ее царапал стилус — по принципу Эдисона. Коммерческого распространения устройство не получило.

В 1890-х получил распространение метод магнитной записи на металлическую проволоку, а первый Magnetophon производства компании AEG был продемонстрирован в Германии в 1935 году. Магнитную ленту на основе оксида железа для него произвела немецкая же компания BASF. Модели Magnetophon К1 и К2 были уже вполне похожи на те, что мы знаем как «катушечные магнитофоны». Они умели как записывать, так и воспроизводить, хотя качество звука у них оставляло желать лучшего. Когда в 1936 году дирижер Лондонского филармонического оркестра Сэр Томас Бичем услышал свое выступление, записанное на немецкое чудо техники, он пришел в ужас, настолько нестерпимо ужасным было звучание.

В период Второй мировой немцы успешно использовали магнитофоны в комплекте с радиостанциями, таким образом автоматизируя процесс передачи шифрованных радиограмм. В 1943 году AEG создала первый стереомагнитофон, и немецкие офицеры могли наслаждаться Штраусом и Фуртванглером — в период войны было записано порядка 250 концертов классической и популярной музыки в стереозвучании.

В США первые магнитофоны появились только после войны, их авторство принадлежит компании Аmрех, которая позаимствовала технологию у побежденных немцев. Магнитную ленту для них производила компания ЗМ. Магнитофоны Аmрех быстро полюбили на радиостанциях и стали использовать в кино.

Знаменитый американский джаз-гитарист Лестер Уильям Полсфусс, больше известный под именем Лес Пол, изобретатель цельнодеревянной электрогитары, в 1948 году на основе одной из ранних моделей Аmрех — Model 200А — придумал первую в мире многодорожечную систему звукозаписи. Магнитофон ему подарил другой известный музыкант, Бинг Кросби, который инвестировал в Аmрех огромную по тем временам сумму — $50 000, став, таким образом, практически ее совладельцем. Идеи Лес Пола впоследствии были использованы при производстве коммерческого восьмидорожечного магнитофона Аmрех Sel-Sync. Ему же досталась и первая модель Sel-Sync, которая стала основой его новой студии.

В 1966 году компанией Аmрех был произведен первый студийный 16-дорожечный магнитофон. Модель ММ-1000 работала с лентой шириной 5 см и выдавала гораздо более качественный звук, чем любой другой магнитофон. 16-дорожечные магнитофоны использовались в звукозаписывающих студиях вплоть до конца 1990-х годов, когда их вытеснили компьютеры.

Катушечные магнитофоны поначалу использовались только для профессиональных целей, но со временем подешевели и стали широко распространены в быту. Однако не всех устраивали их громадные размеры и нетранспортабельность. В 1962 году голландская компания Philips представила миру новый формат магнитной звукозаписи — компакт-кассеты.

В 1963 году был произведен первый компакт-кассетный магнитофон Philips EL 3300, а в 1964-м Philips выпустила в Америке под брендом Norelco кассетник Carry-Corder 150 и под давлением Sony разрешила использовать формат компакт-кассет любым компаниям без лицензии. В 70-х кассетные магнитофоны постепенно совершенствовались и быстро догнали «катушечники» в плане качества. Одним из первых Hi-Fi-магнитофонов стала японская кассетная дека Nakamichi 1000, чей частотный диапазон простирался от 20 до 20000 Гц, а для записи и воспроизведения впервые были применены разные магнитные головки. В результате новый формат довольно быстро стал популярным и вытеснил катушечные магнитофоны с потребительского рынка.

Немалую роль в этом сыграла модель компактного кассетного плейера Sony Walkman (1979), размеры которого были чуть больше самой кассеты. Качество звука мини-плейеров было значительно хуже того, что к тому времени могли предоставлять катушечные стационарные магнитофоны и кассетные деки, но впервые в истории звукозаписи качество уступило удобству. Этот фактор потом проявлялся в сфере аудио еще не раз, и его последствия мы чувствуем на своей шкуре и сегодня. Но тогда, в 80-х, компакт-кассетные плейеры стали настолько популярными, что их число даже превысило продажи виниловых проигрывателей, чего не удавалось катушечным магнитофонам.

Именно компакт-кассеты впервые заставили задуматься звукозаписывающие компании над вопросами копирайта. И именно 70-80-е годы стали временем расцвета музыкального андеграунда во многих странах, в том числе и в нашей.

Цифровая запись и расцвет CD

Компания Sony представила первый Audio CD еще в 1976 году, раньше, чем изобрела Walkman. CD эволюционировал из лазерных видеодисков и революционизировал потребительскую аудиотехнику в целом.

Однако первая коммерческая серия компакт-дисков вышла только в 1982-м. Это была уже совместная разработка вечных конкурентов Sony и Philips, которые никогда бы не подружились, если бы не необходимость стандартизировать формат. Изначально планировалось, что CD заменит граммофонные пластинки, но очень скоро выяснилось, что формат вполне подходит для записи и воспроизведения как видео, так и цифровых данных — первый CD-ROM был выпущен в 1985 году.

С выходом первых Audio CD Sony представила и первый плейер для них — это была модель CDP-101. Philips немного позже выпустила модель CD 100, куда диск нужно было вставлять, как в виниловых проигрывателях — сверху, и закрывать крышкой. В дальнейшем были изобретены слайд-загрузчики, которые позволили не только сделать конструкцию плейеров более компактной и удобной для пользователя, но и впоследствии создать CD-чейнджеры. По аналогии с Walkman Sony выпустила Discman, который еще больше укрепил позиции CD — теперь уже в области портативной аудиотехники.

Кассеты еще долго агонизировали, да и до сих пор в некоторых новых автомобилях можно встретить кассетные магнитолы. Были и попытки перенести «цифру» на магнитную ленту — технологии DAT и DCC. И если DAT-кассеты производства Sony еще как-то были востребованы на рынке (они были популярны у журналистов, которые использовали их в диктофонах, и на радио), то изобретенный Philips формат DCC вообще никто так и не понял.

Качество записи CD, удобство и размеры, как носителей, так и плейеров превосходило все, что было выпущено раньше, и новая технология была обречена на успех. Так и случилось: CD вытеснили и кассеты, и виниловые диски, оставшись монополистом на рынке аудиозаписи. Владельцы копирайта наконец смогли вздохнуть спокойно. Но ненадолго.

Революция MP 3

Как только вышел первый CD-ROM, стало ясно, что рано или поздно цифровая перезапись уничтожит не только понятие копирайта, но и все форматы аудио (да и видео тоже). В 1993 году в недрах сообщества институтов Fraunhofer родился самый мощный вирус, когда-либо поражавший музыкальную индустрию — формат записи звука MPEG-1 Audio Layer III, сокращенно MP3. Весь ужас заключался в том, что этому формату был безразличен тип носителя — будь то компакт-диск, жесткий диск, флэш-память или интернет-сервер. Он мог размножаться бесконечно, максимально быстро и без какой-либо потери качества. При этом качество звука в этом формате хоть и уступало CD, но было вполне приемлемым — настолько, что большинство пользователей не замечало никакой разницы.

