РАЗДЕЛ 9. ЗАПИСЬ И ВОСПРОИЗВЕДЕНИЕ ЗВУКА

9.1. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О СИСТЕМАХ ЗАПИСИ ЗВУКА

ТЕРМИНЫ, ОТНОСЯЩИЕСЯ К ЗАПИСИ ЗВУКА

Для одинакового понимания явлений, относящихся к записи и воспроизведению информации, в том числе звуковой, термины и определения, относящиеся к этой области знания, стандартизованы. Ниже даются определения некоторых терминов, используемых в дальнейшем изложении, по Прежде всего это касается терминов, характеризующих процессы записи, воспроизведения и стирания. Дифференцированы термины, определяющие процесс и результат записи. Под процессом записи понимают преобразование сигналов в пространственное изменение состояния или формы некоторого физического тела (носителя записи) с целью сохранения в нем информации для последующего ее извлечения в (получения). Информацию, сохраняемую в носителе записи в результате процесса записи, называют записью. Однако в тех случаях, когда смешивания понятий процесса и результата записи произойти не может, допустимо для обозначения обоих понятий пользоваться термином «запись», например «звукозапись». Носитель записи, содержащий информацию, полученную в процессе записи, называют сигналограммой (при записи звука — фонограммой).

Процесс получения информации от сигналограммы (фонограммы) называют воспроизведением. Наконец, процесс полного или частичного уничтожения записи называют стиранием.

Следующие три термина определяют процессы взаимодействия записывающих, воспроизводящих и стирающих устройств с носителем записи. Записывающий элемент — это тело или силовое поле, посредством которого сигналы информации воздействуют на носитель записи. Воспроизводящий элемент — тело или силовое поле, посредством которого сигналы информации передаются от сигналограммы (фонограммы) в процессе воспроизведения. Стирающий элемент — тело или силовое поле, посредством которого Осуществляется непосредственное воздействие на ограниченную область сигналограммы (фонограммы), в результате чего происходит ее стирание. При механической записи записывающим элементом является резец рекордера, воспроизводящим — острие иглы звукоснимателя; при фотографической первым служит световой луч, образующий пишущий штрих, т. е. освещенный участок на поверхности рабочего слоя носителя записи, формируемый модулятором света, вторым — луч света, образующий читающий штрих, т. е. освещенный участок на поверхности фотографической сигналограммы. При

магнитной записи Записывающий, воспроизводящий и стирающий элементы создаются с помощью магнитных головок.

Следующая группа терминов — способ записи, спосо воспроизведения, способ стирания. Под этими терминами понимают технический прием, используемый для осуществления процессов записи, воспроизведения, стирания. Термины система записи, система воспроизведения, система стирания характеризуют совокупность различных способов записи, воспроизведения, стирания, имеющих общую сущность основных физических процессов. Пример: система магнитной записи, воспроизведения, стирания.

Устройства, обеспечивающие в процессе записи передачу информации носителю записи, при воспроизведении — передачу записанной информации от сигналограммы (фонограммы) к выходу, называются соответственно каналом записи и каналом воспроизведения. Устройство, одновременно образующее канал записи и канал воспроизведения, называют скёозным каналом. Если устройство используется в разное время для образования либо канала записи, либо канала воспроизведения, его называют каналом записи-воспроизведения.

Следует заметить, что термины «канал записи» и «канал воспроизведения» противоречат основополагающему ГОСТ 11515-75, в котором каналом называют весь путь (весь комплекс аппаратуры), по которому электрические сигналы проходят от источника (например, микрофона) до потребителя (например, громкоговорителя), а любой функционально законченный участок канала называют трактом. Таким образом, правильнее было бы писать о тракте записи и тракте воспроизведения.

ОСНОВНЫЕ СПОСОБЫ ЗАПИСИ ЗВУКА

За столетие, прошедшее с момента возникновения первых идей записи звука, были предложены десятки способов записи. В настоящее время широко распространены три из них: механический, фотографический, магнитный. Бурно развивается запись лазерным лучом на вращающийся диск. Некоторое распространение получила запись звуковой информации на неподвижный носитель.

Наиболее распространенным способом механической записи является запись на дисковый носитель — граммофонную пластинку. Иногда вместо термина «механическая запись» употребляют словосочетание «грамзапись». Но оно не может использоваться как термин. Греческое «граммо» означает «запись». Поэтому словосочетание «грамзапись» является тавтологией.

