Устройство такого прибора показано на рис. 1.
Рис. 1. Прибор для записи формы звуковых колебаний.
В горловине рупора укреплена круглая упругая пластинка, носящая название мембраны. При помощи рычага она связана с пишущим острием, которое выцарапывает на зачерненной поверхности движущейся ленты тонкий, ажурный след. До тех пор, пока мембрана, а следовательно, и пишущее острие неподвижны, этот след имеет форму прямой линии. Но стоит нам произнести какое-либо слово или запеть перед рупором, как движение частиц воздуха в возникшей звуковой волне передается мембране, а через рычаг — острию, и последнее вычертит на ленте замысловатую кривую, повторяющую в увеличенном масштабе (благодаря действию рычага) движение мембраны. Нетрудно видеть, что форма зарисованной кривой будет соответствовать форме возникших звуковых колебаний, поэтому такую кривую называют звуковым следом. При различных звуках на ленте будут получаться различные звуковые следы.
Такой прибор, подобный описанному, применялся уже давно, но не для звукозаписи, а для изучения различных звуков в человеческой речи. Однако автоматическая запись «рисунка», звуков — то, что мы назвали звуковым следом — представляла собой решение половины всей задачи звукозаписи. Так или иначе звук был зафиксирован, и звуковой след мог быть достаточно долго сохранен.
Но как прослушать сделанную запись? Как заставить звучать эту тонкую извилистую линию? Как добиться звуковоспроизведения?
В рассмотренном приборе с зачерненной лентой получить звуковоспроизведение нельзя, слишком уж тонок и хрупок звуковой след (обычно для зачернения ленту покрывали слоем сажи). Следует оговориться, что сама мысль о возможности использовать звуковой след для получения звуковых колебаний, аналогичных записанным, т. е. об обращении звукового следа в звук, долгое время ни у кого и не возникала.
ПЕРВЫЙ АППАРАТ ЗВУКОЗАПИСИ — ФОНОГРАФ
Первый аппарат, практически решивший задачу записи и воспроизведения звука, был назван фонографом (рис. 2).
Рис. 2. Фонограф.
В нем звуковой след получался на оловянной бумаге, обвернутой вокруг валика, совершавшего вращательно-поступательное движение. В оловянную бумагу вдавливалась игла, связанная с мембраной рупора. Когда в рупор не попадали звуковые волны, игла чертила спиральную канавку постоянной глубины. Если же перед рупором кто-либо говорил или пел, игла вдавливалась на различную глубину в такт с колебаниями мембраны.
Таким образом, звуковой след в этом аппарате выглядит как канавка переменной глубины, поэтому запись получила название глубинной.
Для ее воспроизведения нужно установить иглу мембраны на начало записи и, повторив вращение валика, заставить иглу пройти весь путь, который она совершила при записи. При этом, в соответствии с изменениями глубины канавки, игла будет перемещаться к центру и от центра валика. Вместе с ней придет в движение и мембрана. По своей форме эти движения будут совпадать с формой записанных звуковых колебаний. В результате в рупоре мы услышим звук.
Фонограф был первым аппаратом так называемой механической записи. Название «механической» объясняется тем, что звуковой след в ней получается путем механического изменения формы звуконосителя.
В первые же годы после изобретения фонограф быстро завоевал себе популярность как аппарат для любительской звукозаписи. Запись на оловянную бумагу вскоре заменили записью на валик, покрытый воском. Восковой валик удобнее тем, что его можно было многократно использовать: валик каждый раз шлифовался специальным резцом и становился пригодным для новой записи. Новые валики для записи владелец фонографа мог приобрести в магазине.
На первых норах чудодейственной новинке прощались ее недостатки: и тихий звук, исходящий из рупора, и недолговечность записи из-за износа восковой канавки при воспроизведении, и искажения звука, создаваемые аппаратом. Когда количество изготовленных фонографов стало достаточно велико, в продажу, кроме чистых валиков, начали поступать валики «напетые» и «наговоренные» известными артистами. Эти валики явились как бы родоначальниками современных граммофонных пластинок.