Запись и воспроизведение звука: от истории до цифровых технологий.

Введение

Запись звука и его воспроизведение

Запись и воспроизведение звука — это электрическая, механическая, электронная или цифровая фиксация и воссоздание звуковых волн, таких как речь, пение, инструментальная музыка или звуковые эффекты. Два основных класса технологий звукозаписи — аналоговая и цифровая. Акустическая аналоговая запись осуществляется с помощью микрофонной мембраны, которая улавливает изменения атмосферного давления, вызванные акустическими звуковыми волнами, и записывает их в виде механического представления звуковых волн на носителе, таком как грампластинка (где стилус вырезает дорожки на пластинке). При магнитной записи звуковые волны заставляют вибрировать мембрану микрофона и преобразуются в переменный электрический ток, который затем преобразуется в переменное магнитное поле электромагнитом, создающим представление звука в виде намагниченных участков на пластиковой ленте с магнитным покрытием. Аналоговое воспроизведение звука — это обратный процесс, при котором большая мембрана динамика вызывает изменения атмосферного давления для формирования акустических звуковых волн. Цифровая запись и воспроизведение преобразуют аналоговый звуковой сигнал, улавливаемый микрофоном, в цифровую форму посредством дискретизации. Это позволяет хранить и передавать аудиоданные с использованием более широкого спектра носителей. Цифровая запись хранит звук в виде последовательности двоичных чисел (нулей и единиц), представляющих отсчеты амплитуды аудиосигнала через равные промежутки времени, с частотой дискретизации, достаточно высокой для передачи всех слышимых звуков. Цифровой аудиосигнал должен быть преобразован обратно в аналоговую форму во время воспроизведения, прежде чем он будет усилен и подключен к динамику для получения звука.

Ранняя история

Задолго до того, как звук был впервые записан, музыка фиксировалась – сначала посредством письменной нотации, а затем и механическими устройствами (например, музыкальными шкатулками, в которых механизм вращает шпиндель, который щиплет металлические пластины, воспроизводя тем самым мелодию). Автоматическое воспроизведение музыки восходит к IX веку, когда братья Бану Муса изобрели самый ранний известный механический музыкальный инструмент – гидроорган, игравший на сменных цилиндрах. По словам Чарльза Б. Фаулера, этот «цилиндр с выступающими штифтами на поверхности оставался основным устройством для механической записи и воспроизведения музыки вплоть до второй половины XIX века». Братья Бану Муса также изобрели автоматический флейтист, который, по всей видимости, был первой программируемой машиной. Резьба в часовне Рослин, датированная 1560-ми годами, возможно, представляет собой раннюю попытку зафиксировать фигуры Хладни, создаваемые звуком, в виде каменных изображений, хотя эта теория не получила окончательного подтверждения. В XIV веке во Фландрии появился механический звонарь, управляемый вращающимся цилиндром. Аналогичные конструкции использовались в барабанных органах (XV век), музыкальных часах (1598 год), барабанных пианино (1805 год) и музыкальных шкатулках (ок. 1800 года). Музыкальная шкатулка – это автоматический музыкальный инструмент, который производит звук с помощью набора штифтов, расположенных на вращающемся цилиндре или диске, которые щиплют настроенные зубцы (или ламели) стальной гребенки. Ярмарочный орган, разработанный в 1892 году, использовал систему перфорированных картонных книг, сложенных как гармошка. Фортепиано, впервые продемонстрированное в 1876 году, использовало перфорированную бумажную ленту, способную хранить длинное музыкальное произведение. Наиболее сложные фортепианные ленты были «сыграны вручную», то есть являлись дубликатами мастер-ленты, созданной на специальном фортепиано, которое пробивало отверстия в мастер-ленте во время исполнения живым музыкантом. Таким образом, лента представляла собой запись реального исполнения конкретного исполнителя, а не более распространенный метод пробивания мастер-ленты путем транскрипции нот. Технология записи живого исполнения на фортепианную ленту была разработана только в 1904 году. Фортепианные ленты непрерывно производились с 1896 по 2008 год. В 1908 году в деле об авторском праве, рассмотренном Верховным судом США, было отмечено, что только в 1902 году было произведено от 70 000 до 75 000 пианино и от 1 000 000 до 1 500 000 фортепианных лент.

Long before sound was first recorded, music was recorded—first by written music notation, then also by mechanical devices (e. g., wind up music boxes, in which a mechanism turns a spindle, which plucks metal tines, thus reproducing a melody). Automatic music reproduction traces back as far as the 9th century, when the Banū Mūsā brothers invented the earliest known mechanical musical instrument, in this case, a hydropowered (water powered) organ that played interchangeable cylinders. According to Charles B. Fowler, this " cylinder with raised pins on the surface remained the basic device to produce and reproduce music mechanically until the second half of the nineteenth century." The Banū Mūsā brothers also invented an automatic flute player, which appears to have been the first programmable machine. Carvings in the Rosslyn Chapel from the 1560s may represent an early attempt to record the Chladni patterns produced by sound in stone representations, although this theory has not been conclusively proved. In the 14th century, a mechanical bell ringer controlled by a rotating cylinder was introduced in Flanders. Similar designs appeared in barrel organs (15th century), musical clocks (1598), barrel pianos (1805), and music boxes (c. 1800). A music box is an automatic musical instrument that produces sounds by the use of a set of pins placed on a revolving cylinder or disc so as to pluck the tuned teeth (or lamellae) of a steel comb. The fairground organ, developed in 1892, used a system of accordion folded punched cardboard books. The player piano, first demonstrated in 1876, used a punched paper scroll that could store a long piece of music. The most sophisticated of the piano rolls were "hand played," meaning that they were duplicates from a master roll which had been created on a special piano, which punched holes in the master as a live performer played the song. Thus, the roll represented a recording of the actual performance of an individual, not just the more common method of punching the master roll through transcription of the sheet music. This technology to record a live performance onto a piano roll was not developed until 1904. Piano rolls were in continuous mass production from 1896 to 2008. A 1908 U. S. Supreme Court copyright case noted that, in 1902 alone, there were between 70,000 and 75,000 player pianos manufactured, and between 1,000,000 and 1,500,000 piano rolls produced.