Процесс механической записи состоит из нескольких этапов. Первичную запись ведут на диск из аморфной меди или на дюралюминиевый диск, покрытый лаковым слоем (так называемый лаковый диск). Ранее запись производили на диск из воскоподобной смеси. Записывающий элемент — острие резца рекордера перемещается механизмом в радиальном направлении — от края к цёнтру — и вырезает в меди или лаковом слое спиральную канавку. Помимо поступательного перемещения в радиальном направлении резец в соответствии с записываемым сигналом совершает колебания в горизонтальной и вертикальной плоскостях. В результате изменяются ширина и глубина канавки. Этими перемещениями (колебаниями) резца управляет электромеханический преобразователь — рекордер, к которому подводится электрический сигнал в форме изменений электрического напряжения (тока), отображающих записываемый процесс. С медного или с лакового диска гальваническим путем снимают копию, в которой углублениям канавки соответствуют выступающие борозды. Эта копия используется как матрица при прессовании или штамповке пластмассовых граммофонных пластинок.

Сигналы, записанные на граммофонных пластинках, воспроизводят с помощью электропроигрывающих устройств (ЭПУ). В состав ЭПУ входят механизм, вращающий пластинку, и электромеханический преобразователь — звукосниматель. Звукосниматель преобразует механические колебания иглы, возникающие в результате взаимодействия с движущейся канавкой, в переменное электрическое напряжение.

Механическую запись производили ранее и на цилиндрический и ленточный носитель. Но эти способы ввиду их несовершенства не получили распространения.

Механическая запись обеспечивает большую продольную и поперечную плотность записи и хорошее качество звучания. Процессы первичной записи и изготовления матриц довольно сложны, и дороги. Однако технология изготовления пластинок в заводских условиях сравнительного проста, а большая стоимость первичной записи мало сказывается на стоимости граммофонных пластинок ввиду их больших тиражей.

В качестве носителя записи при фотографической записи используют светочувствительный носитель — прозрачную пластмассовую основу в виде ленты, покрытую светочувствительным слоем. Фонограмма образуется в результате фотографического процесса. Под воздействием записываемого сигнала изменяется световой поток, попадающий на движущийся носитель. Киноленту проявляют, промывают, закрепляют, сушат. С полученного негатива снимают позитивную копию и повторяют перечисленные фотохимические процессы. В результате образуется фотографическая фонограмма. Сигнал отображается на киноленте в виде прозрачной полоски переменной ширины или переменной плотности (прозрачности).

Чтобы воспроизвести записанный сигнал, движущуюся фонограмму просвечивают пучком света. Световой поток, промодулированный фотографической фонограммой, воздействует на фотоэлектрический преобразователь — фотоэлемент или фотоэлектронный

умножитель (ФЭУ). В результате образуется электрический ток, отображающий записанный сигнал.

Продольная и поперечная плотность фото графической фонограммы высока. Она зависит от разрешающей способности фотослоя киноленты, размера поперечного сечения (апертуры) светового пучка и составляет несколько сот периодов на миллиметр.

К достоинствам фотографической записи относится также возможность и простота механического монтажа. Копировать фонограммы можно чисто оптическим путем, без перезаписи. Копирование ведется способом оптической печати на большой скорости. Число копий практически не ограничено.

Однако процессы фотографической записи сложны, используемый носитель дорог. Между процессами записи и воспроизведения проходит большое время из-за большого числа промежуточных операций. Носитель записи не может быть использован повторно. Аппараты записи и воспроизведения сложны и дороги. Все это определяет высокую стоимость фотографической фонограммы и большие эксплуатационные расходы.

Магнитную запись на движущийся ферромагнитный носитель производят с помощью особого электромагнита — магнитной головки — в обмотку которого подают ток сигнала. Магнитное поле электромагнита намагничивает носитель записи, в качестве которого чаще всего используют пластмассовую ленту, покрытую порошком окислов ферромагнитных металлов или (реже) металлическим ферромагнитным слоем. В ряде случаев в качестве носителя записи используют ферромагнитную проволоку, а также диски и цилиндры, покрытые ферромагнитным слоем.

Фонограмма получается в виде намагни ченных участков разной длины. Она не нуждается ни в каких процессах обработки и может быть воспроизведена немедленно с помощью устройства, аналогичного записывающему. Магнитное поле движущейся фонограммы наводит в витках обмотки воспроизводящего устройства — воспроизводящей магнитной головки — ЭДС индукции, которая отображает записанный сигнал.