Поначалу MP3 можно было слушать только на компьютере, но было понятно, что выход коммерческих МРЗ-плейеров — вопрос времени. Первым из них стал в 1996 году плейер под названием Listen Up производства американской компании Audio Highway (а вовсе не корейский Saehan MPMan или Diamond Multimedia Rio РМР300, которые были представлены лишь в 1998-м). Плейер был выпущен ограниченным тиражом, но, тем не менее, успел выиграть несколько наград за инновации, и за ним закреплено три патента. А вот первым коммерческим плейером действительно стал Saehan MPMan. В нем было 32 Мб флэш-памяти, в которую вмещалось порядка шести композиций с битрейтом 128 кбит/с. Что же касается Diamond Multimedia Rio РМР300, то этот плейер калифорнийской компании стал первым почувствовавшим на себе всю мощь американского правосудия — ассоциация RIAA подала в суд на Diamond Multimedia с требованием запретить продажи плейера, нарушавшего акт о домашней аудиозаписи, но иск был отклонен, а плейер из-за этой истории постиг бешеный успех.

Многие компании бросились выпускать MP3 CD-плейеры, которые поначалу пользовались некоторой популярностью, но затем были вытеснены устройствами на основе флэш-памяти. Но по-настоящему популяризовал формат МРЗ-плейер Apple iPod (2001 г.) с 5-гигабайтным 1,8 жестким диском внутри. Он был удобным, эргономичным, хорошо звучал и вмещал в себя столько музыки, сколько и мечтать до него было нельзя.

Еще в 2001-м появились первые мобильники, которые умели проигрывать аудио. А сегодня, в 2012-м, в мире не осталось, пожалуй, ни одного мобильного устройства (включая планшеты и ридеры электронных книг), которые не были бы снабжены программным МРЗ-плейером. Не отстает от них и стационарная техника: все деки, ресиверы, аудиосистемы и телевизоры могут воспроизводить MP3 и другие аудиоформаты. Даже ночные будильники и микроколонки умеют это.

Музыка теперь везде, и это парадоксальным образом плохо повлияло на людей. Казалось бы, сегодня, как никогда, музыка доступна любому, в любое время и практически в любом месте. Должен был бы наступить даже не золотой — платиновый век музыки. Но все, что мы видим вокруг — это закрывающиеся студии звукозаписи, музыканты, играющие за пиво, и тотальное безразличие слушателей. Кто сегодня интересуется музыкой, кроме самих музыкантов? Только самые горячие поклонники (в основном это девочки пубертатного и постпубертатного возраста). Да, большие концерты известных исполнителей и фестивали пока еще собирают свою аудиторию, но что-то мне подсказывает, что это тоже скоро закончится.

Сегодня, к основным методам звукозаписи относятся:
- механическая
- магнитная
- оптическая и магнито-оптическая звукозапись
- запись на твердотельную полупроводниковую флэш-память

Попытки создания аппаратов, которые могли бы воспроизводить звуки, предпринимались еще в Древней Греции. В IV-II веках до н. э. там существовали театры самодвижущихся фигурок - андроидов. Движения некоторых из них сопровождались механически извлекаемыми звуками, складывающимися в мелодии.

В эпоху возрождения был создан целый ряд различных механических музыкальных инструментов, воспроизводящих в нужный момент ту или иную мелодию: шарманок, музыкальных шкатулок, ящиков, табакерок.

Музыкальная шарманка работает следующим образом. Звуки создаются при помощи стальных тонких пластинок различной длины и толщины, размещенных в акустическом ящике. Для извлечения звука служит специальный барабан с выступающими штифтами, расположение которых по поверхности барабана соответствует задуманной мелодии. При равномерном вращении барабана штифты задевают пластинки в заданной последовательности. Заранее переставляя штифты на другие места, можно менять мелодии. Приводит в действие шарманку сам шарманщик, вращая ручку.

В музыкальных шкатулках для предварительной записи мелодии используется металлический диск, на который нанесена глубокая спиральная канавка. В определенных местах канавки делаются точечные углубления - ямки, расположение которых соответствует мелодии. При вращении диска, приводимого в движение часовым пружинным механизмом, специальная металлическая игла скользит по канавке и "считывает" последовательность нанесенных точек. Игла скреплена с мембраной, которая при каждом попадании иглы в канавку издает звук.

В средние века были созданы куранты - башенные или большие комнатные часы с музыкальным механизмом, издающие бой в определенной мелодической последовательности тонов или исполняющие небольшие музыкальные пьесы. Таковы Кремлевские куранты и Биг Бен в Лондоне.

Музыкальные механические инструменты - это всего лишь автоматы, воспроизводящие искусственно созданные звуки. Задача же сохранения на длительное время звуков живой жизни была решена значительно позже.

За много веков до изобретения механической звукозаписи появилось нотное письмо - графический способ изображения на бумаге музыкальных произведений (рис. 1). В древности мелодии записывались буквами, а современное нотное письмо (с обозначением высоты звуков, длительности тонов, тональности и нотными линейками) начало развиваться с ХII века. В конце XV века было изобретено нотопечатание, когда ноты начали печатать с набора, подобно книгам.

Рис. 1. Нотное письмо

Записывать и потом воспроизводить записанные звуки удалось только во второй половине XIX века после изобретения механической звукозаписи.

Механическая звукозапись

В 1877 году американский учёный Томас Альва Эдисон изобрел звукозаписывающий аппарат - фонограф, впервые позволивший записать звук человеческого голоса. Для механической записи и воспроизведения звука Эдисон применил валики, покрытые оловянной фольгой (рис. 2). Такие фоновалики представляли собой полые цилиндры диаметром около 5 см и длиной 12 см.

Эдисон Томас Альва (1847-1931), американский изобретатель и предприниматель.

Автор более 1000 изобретений в области электротехники и средств связи. Изобрел первый в мире аппарат звукозаписи - фонограф, усовершенствовал лампу накаливания, телеграф и телефон, построил в 1882 году первую в мире электростанцию общественного пользования, в 1883 году открыл явление термоэлектронной эмиссии, что впоследствии привело к созданию электронных или радиоламп.

В первом фонографе металлический валик вращался с помощью рукоятки, с каждым оборотом перемещаясь в осевом направлении за счет винтовой резьбы на ведущем вале. На валик накладывалась оловянная фольга (станиоль). К ней прикасалась стальная игла, связанная с мембраной из пергамента. К мембране был прикреплен металлический конусный рупор. При записи и воспроизведении звука валик приходилось вращать вручную со скоростью 1 оборот в минуту. При вращении валика в отсутствие звука игла выдавливала на фольге спиральную канавку (или бороздку) постоянной глубины. Когда же мембрана колебалась, игла вдавливалась в олово в соответствии с воспринимаемым звуком, создавая канавку переменной глубины. Так был изобретен способ "глубинной записи".

При первом испытании своего аппарата Эдисон плотно натянул фольгу на цилиндр, подвел иглу к поверхности цилиндра, осторожно начал вращать ручку и пропел в рупор первую строфу детской песенки "У Мери была овечка". Затем отвел иглу, рукояткой вернул цилиндр в исходное положение, вложил иглу в прочерченную канавку и вновь стал вращать цилиндр. И из рупора тихо, но разборчиво прозвучала детская песенка.

В 1885 году американский изобретатель Чарльз Тейнтер (1854-1940) разработал графофон - фонограф с ножным приводом (как у ножной швейной машинки) - и заменил оловянные листы валиков восковой массой. Эдисон купил патент Тейнтера, и для записи вместо валиков с фольгой стали применять съемные восковые валики. Шаг звуковой бороздки был около 3 мм, поэтому время записи на один валик было очень мало.