Фонограф

Первым устройством, способным записывать реальные звуки по мере их распространения в воздухе (но не воспроизводить их – целью было исключительно визуальное изучение), был фонавтограф, запатентованный в 1857 году парижским изобретателем Эдуардом Леоном Скотом де Мартинвилем. Самые ранние известные записи человеческого голоса – это записи, сделанные на фонавтографе, называемые фонаутграмами, датируемые 1857 годом. Они представляют собой листы бумаги с белыми линиями, модулированными звуковыми волнами, созданными вибрирующим стилусом, который прорезал слой сажи, когда бумага проходила под ним. Фонавтограмма 1860 года с записью французской народной песни "Au Clair de la Lune" впервые была воспроизведена как звук в 2008 году путем сканирования и использования программного обеспечения для преобразования извилистой линии, графически кодировавшей звук, в соответствующий цифровой аудиофайл.

Фонограф

Работа Томаса Эдисона над двумя другими изобретениями – телеграфом и телефоном – привела к созданию фонографа. В 1877 году Эдисон работал над машиной, которая должна была записывать телеграфные сигналы на бумажную ленту, которую затем можно было бы многократно передавать по телеграфу. Фонограф существовал как в цилиндрическом, так и в дисковом исполнении.

Цилиндр

30 апреля 1877 года французский поэт, юморист и изобретатель Шарль Кро представил в Академию наук в Париже запечатанный конверт с письмом, в котором подробно излагал предложенный им метод, названный палеофоном. Хотя ни одного рабочего образца палеофона обнаружено не было, некоторые историки считают Кро одним из первых изобретателей устройства для записи и воспроизведения звука. Первым практическим устройством для записи и воспроизведения звука стал механический цилиндр фонографа, изобретенный Томасом Эдисоном в 1877 году и запатентованный в 1878 году. Изобретение быстро распространилось по всему миру, и в течение последующих двух десятилетий коммерческая запись, распространение и продажа звукозаписей превратились в быстрорастущую международную индустрию, где самые популярные записи продавались миллионными тиражами к началу 1900-х годов. В 1901 году был внедрен процесс массового производства дубликатов восковых цилиндров методом литья, а не гравировки. Развитие технологий массового производства позволило цилиндровым записям стать востребованным потребительским товаром в индустриально развитых странах, и цилиндр оставался основным потребительским форматом с конца 1880-х годов до примерно 1910 года.

Диск

Следующим крупным техническим достижением было изобретение граммофонной пластинки, которое обычно приписывают Эмилю Берлинеру и запатентовали в 1887 году, хотя другие демонстрировали аналогичные дисковые аппараты ранее, в частности, Александр Грэм Белл в 1881 году. Пластинки было легче изготавливать, транспортировать и хранить, и они имели дополнительное преимущество – были немного громче цилиндров. Продажи граммофонных пластинок превзошли продажи цилиндров примерно в 1910 году, и к концу Первой мировой войны диск стал доминирующим форматом коммерческой записи. Эдисон, основной производитель цилиндров, создал Edison Disc Record в попытке вернуть себе рынок. Двусторонний (номинально 78 оборотов в минуту) шеллаковый диск был стандартным форматом потребительской музыки с начала 1910-х до конца 1950-х годов. В различных модификациях формат аудиодиска оставался основным носителем звукозаписей для потребителей до конца XX века. Хотя единой общепринятой скорости не существовало, и разные компании предлагали диски, воспроизводимые на нескольких скоростях, крупные звукозаписывающие компании в конечном итоге пришли к де-факто отраслевому стандарту в 78 оборотов в минуту. Указанная скорость составляла 78,26 оборотов в минуту в Америке и 77,92 оборотов в минуту в остальном мире. Разница в скоростях была обусловлена различием в частоте переменного тока, питавшего стробоскопы, используемые для калибровки записывающих станков и проигрывателей. Номинальная скорость диска дала ему распространенное прозвище – "семьдесят восьмой" (хотя и не до появления других скоростей). Диски изготавливались из шеллака или подобных хрупких пластиковых материалов и воспроизводились с помощью игл из различных материалов, включая мягкую сталь, шипы и даже сапфир. Диски имели ограниченный срок службы, который зависел от технологии их изготовления. Ранние, полностью акустические методы записи имели ограниченную чувствительность и частотный диапазон. Ноты среднего диапазона записывались, но очень низкие и очень высокие частоты – нет. Такие инструменты, как скрипка, было сложно переносить на диск. Для решения этой проблемы использовалась скрипка Строха, оснащенная коническим рупором, соединенным с диафрагмой, которая, в свою очередь, крепилась к подставке скрипки. Рупор больше не требовался с развитием электрической записи. Долгоиграющая микроканавочная LP-пластинка с 33⅓ оборотами в минуту была разработана в Columbia Records и представлена в 1948 году. Компактный, но удобный 45-оборотный виниловый сингл был представлен RCA Victor в 1949 году. В США и большинстве развитых стран эти два новых виниловых формата полностью заменили 78-оборотные шеллаковые диски к концу 1950-х годов, но в некоторых уголках мира 78-оборотные диски оставались в употреблении вплоть до 1960-х годов. Винил был значительно дороже шеллака, что делало его использование для 78-оборотных пластинок необычным, но при производстве долгоиграющих дисков дополнительная стоимость была оправдана. Компактный 45-оборотный формат требовал небольшого количества материала. Винил обеспечивал улучшенные характеристики как при штамповке, так и при воспроизведении. Виниловые пластинки, с излишним оптимизмом, рекламировались как "небьющиеся". Они не были таковыми, но были гораздо менее хрупкими, чем шеллак, который, в свою очередь, когда-то рекламировался как "небьющийся" по сравнению с восковыми цилиндрами.

