Вадим Охотников - В мире застывших звуков
Как это происходит?
Посмотрим, как устроен простейший микрофон (рис. 5).
Рис. 5. Схема простейшего микрофона.
В фонографе колебание мембраны, возникающее от колебаний воздуха, выдавливает с помощью иглы волнистую звуковую канавку на валике. У микрофона мембрана выполняет другую работу. Она, колеблясь, сжимает то больше, то меньше прилегающий к ней с одной стороны угольный порошок. От электрической батареи к угольному порошку подводится электрический ток. Отдельные мелкие зёрна угольного порошка неплотно соприкасаются друг с другом. Благодаря этому электрический ток, проходя через порошок, испытывает сильное сопротивление. Вот тут-то и происходит превращение механических колебаний мембраны, сжимающей в большей или меньшей степени угольный порошок, в изменения силы тока, т. е. электрические колебания. Сильнее сожмёт мембрана порошок— плотнее сожмутся зёрна, и через угольный порошок потечёт более сильный ток. В другую сторону качнётся мембрана — порошок окажется менее сжатым: уменьшится сила тока.
Таким путём звуковые колебания воздуха превращаются в колебания электрического тока. При этом волнообразное изменение силы тока в точности соответствует тем звуковым волнам, которые приводят в колебание мембрану микрофона.
Но для чего нужно превращать звук в электрические колебания?
А вот для чего. Дело в том, что звук распространяется в воздухе не так далеко. Колебания воздуха затухают очень быстро. Зато по проводам можно передать электрические колебания, в точности копирующие колебания воздуха, очень далеко.
Существует много и других систем совершенных «электрических ушей» — микрофонов. Каждый из них по-своему преобразует воздушные волны в неслышимый «электрический звук».
Как же снова сделать электрические колебания слышимыми, т. е. превратить их в колебания воздуха.
Для этого существует очень много приборов. Наиболее известный из них— телефонная трубка. В ней колеблющийся электрический ток проходит через обмотку электромагнита. Электромагнит то в большей, то в меньшей степени притягивает к себе железную пластинку — мембрану: она начинает колебаться. Движение мембраны передаётся воздуху, и в нём возникают звуковые волны — рождается звук. Существуют и другие преобразователи электрических колебаний в звук. Некоторые из них воспроизводят звук очень громко; они называются громкоговорителями.
Для громкоговорителей радиотехники используют специальные приборы — усилители. Главная часть усилителя — электронная лампа. С помощью усилителей очень слабые электрические колебания превращаются в мощные.
Усилители работают необычайно точно. Все мельчайшие изменения первоначального слабого тока в точности соответствуют колебаниям усиленного тока.
Превращение звука в электрические колебания и преобразование их снова в звук были известны давно. Первые телефон и микрофон появились почти одновременно с фонографом. Но в то время казалось, что они не могут дополнять или помогать друг другу. И только с появлением радиотелефонной техники положение резко изменилось.
Посмотрим теперь, как выглядит звукозаписывающий цех современной граммофонной фабрики.
Звукозаписывающий цех — студия — большая и светлая комната. Оркестр уже не теснится здесь, как прежде. Музыканты свободно расположились, как им удобно. Не напрягает изо всех сил свои лёгкие певец. Самые тихие, почти исчезающие звуковые колебания воздуха уловит теперь микрофон. Этих ничтожных колебаний раньше не-хватило бы для того, чтобы записать звук. Теперь это не имеет никакого значения. Пусть от маленьких колебаний возникнут такие же маленькие колебания электрического тока. Как бы они ни были малы, всё равно усилитель с электронными лампами усилит их.
Обычно в студии устанавливается несколько микрофонов. Один из них находится, например, ближе к басовым инструментам, другой — к скрипкам. Провода от всех микрофонов сведены в одно место, где находится специальный контролёр звуков. Он внимательно слушает с помощью громкоговорителя или телефонных наушников, как звучит оркестр, и по мере надобности исправляет это звучание. Ведь у него в руках находится возможность смешивать звуки, поступающие от различных микрофонов. Если слабо, например, звучат басы, он может открыть больше доступ электрическим колебаниям, приходящим от микрофона, стоящего ближе к басам. Можно также приглушить скрипки.