Для записи и воспроизведения звука Эдисон использовал один и тот же аппарат - фонограф.

Рис. 2. Фонограф Эдисона

Рис. 3. Т.А. Эдисон со своим фонографом

Основные недостатки восковых валиков - недолговечность и невозможность массового тиражирования. Каждая запись существовала только в одном экземпляре.

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 15 лет использовался в качестве диктофона. Валики к нему выпускались вплоть до 1929 г.

Через 10 лет, в 1887 году изобретатель граммофона Э. Берлинер заменил валики дисками, с которых можно изготовить копии - металлические матрицы. С их помощью прессовались хорошо знакомые нам граммофонные пластинки (рис. 4 а.). Одна матрица давала возможность напечатать целый тираж - не менее 500 пластинок. В этом состояло главное преимущество грампластинок Берлинера по сравнению с восковыми валиками Эдисона, которые нельзя было тиражировать. В отличие от фонографа Эдисона, Берлинер для записи звука разработал один аппарат - рекордер, а для воспроизведения звука другой - граммофон.

Вместо глубинной записи была использована поперечная, т.е. игла оставляла извилистый след постоянной глубины. Впоследствии мембрана была заменена высокочувствительными микрофонами, преобразующими звуковые колебания в электрические, и электронными усилителями.

Рис. 4 (а). Граммофон и грампластинка

Рис. 4 (б). Американский изобретатель Берлинер Эмиль

Берлинер Эмиль (1851-1929) - американский изобретатель немецкого происхождения. Иммигрировал в США в 1870 году. В 1877 году, после изобретения Александром Беллом телефона, сделал несколько изобретений в области телефонии, а затем обратил свое внимание на проблемы звукозаписи. Он заменил восковой валик, используемый Эдисоном плоским диском - граммофонной пластинкой - и разработал технологию ее массового производства. Эдисон отозвался об изобретении Берлинера так: "У этой машины нет будущего" и до конца жизни остался непримиримым противником дискового звуконосителя.

Берлинер впервые продемонстрировал прообраз матрицы грампластинки во Франклиновском институте. Это был цинковый кружок с выгравированной фонограммой. Изобретатель покрывал цинковый диск восковой пастой, производил на него запись звука в виде звуковых канавок, а затем протравливал его кислотой. В результате получалась металлическая копия записи. Позднее на покрытом воском диске стали наращивать слой меди методом гальванопластики. Такой медный "слепок" сохраняет звуковые канавки выпуклыми. С этого гальванодиска делают копии - позитивные и негативные. Негативные копии представляют собой матрицы, с которых можно отпечатать до 600 грампластинок. Полученная таким способом пластинка обладала большей громкостью и лучшим качеством. Такие пластинки Берлинер продемонстрировал в 1888 г., и этот год можно считать началом эры грамзаписей.

Через пять лет был разработан способ гальванического тиражирования с позитива цинкового диска, а также технология прессования грампластинок при помощи стальной печатной матрицы. Первоначально Берлинер изготавливал грампластинки из целлулоида, каучука, эбонита. В скором времени эбонит был заменен композиционной массой на основе шеллака - воскоподобного вещества, вырабатываемого тропическими насекомыми. Пластинки стали качественней и дешевле, однако главным их недостатком была малая механическая прочность. Шеллачные пластинки выпускались до середины XX века, в последние годы - параллельно с долгоиграющими.

До 1896 г. диск приходилось вращать вручную, и это было главным препятствием широкому распространению граммофонов. Эмиль Берлинер объявил конкурс на пружинный двигатель - недорогой, технологичный, надежный и мощный. И такой двигатель сконструировал механик Элдридж Джонсон, пришедший в компанию Берлинера. С 1896 по 1900 гг. было произведено около 25000 таких двигателей. Только тогда граммофон Берлинера получил широкое распространение.

Рис. 5. Патефон

Патефон (от названия французской фирмы "Pathe") имел форму портативного чемоданчика. Основными недостатками грампластинок были их хрупкость, плохое качество звука и маленькое время проигрывания - всего 3-5 минут (при скорости 78 оборотов в минуту). В довоенные годы в магазинах даже принимали "бой" пластинок для переработки. Патефонные иглы нужно было часто менять. Вращалась пластинка с помощью пружинного двигателя, который приходилось "заводить" специальной ручкой. Однако, благодаря своим скромным размерам и весу, простоте конструкции и независимости от электрической сети, патефон получил очень широкое распространение среди любителей классической, эстрадной и танцевальной музыки. До середины нашего века он был непременной принадлежностью домашних вечеринок и загородных поездок. Пластинки выпускались трех стандартных размеров: миньон, гранд и гигант.

На смену патефону пришел электрофон, более известный как проигрыватель (рис. 7). Вместо пружинного двигателя для вращения пластинки в нем используется электрический двигатель, а вместо механического звукоснимателя был применен сначала пьезоэлектрический, а позднее более качественный - магнитный.

Рис. 6. Патефон с электромагнитным адаптером

Рис. 7. Проигрыватель

Эти звукосниматели преобразуют колебания иглы, бегущей по звуковой дорожке грампластинки, в электрический сигнал, который после усиления в электронном усилителе поступает в громкоговоритель. А на смену хрупким грампластинкам в 1948-1952 годах пришли так называемые "долгоиграющие" ("long play") - более прочные, практически небьющиеся, а главное, обеспечивающие гораздо большее время проигрывания. Это было достигнуто за счет сужения и сближения между собой звуковых дорожек, а также за счет снижения числа оборотов с 78 до 45, а чаще до 33 1/3 оборотов в минуту. Качество воспроизведения звука при проигрывании у таких пластинок значительно повысилось. К тому же с 1958 года стали выпускать стереофонические грампластинки, создающие эффект объемного звучания. Иглы проигрывателя также стали значительно более долговечными. Их начали изготовлять из твердых материалов, и они полностью вытеснили недолговечные патефонные иглы. Запись грампластинок осуществлялась только в специальных студиях звукозаписи. В 1940-1950 годы в Москве на улице Горького существовала такая студия, где за небольшую плату можно было записать маленькую пластинку диаметром сантиметров 15 - звуковой "привет" своим родным или знакомым. В те же годы на кустарных звукозаписывающих аппаратах осуществляли подпольную запись пластинок джазовой музыки и блатных песенок, подвергавшихся в те годы гонению. Материалом для них служила отработанная рентгеновская пленка. Эти пластинки так и назывались "на ребрах", так как на просвет на них были видны кости. Качество звука на них было кошмарным, но за неимением других источников они пользовались огромной популярностью, особенно у молодежи.

Магнитная звукозапись

В 1898 году датский инженер Вольдемар Паульсен (1869-1942) изобрел аппарат для магнитной записи звука на стальной проволоке. Назвал он его "телеграфоном". Однако недостатком использования проволоки в качестве носителя была проблема соединения отдельных ее кусков. Связывать их узелком было невозможно, так как он не проходил через магнитную головку. К тому же стальная проволока легко путается, а тонкая стальная лента режет руки. В общем, для эксплуатации она не годилась.

В дальнейшем Паульсен изобрел способ магнитной записи на вращающийся стальной диск, где информация записывалась по спирали перемещающейся магнитной головкой. Вот он, прообраз дискеты и жесткого диска (винчестера), которые так широко используются в современных компьютерах! Кроме того, Паульсен предложил и даже реализовал с помощью своего телеграфона первый автоответчик.