The next major technical development was the invention of the gramophone record, generally credited to Emile Berliner and patented in 1887, though others had demonstrated similar disk apparatus earlier, most notably Alexander Graham Bell in 1881. Discs were easier to manufacture, transport and store, and they had the additional benefit of being marginally louder than cylinders. Sales of the gramophone record overtook the cylinder ca. 1910, and by the end of World War I the disc had become the dominant commercial recording format. Edison, who was the main producer of cylinders, created the Edison Disc Record in an attempt to regain his market. The double sided (nominally 78 rpm) shellac disc was the standard consumer music format from the early 1910s to the late 1950s. In various permutations, the audio disc format became the primary medium for consumer sound recordings until the end of the 20th century. Although there was no universally accepted speed, and various companies offered discs that played at several different speeds, the major recording companies eventually settled on a de facto industry standard of nominally 78 revolutions per minute. The specified speed was 78.26 rpm in America and 77.92 rpm throughout the rest of the world. The difference in speeds was due to the difference in the cycle frequencies of the AC electricity that powered the stroboscopes used to calibrate recording lathes and turntables. The nominal speed of the disc format gave rise to its common nickname, the "seventy eight" (though not until other speeds had become available). Discs were made of shellac or similar brittle plastic like materials, played with needles made from a variety of materials including mild steel, thorn, and even sapphire. Discs had a distinctly limited playing life that varied depending on how they were manufactured. Earlier, purely acoustic methods of recording had limited sensitivity and frequency range. Mid frequency range notes could be recorded, but very low and very high frequencies could not. Instruments such as the violin were difficult to transfer to disc. One technique to deal with this involved using a Stroh violin which uses a conical horn connected to a diaphragm that in turn is connected to the violin bridge. The horn was no longer needed once electrical recording was developed. The long playing 331/3 rpm microgroove LP record, was developed at Columbia Records and introduced in 1948. The short playing but convenient 45 rpm microgroove vinyl single was introduced by RCA Victor in 1949. In the US and most developed countries, the two new vinyl formats completely replaced 78 rpm shellac discs by the end of the 1950s, but in some corners of the world, the 78 lingered on far into the 1960s. Vinyl was much more expensive than shellac, one of the several factors that made its use for 78 rpm records very unusual, but with a long playing disc the added cost was acceptable. The compact 45 format required very little material. Vinyl offered improved performance, both in stamping and in playback. Vinyl records were, over optimistically, advertised as "unbreakable". They were not, but they were much less fragile than shellac, which had itself once been touted as "unbreakable" compared to wax cylinders.

Электрические

Запись звука началась как чисто механический процесс. За исключением нескольких примитивных записывающих устройств на основе телефона, не имевших средств усиления, таких как телеграф, она оставалась таковой до 1920-х годов. Между изобретением фонографа в 1877 году и первыми коммерческими цифровыми записями в начале 1970-х годов, пожалуй, самой важной вехой в истории звукозаписи стало внедрение того, что тогда называлось электрической записью, в которой микрофон использовался для преобразования звука в электрический сигнал, который усиливался и использовался для приведения в действие записывающей головки. Это нововведение устранило характерные для акустического процесса резонансы "звука рога", позволило создавать более четкие и насыщенные записи, значительно расширив полезный диапазон аудиочастот, и сделало возможным захват ранее не записываемых отдаленных и слабых звуков. В этот период несколько разработок в области электроники, связанных с радио, объединились, чтобы совершить революцию в процессе записи. К ним относились улучшенные микрофоны и вспомогательные устройства, такие как электронные фильтры, все они зависели от электронного усиления для практического применения в записи. В 1906 году Ли Де Форест изобрел триодную вакуумную лампу Audion, электронный клапан, способный усиливать слабые электрические сигналы. К 1915 году она использовалась в линиях дальней телефонной связи, обеспечивая возможность разговоров между Нью-Йорком и Сан-Франциско. Усовершенствованные версии этой лампы лежали в основе всех электронных звуковых систем до коммерческого появления первых транзисторных аудиоустройств в середине 1950-х годов. Во время Первой мировой войны инженеры в Соединенных Штатах и Великобритании работали над способами записи и воспроизведения, в частности, звука немецкой подводной лодки для учебных целей. Методы акустической записи того времени не могли точно воспроизвести эти звуки. Первые результаты были неутешительными. Первая электрическая запись, выпущенная публике без особого анонса, была сделана 11 ноября 1920 года во время похорон Неизвестного солдата в Вестминстерском аббатстве в Лондоне. Инженеры-звукорежиссеры использовали микрофоны, аналогичные тем, что использовались в современных телефонах. Четыре микрофона были незаметно установлены в аббатстве и подключены к записывающему оборудованию в автомобиле снаружи. Хотя использовалось электронное усиление, звук был слабым и нечетким, что было неизбежно в тех условиях. В течение нескольких лет этот малозаметный диск оставался единственной выпущенной электрической записью. В начале 1920-х годов несколько звукозаписывающих компаний и независимых изобретателей, в частности Орландо Марш, экспериментировали с оборудованием и методами электрической записи. Электрически записанные пластинки Autograph Records Марша уже продавались публике в 1924 году, за год до первых подобных предложений от крупных звукозаписывающих компаний, но их общее качество звука было слишком низким, чтобы продемонстрировать какое-либо ощутимое преимущество перед традиционными акустическими методами. Техника использования микрофона Маршем была своеобразной, и его работа мало или вообще не повлияла на системы, разрабатываемые другими. Телефонный гигант Western Electric располагал исследовательскими лабораториями с материальными и человеческими ресурсами, которые ни одна звукозаписывающая компания или независимый изобретатель не могли превзойти. У них был лучший микрофон – конденсаторный тип, разработанный там в 1916 году и значительно улучшенный в 1922 году, а также лучшие усилители и измерительное оборудование. Они уже запатентовали электромеханический записыватель в 1918 году, и в начале 1920-х годов решили интенсивно применить свое оборудование и опыт для разработки двух передовых систем электронной записи и воспроизведения звука: одной, использующей обычные диски, и другой, записывающей оптически на кинопленку. Их инженеры первыми использовали механические аналоги электрических цепей и разработали превосходный рекордер с "резиновой линией" для нанесения канавки в восковую матрицу в системе записи дисков. К 1924 году был достигнут такой значительный прогресс, что Western Electric организовала демонстрацию для двух ведущих звукозаписывающих компаний, Victor Talking Machine Company и Columbia Phonograph Company. Обе вскоре лицензировали систему и обе сделали свои первые опубликованные электрические записи в феврале 1925 года, но ни одна из них не выпустила их до нескольких месяцев спустя. Чтобы не обесценить свои существующие каталоги, два давних соперника тайно договорились не афишировать новый процесс до ноября 1925 года, когда будет доступно достаточное количество электрически записанного репертуара для удовлетворения ожидаемого спроса. В течение следующих нескольких лет менее крупные звукозаписывающие компании лицензировали или разработали другие системы электрической записи. К 1929 году только бюджетный лейбл Harmony все еще выпускал новые записи, сделанные старым акустическим методом. Сравнение сохранившихся тестовых записей Western Electric с ранними коммерческими релизами показывает, что звукозаписывающие компании искусственно сужали частотный диапазон записей, чтобы они не перегружали неэлектронное воспроизводящее оборудование, которое воспроизводило очень низкие частоты как неприятный треск и быстро изнашивало диски с сильно записанными высокими частотами.