Вот почему современные пластинки, записанные с помощью электрического метода, звучат яснее и естественнее, чем пластинки, записанные прежним способом.
Но как же от микрофона записывается звук?
Последуем в другое отделение современной фабрики звуков.
Здесь, как и прежде, на специальном станке — равномерно вращающийся восковой диск (рис. 6).
Рис. 6. Станок для записи звука на пластинки.
Но к нему подведена уже не труба звукопровода. Трубу заменяют электрические провода, протянутые из студии. По этим проводам течёт колеблющийся со звуковой частотой электрический ток. Он поступает в прибор, который называют рекордером. Рекордер — это электрический записыватель звука. Его задача заключается в том, чтобы колебания электрического тока преобразовывать в механические колебания резца.
В рекордере, как и в телефонной трубке, колеблющийся электрический ток проходит через обмотку электромагнита. Электромагнит то сильнее, то слабее притягивает к себе маленький железный сердечник — якорь. А на конце якоря укреплён резец. Таким образом, колебания якоря в точности передаются резцу, и он пишет на восковом валике звуковую канавку.
7. Современный граммофон
Давно уже не изготовляются граммофоны старинного вида: с никелированными рупорами, полированными ящиками и металлическими украшениями. Их заменили лёгкие переносные граммофоны.
Однако по устройству механизма современный граммофон ничем не отличается от прежнего. Пружинный механизм, диск, мембрана и рупор, — это всё те же детали, которые имел граммофон и раньше. Но выполнены они совершенно иначе. Теперь каждая деталь рассчитана математически, на основе выросшей за это время науки о звуке — акустики.
Строго учтена, например, форма рупора. Это уже не просто труба. Теперь рупор устроен так, что узкая часть его отзывается (резонирует) на звук высокого тона; более широкая — на более низкий тон и, наконец, самая широкая часть рупора — на самые низкие тона.
Мы уже говорили, что звуковые колебания различны по частоте. Самые медленные колебания воздуха, которые улавливаются человеческим ухом как звук, — это приблизительно 30–50 колебаний в секунду. Самые частые колебания, слышимые обычно ухом, примерно 10–12 тысяч колебаний в секунду.
Какие же колебания мог воспроизводить старинный граммофон? Оказывается, только от 300 до 2,5 тысяч колебаний в секунду. Значит, не все звуки, слышимые нами, могли воспроизвести первые граммофоны.
Именно этим и объясняется тот своеобразный «граммофонный» оттенок, который слышен у старинных граммофонов.
Хорошо, что человеческое ухо не очень требовательно! Получая всего только одну пятую часть слышимых звуков, оно всё-таки продолжает воспринимать такое звучание, как музыка или человеческий голос.
Современная электрическая запись звука запечатлевает на граммофонной пластинке приблизительно от 80 до 5 000 колебаний в секунду.
Современный граммофон способен воспроизводить звуковую частоту, начиная от 150 колебаний и кончая 3,5 тысячи колебаний в секунду.
Кроме электрической записи звука на граммофонную пластинку, появилось также и электрическое воспроизведение звука с пластинки.
Для этой цели был придуман специальный электрический звукосниматель — адаптер. Он ставится на граммофонную пластинку вместо обычной мембраны. Звукосниматель превращает механическое колебание иглы в колеблющийся электрический ток.
Такой прибор обычно присоединяют к радиоприёмнику, у которого, как известно, имеются усилительные электронные лампы и громкоговоритель. Звук при этом воспроизводится с пластинки очень чисто и громко.
8. Фотография звука
«Великий Немой» — так 20–30 лет назад называли кинематограф.
Многие тогда считали, что звук в кино не нужен.
— Звук испортит это искусство, если оно будет походить на театр, — говорили они. — Не нужен кинематографу звук…
И в самом деле, несовершенна была в то время техника записи и воспроизведения звука. Хрипящий фонограф действительно вызывал одно лишь раздражение у зрителей. Вот как выглядел демонстрационный зал первого звукового кинематографа.
У экрана находился фонографический валик большого размера. На зрителей был направлен длинный конический рупор. Это — специальный фонограф. К нему от проекционной будки, через голову зрителей, тянулась подвешенная на роликах толстая нитка. При помощи этой нитки движение валика согласовывалось с движением кинематографической ленты.