Рис. 8. Вольдемар Паульсен

В 1927 году Ф. Пфлеймер разработал технологию изготовления магнитной ленты на немагнитной основе. На базе этой разработки в 1935 году немецкие электротехническая фирма "AEG" и химическая фирма "IG Farbenindustri" продемонстрировали на Германской радиовыставке магнитную ленту на пластмассовой основе, покрытой железным порошком. Освоенная в промышленном производстве, она стоила в 5 раз дешевле стальной, была гораздо легче, а главное, позволяла соединять куски простым склеиванием. Для использования новой магнитной ленты был разработан новый звукозаписывающий прибор, получивший фирменное название "Magnetofon". Оно и стало общим наименованием подобных приборов.

В 1941 году немецкие инженеры Браунмюлль и Вебер создали кольцевую магнитную головку в сочетании с ультразвуковым подмагничиванием при записи звука. Это позволило значительно уменьшить шумы и получать запись значительно более высокого качества, чем механическая и оптическая (разработанная к тому времени для звукового кино).

Магнитная лента пригодна для многократной записи звука. Число таких записей практически не ограничено. Оно определяется только механической прочностью нового носителя информации - магнитной ленты.

Таким образом, владелец магнитофона, по сравнению с патефоном, не только получил возможность воспроизводить звук, записанный раз и навсегда на грампластинке, но мог теперь и сам производить запись звука на магнитной ленте, причем не в студии звукозаписи, а в домашних условиях или в концертном зале. Именно это замечательное свойство магнитной записи звука обеспечило широкое распространение в годы коммунистической диктатуры песен Булата Окуджавы, Владимира Высоцкого и Александра Галича. Достаточно было одному любителю записать эти песни на их концертах в каком-нибудь клубе, как эта запись с быстротой молнии распространялась среди многих тысяч любителей. Ведь с помощью двух магнитофонов можно переписать запись с одной магнитной пленки на другую.

Владимир Высоцкий вспоминал, что когда он впервые приехал в Тольятти и ходил по его улицам, то из окон многих домов слышал свой хриплый голос.

Первые магнитофоны были катушечными (бобинными) - в них магнитная пленка была намотана на катушки (рис. 9). При записи и воспроизведении пленка перематывалась с заполненной катушки на пустую. Прежде чем начать запись или воспроизведение, нужно было "заправить" пленку, т.е. свободный конец пленки протянуть мимо магнитных головок и закрепить его на пустой катушке.

Рис. 9. Катушечный магнитофон с магнитной лентой на катушках

После окончания Второй мировой войны, начиная с 1945 года, магнитная запись получила широкое распространение во всем мире. На американском радио магнитная запись была впервые использована в 1947 году для трансляции концерта популярного певца Бинга Кросби. При этом были использованы детали трофейного немецкого аппарата, который был привезен в США предприимчивым американским солдатом, демобилизованным из оккупированной Германии. Бинг Кросби затем вложил свои средства в производство магнитофонов. В 1950 году в США уже продавалось 25 моделей магнитофонов.

Первый двухдорожечный магнитофон выпустила немецкая фирма AEG в 1957 году, а в 1959 году эта фирма выпустила первый четырехдорожечный магнитофон.

Сначала магнитофоны были ламповыми, и только в 1956 году японская фирма Sony создала первый полностью транзисторный магнитофон.

Позднее на смену катушечным магнитофонам пришли кассетные. Первый такой аппарат разработала фирма Philips в 1961-1963 годах. В нем обе миниатюрные катушки - с магнитной пленкой и пустая - помещены в специальную компакт-кассету и конец пленки заранее закреплен на пустой катушке (рис. 10). Таким образом, существенно упрощен процесс зарядки магнитофона пленкой. Первые компакт-кассеты были выпущены фирмой Philips в 1963 году. А еще позднее появились двухкассетные магнитофоны, в которых процесс перезаписи с одной кассеты на другую максимально упрощен. Запись на компакт-кассетах - двухсторонняя. Выпускаются они на время записи 60, 90 и 120 минут (на двух сторонах).

Рис. 10. Кассетный магнитафон и компакт-кассета

На основе стандартной компакт-кассеты компанией Sony был разработан портативный проигрыватель "плеер" размером с почтовую открытку (рис. 11). Его можно положить в карман или прикрепить к поясу, слушать на прогулке или в метро. Он получил название Walkman, т.е. "человек гуляющий", относительно дешев, пользовался огромным спросом на рынке и некоторое время являлся любимой "игрушкой" молодежи.

Рис. 11. Кассетный плеер

Компакт-кассета "прижилась" не только на улице, но и в автомобилях, для которых была выпущена автомагнитола. Она представляет собой комбинацию радиоприемника и кассетного магнитофона.

Кроме компакт-кассеты, была создана микрокассета (рис. 12) размером в спичечную коробку для портативных диктофонов и телефонов с автоответчиком.

Диктофон (от лат. dicto - говорю, диктую) - это разновидность магнитофона для записи речи с целью, например, последующего печатания ее текста.

Рис. 12. Микрокассета

Во всех механических кассетных диктофонах содержится более 100 деталей, часть из которых - подвижные. Записывающая головка и электрические контакты изнашиваются за несколько лет. Откидная крышка также легко ломается. В кассетных диктофонах используется электрический двигатель, который протягивает магнитную пленку мимо головок записи.

Цифровые диктофоны отличаются от механических полным отсутствием подвижных деталей. В них в качестве носителя вместо магнитной пленки используется твердотельная флэш-память.

Цифровые диктофоны преобразовывают звуковой сигнал (например голос) в цифровой код и записывают его в микросхему памяти. Работой такого диктофона управляет микропроцессор. Отсутствие лентопротяжного механизма, записывающих и стирающих головок значительно упрощает конструкцию цифровых диктофонов и делает ее более надежной. Для удобства пользования они снабжаются жидкокристаллическим дисплеем. Основными преимуществами цифровых диктофонов является практически мгновенный поиск нужной записи и возможность передачи записи на персональный компьютер, в котором можно не только хранить эти записи, но и монтировать их, перезаписывать без помощи второго диктофона и т.д.

Оптические диски (оптическая запись)

В 1979 году компании Philips и Sony создали совершенно новый носитель информации, заменивший грампластинку, - оптический диск (компакт-диск - Compact Disk - СD) для записи и воспроизведения звука. В 1982 году началось массовое производство компакт-дисков на заводе в Германии. Значительный вклад в популяризацию компакт-диска внесли Microsoft и Apple Computer.

По сравнению с механической звукозаписью он имеет целый ряд преимуществ - очень высокую плотность записи и полное отсутствие механического контакта между носителем и считывающим устройством в процессе записи и воспроизведения. С помощью лазерного луча сигналы записываются на вращающийся оптический диск цифровым методом.

В результате записи на диске образуется спиральная дорожка, состоящая из впадин и гладких участков. В режиме воспроизведения лазерный луч, сфокусированный на дорожку, перемещается по поверхности вращающегося оптического диска и считывает записанную информацию. При этом впадины считываются как нули, а ровно отражающие свет участки - как единицы. Цифровой метод записи обеспечивает практически полное отсутствие помех и высокое качество звучания. Высокая плотность записи достигнута благодаря возможности сфокусировать лазерный луч в пятно размером менее 1 мкм. Это обеспечивает большое время записи и воспроизведения.