Sound recording began as a purely mechanical process. Except for a few crude telephone based recording devices with no means of amplification, such as the telegraphone, it remained so until the 1920s. Between the invention of the phonograph in 1877 and the first commercial digital recordings in the early 1970s, arguably the most important milestone in the history of sound recording was the introduction of what was then called electrical recording, in which a microphone was used to convert the sound into an electrical signal that was amplified and used to actuate the recording stylus. This innovation eliminated the "horn sound" resonances characteristic of the acoustical process, produced clearer and more full bodied recordings by greatly extending the useful range of audio frequencies, and allowed previously unrecordable distant and feeble sounds to be captured. During this time, several radio related developments in electronics converged to revolutionize the recording process. These included improved microphones and auxiliary devices such as electronic filters, all dependent on electronic amplification to be of practical use in recording. In 1906, Lee De Forest invented the Audion triode vacuum tube, an electronic valve that could amplify weak electrical signals. By 1915, it was in use in long distance telephone circuits that made conversations between New York and San Francisco practical. Refined versions of this tube were the basis of all electronic sound systems until the commercial introduction of the first transistor based audio devices in the mid 1950s. During World War I, engineers in the United States and Great Britain worked on ways to record and reproduce, among other things, the sound of a German U boat for training purposes. Acoustical recording methods of the time could not reproduce the sounds accurately. The earliest results were not promising. The first electrical recording issued to the public, with little fanfare, was of November 11, 1920, funeral service for The Unknown Warrior in Westminster Abbey, London. The recording engineers used microphones of the type used in contemporary telephones. Four were discreetly set up in the abbey and wired to recording equipment in a vehicle outside. Although electronic amplification was used, the audio was weak and unclear, as only possible in those circumstances. For several years, this little noted disc remained the only issued electrical recording. Several record companies and independent inventors, notably Orlando Marsh, experimented with equipment and techniques for electrical recording in the early 1920s. Marsh's electrically recorded Autograph Records were already being sold to the public in 1924, a year before the first such offerings from the major record companies, but their overall sound quality was too low to demonstrate any obvious advantage over traditional acoustical methods. Marsh's microphone technique was idiosyncratic and his work had little if any impact on the systems being developed by others. Telephone industry giant Western Electric had research laboratories with material and human resources that no record company or independent inventor could match. They had the best microphone, a condenser type developed there in 1916 and greatly improved in 1922, and the best amplifiers and test equipment. They had already patented an electromechanical recorder in 1918, and in the early 1920s, they decided to intensively apply their hardware and expertise to developing two state of the art systems for electronically recording and reproducing sound: one that employed conventional discs and another that recorded optically on motion picture film. Their engineers pioneered the use of mechanical analogs of electrical circuits and developed a superior "rubber line" recorder for cutting the groove into the wax master in the disc recording system. By 1924, such dramatic progress had been made that Western Electric arranged a demonstration for the two leading record companies, the Victor Talking Machine Company and the Columbia Phonograph Company. Both soon licensed the system and both made their earliest published electrical recordings in February 1925, but neither actually released them until several months later. To avoid making their existing catalogs instantly obsolete, the two long time archrivals agreed privately not to publicize the new process until November 1925, by which time enough electrically recorded repertory would be available to meet the anticipated demand. During the next few years, the lesser record companies licensed or developed other electrical recording systems. By 1929 only the budget label Harmony was still issuing new recordings made by the old acoustical process. Comparison of some surviving Western Electric test recordings with early commercial releases indicates that the record companies artificially reduced the frequency range of recordings so they would not overwhelm non electronic playback equipment, which reproduced very low frequencies as an unpleasant rattle and rapidly wore out discs with strongly recorded high frequencies.

Оптические и магнитные

В 1920-х годах Фонофильм и другие ранние системы звукового кино использовали технологию оптической записи, в которой звуковой сигнал графически записывался на фотопленку. Изменения амплитуды, составляющие сигнал, использовались для модуляции источника света, который проецировался на движущуюся пленку через узкую щель, позволяя зафиксировать сигнал в виде изменений плотности или ширины звуковой дорожки. Проектор использовал постоянный источник света и фотодетектор для преобразования этих изменений обратно в электрический сигнал, который усиливался и направлялся на громкоговорители, расположенные за экраном. Оптический звук стал стандартной аудиосистемой для кинофильмов во всем мире и остается таковой для кинотеатральных копий, несмотря на попытки в 1950-х годах заменить магнитные звуковые дорожки. В настоящее время все копии на 35-мм кинопленке включают аналоговую оптическую звуковую дорожку, как правило, стерео с шумоподавлением Dolby SR. Кроме того, обычно присутствует оптически записанная цифровая звуковая дорожка в формате Dolby Digital и/или Sony SDDS. Оптически записанный таймкод также часто включается для синхронизации с CD-ROM, содержащими саундтрек DTS. Этот период ознаменовался и другими важными разработками, включая создание первой практичной системы магнитной записи звука – магнитной проволочной магнитофоны, основанной на работах датского изобретателя Вальдемара Пульсена. Магнитные проволочные магнитофоны были эффективны, но качество звука было невысоким, поэтому в межвоенный период они в основном использовались для записи голоса и продавались как диктовщики для бизнеса. В 1924 году немецкий инженер Курт Стилле усовершенствовал Телеграф с помощью электронного усилителя. В следующем году Людвиг Блаттнер начал работу, которая в итоге привела к созданию Блаттнерфона, в котором вместо проволоки использовалась стальная лента. В 1930 году BBC начала использовать Блаттнерфоны для записи радиопрограмм. В 1933 году компания Гульельмо Маркони, пионера радио, приобрела права на Блаттнерфон, а в марте 1935 года в студиях Maida Vale Studios BBC были установлены недавно разработанные магнитофоны Marconi-Stille. Лента, используемая в Блаттнерфонах и магнитофонах Marconi-Stille, изготавливалась из того же материала, что и бритвенные лезвия, и неудивительно, что эти грозные аппараты Marconi-Stille считались настолько опасными, что техники вынуждены были управлять ими из другого помещения в целях безопасности. Из-за требуемой высокой скорости записи они использовали огромные катушки диаметром около метра, и тонкая лента часто рвалась, разбрасывая по студии острые куски стальной ленты.

