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.
Когда начинался кинозвукосеанс, странно было слышать огромного, заполняющего собой почти весь экран, певца, голос которого был еле слышим. А тут ещё зрители начинали замечать, что слышимый звук, всё более и более не совпадает с движением губ певца.
Недовольными уходили зрители из кино.
Не помогла и замена фонографа граммофоном. Слабый граммофонный звук также не заполнял как следует зрительный зал.
Самым хлопотливым делом для первых конструкторов звукового кино было добиться хорошего совпадения звука с движущимся изображением. Вот почему многие изобретатели обратили своё внимание на целлулоидную киноплёнку, на которой снята кинокартина. Нельзя ли непосредственно на ней записывать звук? Ведь тогда изображение уже никогда не будет расходиться со звуком.
В этом направлении было сделано много интересных попыток. Звуковую борозду пытались вырезать различными способами по краям киноленты. Но все эти опыты были неудачны. «Великий Немой» говорил плохо.
И вот тогда вспомнили о фотографии. А нельзя ли сфотографировать звук? Это оказалось возможным.
Уже давно было замечено, что если на колеблющейся от звука мембране укрепить маленькое зеркальце и направить на это зеркальце свет, то зайчик, отражённый от зеркальца, начнёт колебаться.
Ну а если такой зайчик направить в темноте на движущуюся киноплёнку, покрытую светочувствительным слоем? Не сфотографируется ли на ней «звуковая дорожка» — волнистая линия? Сфотографируется!
Световой зайчик нарисует её, как движущийся резец рисует звуковую извилину на граммофонной пластинке (рис. 7).
Рис. 7. Схема световой записи звука с помощью зеркальца.
Затем светочувствительную плёнку необходимо «проявить» и «закрепить», словом, проделать всё то, что делается обычно с фотографическими пластинками и плёнками, на которых снимается какое-нибудь изображение. После этого на киноплёнке появится зубчатая чёрная линия — след колебавшегося со звуковой частотой луча света.
Такова и была первая фотографическая запись звуковых колебаний воздуха.
Если такую запись сравнить с различными видами механической записи звука, то станет ясно, что она напоминает граммофонную запись. Как на граммофонной пластинке, так и у первой световой записи колебания расположены поперёк линии борозды. Поэтому такая фотографическая запись была названа поперечной.
Но ведь у механической записи звука существует ещё глубинный способ, когда колебания звуковых волн записываются в виде борозды различной глубины. Так именно производилась запись звука фонографом. Нельзя ли этот способ применить при фотографировании звука?
Что если поступить следующим образом: взять электрическую лампочку и пропустить через неё ток, колеблющийся со звуковой частотой? Ведь сила света при этом будет меняться соответственно колебаниям тока.
Дальше уже понятно, как нужно поступить. Колеблющийся по яркости световой поток от лампочки надо направить на движущуюся киноплёнку. На ней сфотографируются то более светлые, то более тёмные места. Такая звуковая дорожка и будет подобна звуковой борозде в глубину. Эта запись была названа глубинной (рис. 8).
Рис. 8. Кусок киноплёнки со звуковой дорожкой: I — глубинная запись звука; II — поперечная запись.
Конечно, для практической записи звука фотографическим путём не пригодна обыкновенная лампочка. Не пригодно и зеркальце на мембране. Оба эти примера приведены лишь как самые простые, допускающие фотографирование звука На самом же деле работающая в кино аппаратура для записи звука более сложна.
Современная аппаратура для световой записи звука свободно записывает почти все звуки, слышимые человеческим ухом.