Рис. 13. Оптический диск CD

В конце 1999 года компания Sony объявила о создании нового носителя Super Audio CD (SACD). При этом применена технология так называемого "прямого цифрового потока" DSD (Direct Stream Digital). Частотная характеристика от 0 до 100 кГц и частота дискретизации 2,8224 Мгц обеспечивают значительное повышение качества звучания по сравнению с обычными CD-дисками. Благодаря гораздо более высокой частоте дискретизации становятся ненужными фильтры при записи и воспроизведении, так как ухо человека воспринимает этот ступенчатый сигнал как "гладкий" аналоговый. При этом обеспечена совместимость с существующим форматом СD. Выпускаются новые однослойные диски HD, двухслойные диски HD, а также гибридные двухслойные диски HD и CD.

Хранить звуковые записи в цифровой форме на оптических дисках гораздо лучше, чем в аналоговой форме на грампластинках или магнитофонных кассетах. Прежде всего, несоизмеримо повышается долговечность записей. Ведь оптические диски практически вечны - они не боятся мелких царапин, лазерный луч не повреждает их при воспроизведении записей. Так, фирма Sony дает 50-летнюю гарантию хранения данных на дисках. Кроме того, на CD не действуют помехи, характерные для механической и магнитной записи, поэтому качество звучания цифровых оптических дисков несоизмеримо лучше. К тому же при цифровой записи появляется возможность компьютерной обработки звука, позволяющей, например, восстановить первоначальное звучание старых монофонических записей, убрать с них шумы и искажения и даже превратить их в стереофонические.

Для проигрывания CD-дисков можно использовать проигрыватели (так называемые CD-плееры), музыкальные центры и даже портативные компьютеры, оснащенные специальным приводом (так называемым дисководом CD-ROM) и звуковыми колонками. К настоящему времени в мире на руках у пользователей находится более 600 миллионов CD-плееров и более 10 миллиардов компакт-дисков! Портативные переносные CD-плееры, подобно плеерам для магнитных компакт-кассет, оснащаются наушниками (рис. 14).

Рис. 14. CD-плеер

Рис. 15. Магнитола с CD-плеером и цифровым тюнером

Рис. 16. Музыкальный центр

Музыкальные CD-диски записываются в заводских условиях. Подобно грампластинкам, их можно только прослушивать. Однако за последние годы разработаны оптические CD-диски для однократной (так называемые CD-R) и многократной (так называемые CD-RW) записи на персональном компьютере, оснащенном специальным дисководом. Это дает возможность делать на них записи в любительских условиях. На диски CD-R можно сделать запись только один раз, а на CD-RW - многократно: как на магнитофоне, можно стирать предыдущую запись и на ее месте делать новую.

Цифровой метод записи сделал возможным объединить на персональном компьютере текст и графику со звуком и движущимися изображениями. Такая технология получила название "мультимедиа".

В качестве носителей информации в таких мультимедийных компьютерах используются оптические компакт-диски CD-ROM (Compact Disk Read Only Memory - т.е. память на компакт-диске "только для чтения"). Внешне они не отличаются от звуковых компакт-дисков, используемых в проигрывателях и музыкальных центрах. Информация в них записывается также в цифровой форме.

На смену существующим компакт-дискам приходит новый стандарт носителей информации - DVD (Digital Versatil Disc или цифровой диск общего назначения). На вид они ничем не отличаются от компакт-дисков. Их геометрические размеры одинаковы. Основное отличие DVD-диска - гораздо более высокая плотность записи информации. Он вмещает в 7-26 раз больше информации. Это достигнуто благодаря более короткой длине волны лазера и меньшему размеру пятна сфокусированного луча, что дало возможность уменьшить вдвое расстояние между дорожками. Кроме того, DVD-диски могут иметь один или два слоя информации. К ним можно обращаться, регулируя положение лазерной головки. У DVD-диска каждый слой информации вдвое тоньше, чем у CD-диска. Поэтому можно соединять два диска толщиной 0,6 мм в один со стандартной толщиной 1,2 мм. При этом емкость удваивается. Всего DVD-стандарт предусматривает 4 модификации: односторонний, однослойный на 4,7 Гбайт (133 минуты), односторонний, двухслойный на 8,8 Гбайт (241 минута), двухсторонний, односл ойный на 9,4 Гбайт (266 минут) и двухсторонний, двухслойный на 17 Гбайт (482 минуты). Указанные в скобках минуты - это время проигрывания видеопрограмм высокого цифрового качества с цифровым многоязычным объемным звуком. Новый стандарт DVD определен таким образом, что будущие модели устройств считывания будут разрабатываться с учетом возможности воспроизведения всех предыдущих поколений компакт-дисков, т.е. с соблюдением принципа "обратной совместимости". Стандарт DVD позволяет значительно увеличить время и улучшить качество воспроизведения видеофильмов по сравнению с существующими CD-ROM и видео-компакт-дисками LD.

Форматы DVD-ROM и DVD-Video появились в 1996 году, а позднее был разработан формат DVD-audio для записи высококачественного звука.

Дисководы DVD представляют собой несколько усовершенствованные дисководы CD-ROM.

CD- и DVD-оптические диски стали первыми цифровыми носителями и накопителями информации для записи и воспроизведения звука и изображения

История флэш-памяти

История появления карт флэш-памяти связана с историей мобильных цифровых устройств, которые можно носить с собой в сумке, в нагрудном кармане пиджака или рубашки или даже виде брелка на шее.

Это - миниатюрные МР3-плееры, цифровые диктофоны, фото- и видеокамеры, смартфоны и карманные персональные компьютеры - КПК, современные модели сотовых телефонов. Небольшие по размеру, эти устройства нуждались в расширении емкости встроенной памяти, чтобы записывать и считывать информацию.

Такая память должна быть универсальной и использоваться для записи любых видов информации в цифровой форме: звука, текста, изображений – рисунков, фотографий, видеоинформации.

Первой компанией, изготовившей флэш-память и выпустившей её на рынок, стала Intel. В 1988 году был продемонстрирована флэш-память на 256 кбит, которая имела размеры обувной коробки. Она была построена по логической схеме NOR (в русской транскрипции – НЕ-ИЛИ).

NOR-флэш-память имеет относительно медленные скорости записи и удаления, а число циклов записи относительно невелико (около 100 000). Такую флэш-память можно использовать, когда нужно почти постоянное хранение данных с очень редкой перезаписью, например, для хранения операционной системы цифровых камер и мобильных телефонов.

Память NOR-флэш от Intel

Второй тип флэш-памяти был изобретён в 1989 году компанией Toshiba. Она построена по логической схеме NAND (в русской транскрипции Не-И). Новая память должна была стать менее дорогой и более скоростной альтернативой NOR-флэш. По сравнению с NOR, технология NAND обеспечила в десять раз большее число циклов записи, а также более высокую скорость как записи, так и удаления данных. Да и ячейки памяти NAND имеют в два раза меньший размер, чем у памяти NOR, что приводит к тому, что на определённой площади кристалла можно размещать больше ячеек памяти.

Название "флэш" (flash) было введено фирмой Toshiba, так как имеется возможность мгновенно стереть содержимое памяти (англ. "in a flash"). В отличие от магнитной, оптической и магнитооптической памяти она не требует применения дисководов с использованием сложной прецизионной механики и вообще не содержит ни одной подвижной детали. В этом состоит ее основное преимущество перед всеми остальными носителями информации и поэтому будущее - за ней. Но самым главным преимуществом такой памяти, конечно, является сохранение данных без подачи энергии, т.е. энергонезависимость.