Магнитная запись обладает рядом технических и экономических достоинств: простотой записывающих и воспроизводящих устройств и технологических процессов, высокими параметрами качества, простотой, дешевизной и возможностью многократного использования носителя, длительной сохраняемостью фонограмм (десятки лет), стойкостью носителя к воздействию различных атмосферных условий (низких и высоких температур, высокой влажности).

Недостатки магнитной записи: фонограмма невидима, что затрудняет, а при небольших скоростях движения носителя делает механический монтаж вовсе невозможным; поперечная плотность записи невелика, поэтому показателю она уступает плотности механической записи в раз, а оптическим способам записи — в раз. Но достоинства магнитной записи столь велики, что она распространена очень широко.

Комбинацией механического и оптического способов записи является запись лазерным лучом на так называемые компакт-диски. Запись ведут модулированным лучом лазера на вращающийся диск. Под его воздействием в материале первичного носителя образуются углубления — лунки — разной длины. Далее, как и при механической записи, получают матрицу. Прессованием получают Копии первичной записи. Для воспроизведения также используют луч лазера. Промодулированный световой поток поступает на фотоэлектрический преобразователь. В нем вырабатывается электрический ток, повторяющий записанный сигнал. Компакт-диски обладают высокой плотностью записи. На диске диаметром записывают -минутную программу с полосой до

ПРИМЕНЕНИЯ СПОСОБОВ ЗАПИСИ ЗВУКА

Различные способы записи звука широко используют в звуковом и телевизионном вещании, театрально-концертной деятельности, кинематографии, учреждениях культуры, науке и технике, быту.

Основные применения звукозаписи в звуковом и телевизионном вещании: консервация фрагментов программ вещания, репетиционная работа, контроль действия систем вещания. Подавляющее большинство программ вещания формируют с помощью магнитных фонограмм. Вследствие высокой степени совершенства современных звукозаписывающих устройств программа, построенная на магнитных фонограммах, практически не отличается по техническому качеству от программы, основанной на передаче естественного звучания музыкальных инструментов и голосов исполнителей. Магнитная звукозапись позволяет создать более совершенные в техническом и художественном отношении сложные программы, в которых участвуют чтецы, драматические артисты, певцы-солисты, оркестр, хор. Непосредственное доброкачественное исполнение таких программ наталкивается подчас на почти непреодолимые технические и организационные трудности. Отдельные составляющие программы записывают в разное время, удобное для исполнителей, затем их соединяют между собой (например, в запись речи актеров вводят музыкальные иллюстрации и натурные шумы), монтируют в желаемом порядке. С помощью звукозаписи производят обмен программами между отдельными пунктами, имеющими большую разницу в поясном времени. Записанные программы заранее пересылают в удаленные пункты для воспроизведения через местные радиовещательные станции или сети проводного вещания или передают по радиоканалам в в удобное для слушателей время.

При трансляции на большие расстояний сигналы вещательной программы искажаются из-за случайных перерывов связи, глубоких замираний и помех. В этом случае программу целиком или частями передают повторно до тех пор, пока в пункте приема не получится хорошее качество всей программы.

Запись звука широко используют на репетициях. Исполнителям, прослушав фонограмму, легче исправить недостатки.

Таким образом/консервация программ с помощью звукозаписи значительно облегчает творческий труд исполнителей, избавляет их от необходимости выступать перед микрофоном в неудобное время (например, рано утром, поздно вечером, ночью), повышает качество вещательных программ, уменьшает стоимость вещания.

Звукозапись на многие годы сохраняет звучание видных политических и общественных деятелей, певцов, актеров, выступления лучших исполнительских коллективов. Предполагается, что в дальнейшем для формирования вещательных программ помимо магнитной записи будут широко использоваться компакт-диски.

Граммофонные пластинки, магнитофонные кассеты, компакт-диски и другие массовые копии записей доносят до широких слоев населения лучшие произведения классической и современной музыки, литературы, драматургии в исполнении мастеров искусств и выдающихся художественных коллективов. Граммофонные пластинки и магнитные фонограммы, содержащие записи лекций, бесед и уроков (например, уроков иностранных языков), способствуют повышению образовательного и культурного уровня населения.

Оптические и магнитные фонограммы — непременная составляющая профессиональных и любительских кинофильмов.. Однако первичная запись звука при создании кинофильмов целиком переведена на магнитную запись, что объясняется ее более высоким качеством и меньшей стоимостью по сравнению с фотографической.

Магнитную звукозапись широко применяют как средство документации деловых переговоров, например для записи распоряжений диспетчеров в системах управления электростанциями, полетами самолетов, движением поездов и т. д.