In the 1920s, Phonofilm and other early motion picture sound systems employed optical recording technology, in which the audio signal was graphically recorded on photographic film. The amplitude variations comprising the signal were used to modulate a light source which was imaged onto the moving film through a narrow slit, allowing the signal to be photographed as variations in the density or width of a sound track. The projector used a steady light and a photodetector to convert these variations back into an electrical signal, which was amplified and sent to loudspeakers behind the screen. Optical sound became the standard motion picture audio system throughout the world and remains so for theatrical release prints despite attempts in the 1950s to substitute magnetic soundtracks. Currently, all release prints on 35 mm movie film include an analog optical soundtrack, usually stereo with Dolby SR noise reduction. In addition, an optically recorded digital soundtrack in Dolby Digital and/or Sony SDDS form is likely to be present. An optically recorded timecode is also commonly included to synchronize CDROMs that contain a DTS soundtrack. This period also saw several other historic developments including the introduction of the first practical magnetic sound recording system, the magnetic wire recorder, which was based on the work of Danish inventor Valdemar Poulsen. Magnetic wire recorders were effective, but the sound quality was poor, so between the wars, they were primarily used for voice recording and marketed as business dictating machines. In 1924, a German engineer, Kurt Stille, improved the Telegraphone with an electronic amplifier. The following year, Ludwig Blattner began work that eventually produced the Blattnerphone, which used steel tape instead of wire. The BBC started using Blattnerphones in 1930 to record radio programs. In 1933, radio pioneer Guglielmo Marconi's company purchased the rights to the Blattnerphone, and newly developed Marconi Stille recorders were installed in the BBC's Maida Vale Studios in March 1935. The tape used in Blattnerphones and Marconi Stille recorders was the same material used to make razor blades, and not surprisingly the fearsome Marconi Stille recorders were considered so dangerous that technicians had to operate them from another room for safety. Because of the high recording speeds required, they used enormous reels about one meter in diameter, and the thin tape frequently broke, sending jagged lengths of razor steel flying around the studio.

Лента

Магнитная запись на ленте использует усиленный электрический аудиосигнал для создания аналогичных изменений магнитного поля, генерируемого магнитной головкой, которые создают соответствующие изменения намагниченности на движущейся ленте. В режиме воспроизведения путь сигнала обращается, а магнитная головка действует как миниатюрный электрический генератор, когда намагниченная лента проходит над ней. Изначальная стальная лента была заменена гораздо более практичной бумажной лентой с покрытием, но вскоре ацетат заменил бумагу в качестве стандартной основы ленты. Ацетат обладает относительно низкой прочностью на разрыв, и при небольшой толщине легко рвется, поэтому его в конечном итоге вытеснил полиэстер. Эта технология, лежащая в основе почти всех коммерческих записей с 1950-х по 1980-е годы, была разработана в 1930-х годах немецкими звукоинженерами, которые также заново открыли принцип переменного тока (впервые использованный в 1920-х годах для проволочных магнитофонов), что значительно улучшило частотную характеристику магнитной записи. Magnetophon K1 был первым практичным магнитофоном, разработанным компанией AEG в Германии в 1935 году. Технология была усовершенствована сразу после Второй мировой войны американским звукоинженером Джоном Т. Муллином при поддержке Bing Crosby Enterprises. Первыми разработками Муллина стали модификации захваченных немецких магнитофонов. В конце 1940-х годов компания Ampex начала коммерческое производство магнитофонов в США. Магнитная лента произвела революционные изменения как в радиовещании, так и в звукозаписывающей индустрии. Звук можно было многократно записывать, стирать и перезаписывать на одну и ту же ленту, звуки можно было дублировать с ленты на ленту с незначительной потерей качества, а записи теперь можно было точно редактировать, физически разрезая и соединяя ленту. В течение нескольких лет после появления первого коммерческого магнитофона – модели Ampex 200, выпущенной в 1948 году – американский музыкант-изобретатель Лес Пол изобрел первый многодорожечный магнитофон, что положило начало еще одной технической революции в звукозаписи. Лента позволила создать первые звукозаписи, полностью созданные электронными средствами, открыв путь для смелых звуковых экспериментов школы Musique Concrète и авангардных композиторов, таких как Карлхайнц Штокхаузен, что, в свою очередь, привело к инновационным записям поп-музыки таких исполнителей, как The Beatles и The Beach Boys. Простота и точность редактирования ленты по сравнению с громоздкими процедурами редактирования с диска на диск, ранее использовавшимися в ограниченном объеме, а также неизменно высокое качество звука ленты, наконец, убедили радиосети регулярно предварительно записывать свои развлекательные программы, большая часть которых ранее транслировалась в прямом эфире. Кроме того, впервые вещатели, регулирующие органы и другие заинтересованные стороны получили возможность вести полную аудиозапись ежедневных радиопередач. Инновации, такие как многодорожечная запись и эхо-лента, позволили создавать радиопрограммы и рекламу высокой сложности и изысканности. Совместное влияние с такими инновациями, как бесконечная циклическая трансляция, привело к значительным изменениям в темпе и стиле производства радиоконтента и рекламы.