Flash-память - это микросхема на кремниевом кристалле. Она построена на принципе сохранения электрического заряда в ячейках памяти транзистора в течение длительного времени с помощью так называемого "плавающего затвора" при отсутствии электрического питания. Ее полное название Flash Erase EEPROM (Electronically Erasable Programmable ROM) переводится как "быстро электрически стираемое программируемое постоянное запоминающее устройство". Ее элементарная ячейка, в которой хранится один бит информации, представляет собой не электрический конденсатор, а полевой транзистор со специально электрически изолированной областью – "плавающим затвором" (floating gate). Электрический заряд, помещенный в эту область, способен сохраняться в течение неограниченно долгого времени. При записи одного бита информации, элементарная ячейка заряжается, электрический заряд помещается на плавающий затвор. При стирании этот заряд снимется с затвора и ячейка разряжается. Flash-память – энергонезависимая память, позволяющая сохранять информацию при отсутствии электрического питания. Она не потребляет энергии при хранении информации.

Четыре самых известных форматов флэш-памяти - CompactFlash, MultiMediaCard (MMC), SecureDigital и Memory Stick.

CompactFlash появился в 1994 г. Он был выпущен компанией SanDisk. Его размеры составляли 43х36х3,3 мм, а емкость составляла 16 Мб флэш-памяти. В 2006 г. было объявлено о выпуске карт CompactFlash объемом 16 Гб.

MultiMediaCard появился в 1997 г. Он был разработан фирмами Siemens AG и Transcend. По сравнению с CompactFlash карты типа MMC имели меньшие размеры - 24x32x1,5 мм. Их применяли в мобильных телефонах (особенно в моделях со встроенным МР3-проигрывателем). В 2004 г. появился стандарт RS-MMC (т.е. "Reduced size MMC" - "ММС уменьшенного размера). Карты RS-MMC имели размер 24x18x1,5 мм и могли с помощью адаптера использоваться там, где раньше применялись старые карты MMC.

Существуют стандарты карт MMCmicro (размеры всего - 12x14x1.1 мм) и MMC+, отличающийся увеличенной скоростью передачи информации. В настоящее время выпущены карты ММС объемом 2 Гб.

Компании Matsushita Electric Co, SanDick Co и Toshiba Co разработали карты flash-памяти SD - Secure Digital Memory Card. В ассоциацию с этими компаниями входят такие гиганты как Intel и IBM. Выпускает эту память SD фирма Panasonic, входящая в концерн Matsushita.

Как и два описанных выше стандарта, SecureDigital (SD) является открытым. Он был создан на основе стандарта MultiMediaCard, переняв от ММС электрическую и механическую составляющие. Различие есть в количестве контактов: у MultiMediaCard их было 7, а у SecureDigital стало 9. Тем не менее, родство двух стандартов позволяет использовать карты ММС вместо SD (но не наоборот, поскольку карты SD имеют другую толщину - 32х24х2,1 мм).

Наряду со стандартом SD, появились miniSD и microSD. Карты данного формата могут быть установлены как в разъем стандарта miniSD, так и в разъем стандарта SD, правда, при помощи специального адаптера, позволяющего использовать мини-карту так же, как обычную SD-карту. Размеры карты miniSD составляют 20x21,5x1,4 мм.

Карты miniSD

Карты microSD являются на данный момент одними из самых маленьких флэш-карт - их размеры составляют 11x15x1 мм. Основной сферой применения этих карт являются мультимедийные мобильные телефоны и коммуникаторы. Через адаптер карты microSD можно использовать в устройствах со слотами для флэш-носителей стандартов miniSD и SecureDigital.

Карта microSD

Объем флэш-карт SD увеличился до 8 и более Гбайт.

Memory Stick - типичный пример закрытого стандарта, разработанного компанией Sony в 1998 г. Разработчик закрытого стандарта берет на себя все заботы о его продвижении и обеспечении совместимости с портативными устройствами. Это означает существенное сужение распространения стандарта и его дальнейшего развития, поскольку слоты (то есть места для установки) Memory Stick есть только в продукции под марками Sony и Sony Ericsson.

Помимо карт Memory Stick, в семейство входят карты Memory Stick PRO, Memory Stick Duo, Memory Stick PRO Duo, Memory Stick PRO-HG и Memory Stick Micro (M2).

Размеры Memory Stick - 50х21,5х2,8 мм, вес - 4 грамма, а объем памяти - технологически не мог превышать 128 Мб. Появление Memory Stick PRO в 2003 г. было продиктовано желанием Sony дать пользователям больше памяти (теоретический максимум карт этого типа - 32 Гб).

Карты Memory Stick Duo отличаются уменьшенным размером (20х31х1,6 мм) и весом (2 грамма); ориентированы они на рынок КПК и мобильных телефонов. Вариант с повышенной емкостью носит название Memory Stick PRO Duo - в январе 2007 г. была анонсирована карта емкостью 8 Гб.

Memory Stick Micro (размер - 15х12.5х1.2 мм) предназначены для современных моделей мобильных телефонов. Размер памяти может достигать (теоретически) 32 Гб, а максимальная скорость передачи данных - 16 Мб/с. Карты M2 можно подключать к устройствам, поддерживающим Memory Stick Duo, Memory Stick PRO Duo и SecureDigital, при помощи специального адаптера. Уже есть модели с 2 Гб памяти.

xD-Picture Card - еще один представитель закрытого стандарта. Представлен в 2002 г. Активно поддерживается и продвигается компаниями Fuji и Olympus, в цифровых камерах которых используется xD-Picture Card. xD расшифровывается как extreme digital. Емкость карт данного стандарта уже достигла 2 Гб. Карты xD-Picture Card не имеют встроенного контроллера, в отличие от большинства других стандартов. Это положительно сказывается на размере (20 х 25 х 1.78 мм), но дает невысокую скорость передачи данных. В перспективе предусмотрено увеличение емкости этого носителя до 8 Гбайт. Столь значительный рост емкости миниатюрного носителя стал возможен благодаря использованию многослойной технологии.

В условиях жесткой конкуренции, существующей сегодня на рынке сменных карт флэш-памяти, необходимо обеспечивать совместимость новых носителей с уже имеющимся у пользователей оборудованием, рассчитанным на другие форматы флэш-памяти. Поэтому одновременно с картами флэш-памяти выпуск адаптеров-переходников и внешних считывающих устройств, так называемых карт-ридеров, подключаемых ко входу USB персонального компьютера. Выпускаются индивидуальные (для определенного типа карт флэш-памяти, а также универсальные карт-ридеры на 3,4,5 и даже 8 различных типов карт флэш-памяти). Они представляют собой USB–накопитель - миниатюрную коробочку, в которой имеются слоты для одного или сразу для нескольких типов карт, и разъем для присоединения ко входу USB персонального компьютера.

Универсальный карт-ридер для чтения нескольких типов флэш-карт

Фирма Sony выпустила USB-накопитель со встроенным сканером отпечатков пальцев для защиты от несанкционированного доступа.

Наряду с флэш-картами выпускаются и флэш-накопители, так называемые "флэшки". Они снабжены стандартным USB-разъемом и могут непосредственно присоединяться к USB-входу компьютера и ноутбука.

