§ 23. Запись и воспроизведение звука

Мы привыкли к тому, что в телефонной трубке, проигрывателе, магнитофоне, громкоговорителе звучит человеческий голос и играет музыка, т. е. к тому, что металлическая пластинка(мембрана) заменяет сложный голосовой аппарат человека и даже целый хор или оркестр. Но по сути дела мы имеем здесь акустическую имитацию. Как же она достигается?

Рис. 41. Звуковая борозда, вычерчиваемая иглой фонографа

Современный проигрыватель появился в результате усовершенствования фонографа («звукозаписывателя»), созданного более ста лет назад американским изобретателем Томасом Алва Эдисоном (1847—1931). Устройство фонографа было чрезвычайно простым. Колебания воздуха, вызываемые источником звука, заставляли колебаться мембрану и прикрепленную к ней иглу. Игла при этом чертила на покрытом воском вращающемся цилиндре борозду переменной глубины. На рис. 41 показан сильно увеличенный разрез через иглу и борозду. Профиль дна этой борозды в сущности есть развертка или осциллограмма колебаний конца иглы. Поставив иглу на исходную точку борозды и вновь вращая покрытый воском цилиндр, мы получим следующее. Неровное дно борозды вызовет те же колебания иглы и мембраны, которые они совершали при записи звука (в фонографе при записи и воспроизведении звука использовалась одна и та же мембрана). От мембраны колебания передадутся воздуху, и мы услышим воспроизведенные звуки.

В дальнейшем запись звука в виде борозды переменной глубины была заменена поперечной записью, т. е. в виде борозды с поперечными извилинами. На современных пластинках звуковая борозда (дорожка) имеет форму спирали, по которой при вращении пластинки движется игла, обычно от края пластинки к ее центру. Извилины этой дорожки легко рассмотреть в сильное увеличительное стекло (рис. 42).

Рис. 42. Звуковая дорожка на современной пластинке

Не останавливаясь на технических усовершенствованиях (подборе материала для пластинок, технологии их изготовления, способах записывания звука и т. п.), обратим внимание на основную задачу всякого воспроизведения звука.

При записи и воспроизведении звука мы имеем ряд превращений колебаний воздуха в иные колебания и затем ряд обратных превращений. Запись на пластинку состоит в превращении колебаний воздуха в колебания мембраны и иглы, а игла создает извилины на пластинке. Запись звука на киноленту или на намагничивающуюся ленту (магнитофон) содержит еще больше превращении.

Задача заключается в том, чтобы при всех этих превращениях как можно меньше исказить спектр хранить тембр первичного звука. Сильные искажения спектра колебаний изменяют звучание музыкальных инструментов и голоса (делают их «не похожими на самих себя»), могут сделать речь неразборчивой, и т. п.

Для звукового восприятия само по себе неважно, что именно заставляет воздух колебаться — мембрана или, например, несколько десятков инструментов большого оркестра. Важно только то, чтобы в обоих случаях до нашего уха доходили колебания с одним и тем же спектром.