Magnetic tape recording uses an amplified electrical audio signal to generate analogous variations of the magnetic field produced by a tape head, which impresses corresponding variations of magnetization on the moving tape. In playback mode, the signal path is reversed, the tape head acting as a miniature electric generator as the varyingly magnetized tape passes over it. The original solid steel ribbon was replaced by a much more practical coated paper tape, but acetate soon replaced paper as the standard tape base. Acetate has fairly low tensile strength and if very thin it will snap easily, so it was in turn eventually superseded by polyester. This technology, the basis for almost all commercial recording from the 1950s to the 1980s, was developed in the 1930s by German audio engineers who also rediscovered the principle of AC biasing (first used in the 1920s for wire recorders), which dramatically improved the frequency response of tape recordings. The K1 Magnetophon was the first practical tape recorder, developed by AEG in Germany in 1935. The technology was further improved just after World War II by American audio engineer John T. Mullin with backing from Bing Crosby Enterprises. Mullin's pioneering recorders were modifications of captured German recorders. In the late 1940s, the Ampex company produced the first tape recorders commercially available in the US. Magnetic tape brought about sweeping changes in both radio and the recording industry. Sound could be recorded, erased and re recorded on the same tape many times, sounds could be duplicated from tape to tape with only minor loss of quality, and recordings could now be very precisely edited by physically cutting the tape and rejoining it. Within a few years of the introduction of the first commercial tape recorder—the Ampex 200 model, launched in 1948—American musician inventor Les Paul had invented the first multitrack tape recorder, ushering in another technical revolution in the recording industry. Tape made possible the first sound recordings totally created by electronic means, opening the way for the bold sonic experiments of the Musique Concrète school and avant garde composers like Karlheinz Stockhausen, which in turn led to the innovative pop music recordings of artists such as the Beatles and the Beach Boys. The ease and accuracy of tape editing, as compared to the cumbersome disc to disc editing procedures previously in some limited use, together with tape's consistently high audio quality finally convinced radio networks to routinely prerecord their entertainment programming, most of which had formerly been broadcast live. Also, for the first time, broadcasters, regulators and other interested parties were able to undertake comprehensive audio logging of each day's radio broadcasts. Innovations like multitracking and tape echo allowed radio programs and advertisements to be produced to a high level of complexity and sophistication. The combined impact with innovations such as the endless loop broadcast cartridge led to significant changes in the pacing and production style of radio program content and advertising.

Стерео и hi-fi

В 1881 году во время экспериментов по передаче звука из Парижской оперы было отмечено, что можно следить за движением певцов на сцене, если наушники, подключенные к разным микрофонам, держались к обоим ушам. Это открытие было коммерциализировано в 1890 году с системой Théâtrophone, которая работала более сорока лет, до 1932 года. В 1931 году Алан Блумлейн, британский инженер-электронщик, работавший в EMI, разработал способ, позволяющий звуку актера в фильме следовать за его движением по экрану. В декабре 1931 года он подал заявку на патент, включающую эту идею, и в 1933 году она была зарегистрирована как патент Великобритании № 394 325. В течение следующих двух лет Блумлейн разработал стереомикрофоны и стереоголовку для нарезки дисков, а также записал ряд короткометражных фильмов со стереофоническими саундтреками. В 1930-х годах эксперименты с магнитной лентой позволили создать первые практичные коммерческие звуковые системы, способные записывать и воспроизводить высококачественный стереофонический звук. Эксперименты со стерео в 1930-х и 1940-х годах осложнялись проблемами синхронизации. Значительный прорыв в практическом стереозвуке был сделан Bell Laboratories, которые в 1937 году продемонстрировали работоспособную систему двухканального стерео, использующую двойные оптические звуковые дорожки на кинопленке. Крупные киностудии быстро разработали трех- и четырехдорожечные звуковые системы, а первая стереофоническая запись звука для коммерческого фильма была сделана Джуди Гарланд для фильма MGM «Слушай, дорогая» в 1938 году. Первым коммерчески выпущенным фильмом со стереофоническим саундтреком стала «Фантазия» Уолта Диснея, вышедшая в 1940 году. В выпуске «Фантазии» 1941 года использовалась звуковая система Fantasound. Эта система использовала отдельную пленку для звука, синхронизированную с пленкой, содержащей изображение. Звуковая пленка имела четыре оптических саундтрека двойной ширины: три для левого, центрального и правого каналов звука и четвертый – в качестве «контрольного» трека с тремя записанными тонами, которые регулировали громкость воспроизведения трех аудиоканалов. Из-за сложного оборудования, необходимого для этой системы, Дисней демонстрировал фильм в формате роуд-шоу, и только в Соединенных Штатах. Регулярные выпуски фильма использовали стандартную монооптическую 35-мм пленку до 1956 года, когда Дисней выпустил фильм со стереофоническим саундтреком, использующим четырехдорожечную магнитную звуковую систему Cinemascope. Немецкие звукоинженеры, работавшие с магнитной лентой, разработали стереозапись к 1941 году. Из 250 стереофонических записей, сделанных во время Второй мировой войны, сохранились лишь три: 5-й фортепианный концерт Бетховена в исполнении Вальтера Гизекинга и Артура Ротера, Серенада Брамса и последняя часть 8-й симфонии Брукнера под управлением фон Караяна. Считается, что другие ранние немецкие стереофонические ленты были уничтожены во время бомбардировок. Только после того, как Ampex представила первые коммерческие двухдорожечные магнитофоны в конце 1940-х годов, стереозапись стала коммерчески целесообразной. Несмотря на наличие многодорожечной ленты, стерео не стало стандартной системой для коммерческой записи музыки в течение нескольких лет и оставалось специализированным рынком в 1950-х годах. EMI (Великобритания) была первой компанией, выпустившей коммерческие стереофонические ленты. Они выпустили свою первую Stereosonic ленту в 1954 году. Вскоре за ней последовали другие компании под лейблами His Master's Voice (HMV) и Columbia. Было выпущено 161 Stereosonic лента, в основном классической музыки или вокальных записей. RCA импортировала эти ленты в США. Хотя некоторые ленты HMV, выпущенные в США, стоили до 15 долларов, двухдорожечные стереофонические ленты имели больший успех в Америке во второй половине 1950-х годов. История стереозаписи изменилась после появления в конце 1957 года стереофонической виниловой пластинки Westrex, которая использовала формат канавки, разработанный ранее Блумлейном. Decca Records в Англии представила FFRR (Full Frequency Range Recording) в 1940-х годах, которая стала международно признанным мировым стандартом для записи высокого качества на виниловых пластинках. Запись Игоря Стравинского «Петрушка» Эрнеста Ансерме сыграла ключевую роль в разработке полнодиапазонных записей и ознакомлении публики с высококачественным звуком в 1946 году. До середины 1960-х годов звукозаписывающие компании микшировали и выпускали большую часть популярной музыки в монофоническом звучании. С середины 1960-х до начала 1970-х годов основные записи обычно выпускались как в моно, так и в стерео. Записи, первоначально выпущенные только в моно, были переделаны и выпущены в стерео с использованием различных техник, от ремикширования до псевдостерео.