Флэш-накопитель с USB-2 разъемом

Их емкость достигает 1, 2, 4, 8, 10 и более гигабайт, а цена на последнее время резко снизилась. Они почти полностью вытеснили стандартные дискеты, требующие использования дисковода с вращающимися деталями и обладающими емкостью всего 1,44 Мбайт.

На основе флэш-карт созданы цифровые фоторамки, представляющие собой цифровые фотоальбомы. Они снабжены жидкокристаллическим дисплеем и позволяют рассматривать цифровые фотографии, например, в режиме слайд-фильма, при котором фотографии сменяют друг друга через определенные промежутки времени, а также увеличивать фотографии и рассматривать их отдельные детали. Они снабжаются пультами дистанционного управления и динамиками, позволяющими слушать музыку и голосовые пояснения к фотографиям. При объеме памяти 64 Мбайт они позволяют хранить 500 фотографий.

История MР3-плееров

Толчком к появлению МР3-плееров явилась разработка в середине 80-х годов формата сжатия звука в институте Фраунгофера (Fraunhofer) в Германии. В 1989 году Fraunhofer получила патент на MP3 сжатия формат в Германии и несколько лет спустя он был представлен Международной организацией по стандартизации (ISO). MPEG (Moving Pictures Experts Group) - это название экспертной группы ISO, которая работает над созданием стандартов кодирования и сжатия видео- и аудио- данных. Стандарты, подготовленные комитетом, получают такое же название. МР3 получил официальное название MPEG-1 Layer3. Этот формат позволил хранить звуковую информацию, сжатую в десятки раз, без заметной потери качества воспроизведения.

Вторым наиболее важным толчком к появлению МР3-плееров явилась разработка портативной флэш-памяти. Институт Фраунгофера разработал в начале 90-х годов и первый плеер МР3. Затем появились плеер от фирмы Eiger Labs MPMan F10 и плеер Rio PMP300 от фирмы Diamond Multimedia. Все первые плееры использовали встроенную флэш-память (32 или 64 Мбайт) и подключались через параллельный порт, а не через USB.

MP3 стал первым массово признанным форматом хранения аудио после CD-Audio. Были разработаны МР3-плееры и на базе жестких дисков, в том числе на базе миниатюрного жёсткого диска IBM MicroDrive. Одним из пионеров использования жестких дисков (HDD) стала компания Apple. В 2001 году она выпустила первый образец МР3-плеера iPod с жестким диском 5 Гбайт, вмещающий запись около 1000 песен.

Он обеспечивал 12 часов автономной работы благодаря литий-полимерному аккумулятору. Размеры первого iPod составляли - 100x62x18 мм, вес был 184 грамма. Первый iPod был доступным только пользователям компьютеров Macintosh. следующая версия iPod, появившаяся спустя полгода после выхода первого, уже включала два варианта - iPod for Windows и iPod for Mac OS. Новые iPod получили сенсорное колесо прокрутки вместо механического и стали доступны в версиях 5Гб, 10Гб и чуть позже 20Гб.

Сменилось несколько поколений iPod, в каждом из них характеристики постепенно улучшались, например экран стал цветным, но, по-прежнему применялся жесткий диск.

В дальнейшем стали применять флэш-память для МР3-плееров. Они стали более миниатюрными, надежными, долговечными и дешевыми, приобрели форму миниатюрных брелков, которые можно носить на шее, в нагрудном кармане рубашки, в дамской сумочке. Функцию МР3-плеера стали выполнять многие модели сотовых телефонов, смартфоны, КПК.

Компания Apple представила новый МР3-плеер iPod Nano. В нем жесткий диск заменен на флэш-память.

Это позволило:

Сделать плеер значительно компактнее - флэш-память по размерам меньше жесткого диска;
- Уменьшить риск сбоев и поломок, полностью исключив подвижные части в механизме плеера;
- Сэкономить на аккумуляторе, ведь флеш-память потребляет значительно меньше электроэнергии, чем жесткий диск;
- Увеличить скорость передачи информации.

Плеер стал гораздо легче (42 грамма вместо 102) и компактнее (8.89 x 4.06 x 0.69 против 9.1 x 5.1 x 1.3 см), появился цветной дисплей, позволяющий просматривать фотографии и показывать изображение альбома во время его воспроизведения. Объем памяти составляет 2 Гб,4 Гб, 8 Гб.

В конце 2007 года Apple представила новую линейку плееров iPod:

IPod nano, iPod classic, iPod touch.
- iPod nano с флэш-памятью может теперь проигрывать видео на 2-дюймовом дисплее с разрешением 320х204 мм.
- iPod classic с жестким диском имеет объем памяти 80 или 160 Гб позволяет в течение 40 часов слушать музыку и 7 часов демонстрировать кино.
- iPod touch с 3,5 - дюймовым широкоформатным сенсорным экраном позволяет управлять плеером движениями пальцев (англ. touch) и смотреть кино и телепередачи. С этим плеером можно выходить в Интернет и скачивать музыку и клипы. Для этого в него встроен Wi-Fi модуль.

Рис. 1. Нотное письмо

Механическая звукозапись

Эдисон Томас Альва (1847-1931), американский изобретатель и предприниматель.

Для записи и воспроизведения звука Эдисон использовал один и тот же аппарат - фонограф.

Рис. 2. Фонограф Эдисона

Рис. 3. Т.А. Эдисон со своим фонографом

Рис. 4 (а). Граммофон и грампластинка

Рис. 4 (б). Американский изобретатель Берлинер Эмиль

Рис. 5. Патефон

Рис. 6. Патефон с электромагнитным адаптером

Рис. 7. Проигрыватель

Магнитная звукозапись

Рис. 8. Вольдемар Паульсен

Рис. 9. Катушечный магнитофон с магнитной лентой на катушках

Рис. 10. Кассетный магнитафон и компакт-кассета

Рис. 11. Кассетный плеер

Рис. 12. Микрокассета

Оптические диски (оптическая запись)

Рис. 13. Оптический диск CD

Рис. 14. CD-плеер

Рис. 15. Магнитола с CD-плеером и цифровым тюнером

Рис. 16. Музыкальный центр

Дисководы DVD представляют собой несколько усовершенствованные дисководы CD-ROM.

История флэш-памяти

Память NOR-флэш от Intel

Четыре самых известных форматов флэш-памяти - CompactFlash, MultiMediaCard (MMC), SecureDigital и Memory Stick.

Карты miniSD

Карта microSD

Объем флэш-карт SD увеличился до 8 и более Гбайт.

Помимо карт Memory Stick, в семейство входят карты Memory Stick PRO, Memory Stick Duo, Memory Stick PRO Duo, Memory Stick PRO-HG и Memory Stick Micro (M2).

Универсальный карт-ридер для чтения нескольких типов флэш-карт

Флэш-накопитель с USB-2 разъемом

История MР3-плееров

Компания Apple представила новый МР3-плеер iPod Nano. В нем жесткий диск заменен на флэш-память.

Это позволило:

В конце 2007 года Apple представила новую линейку плееров iPod:

1. Музыкальные шкатулки, шарманки, полифонны, оркестрионы (17 век)

В эпоху возрождения был создан целый ряд разнообразных механических музыкальных инструментов, воспроизводящих в нужный момент ту или иную мелодию: шарманок, музыкальных шкатулок, ящиков, табакерок.

Музыкальная шарманка работает следующим образом. Звуки создаются при помощи стальных тонких пластинок различной длины и толщины, размещенных в акустическом ящике в последовательности гармонического звукоряда. Для извлечения из них звука служит специальный барабан с выступающими штифтами, расположение которых по поверхности барабана соответствует задуманной мелодии. При равномерном вращении барабана штифты задевают пластинки в заданной последовательности. Заранее переставляя штифты на другие места, можно менять мелодии. Приводит в действие шарманку сам шарманщик, вращая ручку.

В музыкальных шкатулках реализован другой принцип. Здесь для предварительной записи мелодии используется металлический диск, на который нанесена глубокая спиральная канавка. В определенных местах канавки делаются точечные углубления - ямки, расположение которых соответствует мелодии. При вращении диска, приводимого в движение часовым пружинным механизмом, специальная металлическая игла скользит по канавке и "считывает" последовательность нанесенных точек. Игла скреплена с мембраной, которая при каждом попадании иглы в канавку издает звук.

2. Фонограф (19 век, 1877)

В 1877 году американец Томас Альва Эдисон изобрел звукозаписывающий аппарат - фонограф, впервые позволивший записать звук человеческого голоса. Для механической записи и воспроизведения звука Эдисон применил валики, покрытые оловянной фольгой. Такие фоновалики представляли собой полые цилиндры диаметром около 5 см и длиной 12 см.

Для записи и воспроизведения звука Эдисон использовал один и тот же аппарат - фонограф.

3. Граммофон (19 век, 1887)

Американский изобретатель немецкого происхождения Эмиль Берлинер заменил восковой валик Эдисона плоским диском - граммофонной пластинкой и разработал технологию ее массового производства с помощью матрицы. Такие пластинки Берлинер продемонстрировал в 1888 г., и этот год можно считать началом эры грамзаписей. Чуть позже был разработан прессования грампластинок при помощи стальной печатной матрицы из каучука и эбонита, а впоследствии из композиционной массой на основе шеллака - вещества, вырабатываемого тропическими насекомыми. Пластинки стали качественней и дешевле, однако главным их недостатком была малая механическая прочность. Шеллачные пластинки выпускались до середины XX века.

До 1896г. диск приходилось вращать вручную, и это было главным препятствием широкому распространению граммофонов. Эмиль Берлинер объявил конкурс на пружинный двигатель - недорогой, технологичный, надежный и мощный. И такой двигатель сконструировал механик Элдридж Джонсон, пришедший в компанию Берлинера. С 1896 по 1900 гг. было произведено около 25000 таких двигателей. Только тогда граммофон Берлинера получил широкое распространение.

Первые пластинки были односторонними. В 1903 году впервые был выпущен 12-дюймовый диск с записью на двух сторонах. Его можно было "проиграть" в граммофоне с помощью механического звукоснимателя - иглы и мембраны. Усиление звука достигалось с помощью громоздкого раструба. Позднее был разработан портативный граммофон: патефон со скрытым в корпусе раструбом. По инженерным соображениям, оптимальную частоту для человеческого уха рождала труба длиной более 6 метров. Мастера искали компромисс: трубу по принципу валторны сворачивали в улитку. Диаметр раструба порой достигал полутора и более метров. Они были из луженой никелированной латуни и других металлов, экзотические варианты – из стекла. Позже повсеместно признали, что самый лучший звук рождает дерево: наиболее популярными стали рупоры из четырехслойного дуба. Форма варьировалась от узких и широких конусовидных воронок до коленчатых труб с раструбами в виде тюльпана и колокольчика, вращавшимися вокруг своей оси.

В тумбовых аппаратах His Master"s Voice рупор встраивали внутрь. Открывая и прикрывая верхние дверцы, за которыми пряталась «колонка», можно было регулировать звук, в нижней части были полки для пластинок.

4. Патефон (20 век, 1907)

Патефон (от названия французской фирмы "Pathe") - переносная версия граммофона - имел форму портативного чемоданчика. В отличие от граммофона, у патефона рупор маленький и встроен в корпус.

Основными недостатками грампластинок были их хрупкость, плохое качество звука и маленькое время проигрывания - всего 3-5 минут (при скорости 78 оборотов в минуту). В довоенные годы в магазинах даже принимали "бой" пластинок для переработки. Патефонные иглы нужно было часто менять. Вращалась пластинка с помощью пружинного двигателя, который приходилось "заводить" специальной ручкой. Однако, благодаря своим скромным размерам и весу, простоте конструкции и независимости от электрической сети, патефон получил очень широкое распространение среди любителей музыки.

5. Радиолы или электрофоны (20 век, 1925)

Электрофон - устройство для воспроизведения звука с граммофонной пластинки. В быту громоздкое официальное название «электрофон» обычно заменялось на нейтральное «проигрыватель». В отличие от граммофона, в электрофоне (а также радиоле – комбинации проигрывателя и радиоприемника) механические колебания иглы звукоснимателя преобразовывались в электрические колебания, усиливались усилителем звуковых частот и затем преобразовывались в звук электроакустической системой.

На смену хрупким грампластинкам в 1948-1952 годах пришли так называемые "долгоиграющие" - более прочные, практически небьющиеся и обеспечивающие гораздо большее время проигрывания. Это было достигнуто за счет сужения и сближения между собой звуковых дорожек, а также за счет снижения числа оборотов с 78 до 45, а чаще до 33 1/3 оборотов в минуту. Качество воспроизведения звука при проигрывании у таких пластинок значительно повысилось. К тому же с 1958 года стали выпускать стереофонические грампластинки, создающие эффект объемного звучания. Иглы проигрывателя также стали значительно более долговечными. Их начали изготовлять из твердых материалов, и они полностью вытеснили недолговечные патефонные иглы. Запись грампластинок осуществлялась только в специальных студиях звукозаписи.

Электрофоны используются до сих пор как в домашних условиях, так и в электронной музыке в составе другого инструментария. Тем не менее, в домашних условиях их распространение практически свелось к нулю, равно как и продажа граммофонных пластинок, в силу фактически полного вытеснения их универсальными лазерными цифровыми проигрывателями. В нынешнее время, электрофон дома - скорее дань любительства т.н. «аналоговому» звучанию, которое, по мнению некоторых любителей высококачественного воспроизведения музыки, превосходит звучание цифровых носителей (более «мягкое» и сочное), что, скорее, является лишь индивидуальным «вкусом» определённого человека по отношению к качественному звучанию.

7. CD-проигрыватель (плеер) (20 век, середина 1980-х)

Список литературы

Каким образом был изобретен фонограф?//Граммофон. 1908. №4. С. 10-11.

Железный А. И. Наш друг - грампластинка: Записки коллекционера. - К: Муз. Украина. 1989. 279 С.

Лапиров-Скобло М. Эдисон. - М: Молодая гвардия. 1960. 255 С.

Белькинд Л.А. Томас Альва Эдисон. - М: Наука. 1964. 327 С.

Телефография// Газета электрика. 1889. №32. С. 520-522.

Пестриков В. М. Радио? Откуда? // Радиохобби. 1998. №1. С. 2-3..

Пестриков В. М. Великое изобретение Вальдемара Паульсена // Радиохобби. 1998. №6. С. 2-3

Краткая история развития звукозаписи. История звукозаписи неисчерпаема

Читайте также

Эдисон и его последователи

Радио вытесняет звукозапись

Магнитофоны разрушают копирайт

Цифровая запись и расцвет CD

Революция MP 3