In 1881, it was noted during experiments in transmitting sound from the Paris Opera that it was possible to follow the movement of singers on the stage if earpieces connected to different microphones were held to the two ears. This discovery was commercialized in 1890 with the Théâtrophone system, which operated for over forty years until 1932. In 1931, Alan Blumlein, a British electronics engineer working for EMI, designed a way to make the sound of an actor in a film follow his movement across the screen. In December 1931, he submitted a patent application including the idea, and in 1933 this became UK patent number 394,325. Over the next two years, Blumlein developed stereo microphones and a stereo disc cutting head, and recorded a number of short films with stereo soundtracks. In the 1930s, experiments with magnetic tape enabled the development of the first practical commercial sound systems that could record and reproduce high fidelity stereophonic sound. The experiments with stereo during the 1930s and 1940s were hampered by problems with synchronization. A major breakthrough in practical stereo sound was made by Bell Laboratories, who in 1937 demonstrated a practical system of two channel stereo, using dual optical sound tracks on film. Major movie studios quickly developed three track and four track sound systems, and the first stereo sound recording for a commercial film was made by Judy Garland for the MGM movie Listen, Darling in 1938. The first commercially released movie with a stereo soundtrack was Walt Disney's Fantasia, released in 1940. The 1941 release of Fantasia used the Fantasound sound system. This system used a separate film for the sound, synchronized with the film carrying the picture. The sound film had four double width optical soundtracks, three for left, center, and right audio—and a fourth as a "control" track with three recorded tones that controlled the playback volume of the three audio channels. Because of the complex equipment this system required, Disney exhibited the movie as a roadshow, and only in the United States. Regular releases of the movie used standard mono optical 35 mm stock until 1956, when Disney released the film with a stereo soundtrack that used the Cinemascope four track magnetic sound system. German audio engineers working on magnetic tape developed stereo recording by 1941. Of 250 stereophonic recordings made during WW2, only three survive: Beethoven's 5th Piano Concerto with Walter Gieseking and Arthur Rother, a Brahms Serenade, and the last movement of Bruckner's 8th Symphony with Von Karajan. Other early German stereophonic tapes are believed to have been destroyed in bombings. Not until Ampex introduced the first commercial two track tape recorders in the late 1940s did stereo tape recording become commercially feasible. Despite the availability of multitrack tape, stereo did not become the standard system for commercial music recording for some years, and remained a specialist market during the 1950s. EMI (UK) was the first company to release commercial stereophonic tapes. They issued their first Stereosonic tape in 1954. Others quickly followed, under the His Master's Voice (HMV) and Columbia labels. 161 Stereosonic tapes were released, mostly classical music or lyric recordings. RCA imported these tapes into the USA. Although some HMV tapes released in the USA cost up to $15, two track stereophonic tapes were more successful in America during the second half of the 1950s. The history of stereo recording changed after the late 1957 introduction of the Westrex stereo phonograph disc, which used the groove format developed earlier by Blumlein. Decca Records in England came out with FFRR (Full Frequency Range Recording) in the 1940s, which became internationally accepted as a worldwide standard for higher quality recording on vinyl records. The Ernest Ansermet recording of Igor Stravinsky's Petrushka was key in the development of full frequency range records and alerting the listening public to high fidelity in 1946. Until the mid 1960s, record companies mixed and released most popular music in monophonic sound. From mid 1960s until the early 1970s, major recordings were commonly released in both mono and stereo. Recordings originally released only in mono have been rerendered and released in stereo using a variety of techniques from remixing to pseudostereo.

Аудиокомпоненты

Замена относительно хрупкой вакуумной лампы на более компактный, прочный и эффективный транзистор также ускорила продажи потребительских высококачественных звуковых систем, начиная с 1960-х годов. В 1950-х годах большинство проигрывателей были монофоническими и имели относительно невысокое качество звука. Лишь немногие потребители могли позволить себе высококачественные стереофонические звуковые системы. В 1960-х годах американские производители представили новое поколение модульных Hi-Fi компонентов – отдельные проигрыватели, предварительные усилители, усилители, объединенные в виде интегрированных усилителей, магнитофоны и другое дополнительное оборудование, такое как графический эквалайзер, которые можно было соединять для создания полноценной домашней звуковой системы. Эти разработки быстро подхватили крупные японские компании-производители электроники, которые вскоре заполнили мировой рынок относительно доступными и высококачественными транзисторными аудиокомпонентами. К 1980-м годам такие корпорации, как Sony, стали мировыми лидерами в индустрии музыкальной записи и воспроизведения.

Цифровая

Появление цифровой звукозаписи, а затем компакт-дисков (CD) в 1982 году значительно улучшило качество и долговечность записей. CD положил начало новой масштабной волне изменений в индустрии потребительской музыки, и к середине 1990-х годов виниловые пластинки фактически были вытеснены на небольшой нишевый рынок. Звукозаписывающие компании ожесточенно сопротивлялись внедрению цифровых систем, опасаясь массового пиратства на носителях, способных создавать идеальные копии оригинальных записей. Наиболее поздние и революционные разработки произошли в области цифровой записи, с появлением различных несжатых и сжатых цифровых аудиоформатов, процессоров, достаточно мощных и быстрых для преобразования цифровых данных в звук в реальном времени, и недорогой массовой памяти. Это привело к созданию новых типов портативных цифровых аудиоплееров. Минидисковый плеер, использующий сжатие ATRAC на небольших перезаписываемых дисках, был представлен в 1990-х годах, но устарел по мере снижения стоимости твердотельной энергонезависимой флэш-памяти. С появлением технологий, увеличивающих объем данных, которые можно хранить на одном носителе, таких как Super Audio CD, DVD-A, Blu-ray Disc и HD DVD, на один диск помещались более длинные программы более высокого качества. Аудиофайлы легко загружаются из Интернета и других источников и копируются на компьютеры и цифровые аудиоплееры. Цифровая аудиотехнология теперь используется во всех областях звука – от повседневного прослушивания музыкальных файлов умеренного качества до самых требовательных профессиональных приложений. Появились новые приложения, такие как интернет-радио и подкастинг. Технологические разработки в области записи, редактирования и воспроизведения преобразили звукозаписывающую, кино- и телевизионную индустрии за последние десятилетия. Редактирование звука стало возможным благодаря изобретению магнитной ленты, но такие технологии, как MIDI, звуковой синтез и цифровые аудио рабочие станции, обеспечивают больший контроль и эффективность для композиторов и исполнителей. Цифровые аудиотехнологии и массовая память снизили стоимость записи, что позволяет создавать высококачественные записи в небольших студиях. Сегодня процесс создания записи разделен на этапы записи, сведения и мастеринга. Многодорожечная запись позволяет захватывать сигналы с нескольких микрофонов или с разных дублей на ленту, диск или массивную память, обеспечивая гибкость, ранее недоступную на этапах сведения и мастеринга.

The advent of digital sound recording and later the compact disc (CD) in 1982 brought significant improvements in the quality and durability of recordings. The CD initiated another massive wave of change in the consumer music industry, with vinyl records effectively relegated to a small niche market by the mid 1990s. The record industry fiercely resisted the introduction of digital systems, fearing wholesale piracy on a medium able to produce perfect copies of original released recordings. The most recent and revolutionary developments have been in digital recording, with the development of various uncompressed and compressed digital audio file formats, processors capable and fast enough to convert the digital data to sound in real time, and inexpensive mass storage. This generated new types of portable digital audio players. The minidisc player, using ATRAC compression on small, re writeable discs was introduced in the 1990s, but became obsolescent as solid state non volatile flash memory dropped in price. As technologies that increase the amount of data that can be stored on a single medium, such as Super Audio CD, DVD A, Blu ray Disc, and HD DVD became available, longer programs of higher quality fit onto a single disc. Sound files are readily downloaded from the Internet and other sources, and copied onto computers and digital audio players. Digital audio technology is now used in all areas of audio, from casual use of music files of moderate quality to the most demanding professional applications. New applications such as internet radio and podcasting have appeared. Technological developments in recording, editing, and consuming have transformed the record, movie and television industries in recent decades. Audio editing became practicable with the invention of magnetic tape recording, but technologies like MIDI, sound synthesis and digital audio workstations allow greater control and efficiency for composers and artists. Digital audio techniques and mass storage have reduced recording costs such that high quality recordings can be produced in small studios. Today, the process of making a recording is separated into tracking, mixing and mastering. Multitrack recording makes it possible to capture signals from several microphones, or from different takes to tape, disc or mass storage allowing previously unavailable flexibility in the mixing and mastering stages.

Программное обеспечение

Существует множество различных программ для записи и обработки цифрового аудио, работающих под разными компьютерными операционными системами и предназначенных для самых разных целей – от простых пользователей и серьезных любителей, работающих над небольшими проектами, до профессиональных звукорежиссеров, записывающих альбомы, саундтреки к фильмам и создающих звуковое оформление для видеоигр. Программное обеспечение для цифровой диктовки, используемое для записи и транскрибирования речи, предъявляет иные требования: приоритетными являются разборчивость и гибкие возможности воспроизведения, в то время как широкий частотный диапазон и высокое качество звука не столь важны.

Правовой статус

В законе об авторском праве фонограмма или звуковая запись – это произведение, являющееся результатом закрепления звуков на носителе. Для обозначения авторского права на фонограмму используется символ авторского права на звуковую запись, который Женевская конвенция о фонограммах определяет как ℗ (буква P в круге). Обычно этот символ сопровождается уведомлением об авторском праве на основную музыкальную композицию, для которой используется общепринятый символ ©. Звукозапись отделена от песни, поэтому авторские права на звукозапись обычно принадлежат звукозаписывающей компании. Владение этими правами артистом или продюсером встречается реже. Авторское право на звукозаписи существует с 1972 года, в то время как авторское право на музыкальные композиции, или песни, – с 1831 года. Споры, касающиеся сэмплирования и битов, продолжаются. До вступления в силу в 1972 году поправки к закону о звукозаписи (Sound Recording Amendment, SRA) авторское право на звукозаписи регулировалось на уровне штатов. Федеральный закон об авторском праве имеет преимущественную силу над большинством законов об авторском праве штатов, но позволяет сохранять авторское право штатов на звукозаписи в течение одного полного срока охраны авторского права после даты вступления в силу SRA, то есть до 2067 года.

Великобритания

С 1934 года в Великобритании закон об авторском праве рассматривает звукозаписи (или фонограммы) иначе, чем музыкальные произведения. Закон об авторском праве, дизайне и патентах 1988 года определяет звукозапись как (а) запись звуков, с которых можно воспроизвести звуки, или (б) запись всего или любой части литературного, драматического или музыкального произведения, с которой можно получить звуки, воспроизводящие это произведение или его часть, независимо от носителя, на котором сделана запись, или способа воспроизведения или получения этих звуков. Таким образом, это относится к виниловым пластинкам, кассетам, компакт-дискам, цифровым аудиокассетам и MP3-файлам, содержащим звукозаписи.