Поющие следы

Виктор Пестриков, Санкт-Петербург

К 125-летию изобретения фонографа

Первый шаг в фиксации звука сделал в 1807 году английский физик Томас Юнг (Thomas Ewing). Ему удалось записать на закопченной бумаге следы колебаний камертона. Эти исследования не привлекли внимания ученого мира, и решение проблемы звукозаписи затормозилось на длительное время. Понадобилось еще 50 лет для того, чтобы французский печатник Леон Скотт (Leon Scott) живший в городе Мартенвилля проанализировал эти исследования и сделал соответствующие выводы. Сначала он повторил опыты Т. Юнга, а потом создал аппарат названный им "фоноавтографом" (самозаписующий голос). В фоноавтографе звуки попадали в рупор, в котором заставляли колебаться мембрану с иглой. Колебания иглы фиксировались на закопченной бумаге, закрепленной на вращающемся металлическом цилиндре. Вращение цилиндра могло осуществляться как вручную вращением рукоятки, так и двигателем с гирей. Дальше этой разработки, по неизвестным для нас причинам, изобретатель не пошел. Он удовлетворился достигнутым результатом. В то время как для решения проблемы записи и воспроизведения звука нужно было сделать всего один шаг. Л. Скотт почему-то не задумался над решением обратной задачи, как воспроизвести уже записанные звуковые колебания. Хотя изобретение Л. Скотта было одобрительно воспринято научными кругами, в частности, в 1861 году он демонстрировал свой аппарат в Парижской Академии наук, но финансовой поддержки для продолжения исследований он нигде не получил. Л. Скотт умер в бедности, в год получения Т. Эдисоном патента на фонограф.  

Очень близко подошел к решению проблемы записи и воспроизведения звука француз Шарль Кро (S. Cros). Это было время, когда формировались различные научные направления, и один человек мог одновременно заниматься литературой и живописью, петь в кабаре и делать изобретения. Таким был Ш. Кро. 30 апреля 1877 года он представил во Французскую Академию наук запечатанный конверт, с просьбой распечатать письмо 3 декабря 1877 года. В конверте находилось описание аппарата для записи и воспроизведения голоса. Аппарат назывался "палефон", что означало "голос минувшего". Автор письма предложил записывать звук в виде канавки, которая прорезается резцом на диске из мягкого материала. По прошествии нескольких дней, после оглашения содержимого конверта, Ш. Кро предлагал свой проект многим предпринимателям, но предложений для финансирования проекта так и не получил. На практическое воплощение своего изобретения у Ш. Кро, не нашлось ни времени, ни денег. Ш. Кро умер, как и Л. Скотт в бедности, оставив в нищете жену и двоих дочерей.

Не таким был американский изобретатель Томас Альва Эдисон (Thomas Alva Edison). Известный изобретатель серб Никола Тесла (Nicola Tesla), который работал в фирме Эдисона, так характеризовал творческий метод своего шефа: "Если бы ему потребовалось найти иголку в стогу сена, то он бы не терял времени на то, чтобы найти наиболее вероятное место ее нахождения. А сразу, с горячим старанием пчелы начал бы осматривать соломинку за соломинкой, пока не нашел бы предмет своих поисков". Когда Т. Эдисон занимался какой-то проблемой, то он не замечал вокруг ничего. Рассказывают, что как-то жена советовала Т.А.Эдисону поехать куда-нибудь отдохнуть, так как у него был очень уставший вид. Она предложила ему выбрать наиболее приемлемое место. Великий изобретатель согласился и пообещал, завтра с утра отправится в самое приемлемое место. На утро жена нашла Эдисона в лаборатории. Благодаря такому своему качеству, как настойчивость в достижении поставленной цели, плюс талант, Томас Альва "не ждал у моря погоды", он действовал.

Американский изобретатель специально не занимался вопросом записи звуковых колебаний. Он работал над проблемой фиксации звуковой информации поступающей по телефону. Мысль о возможности записи звуковых колебаний пришла к Т. Эдисону во время экспериментов по увеличению громкости телефона конструкции А. Белла. Т. Эдисон как-то вспоминал, как он пришел к изобретению фонографа: "Однажды, когда я еще работал над улучшением телефона, я как-то запел над диафрагмой телефона, к которой была припаяна стальная игла. Благодаря дрожанию пластинки игла уколола мне палец, и это заставило меня задуматься. Если бы можно было записать эти колебания иглы, а потом снова провести иглой по такой записи, отчего бы пластинке не заговорить?" Это и стало той отправной точкой, которая позволила построить логическую цепь изобретения конструкции аппарата для записи и воспроизведения звука. Дальнейший ход его мыслей был такой. Если прикрепить к мембране телефона острую иглу, например, штифт от телеграфного аппарата Морзе, и во время разговора, подложить под нее движущуюся бумажную ленту, то на бумаге останутся следы в виде вмятин. Если после этого, ленту со следами протянуть под иглой, то мембрана телефона должна заколебаться при ее касании следов на ленте и тем самым, воспроизвести записанный звук. После этого Томас Альва обратился к помощнику со словами: "Поезжайте в Нью-Йорк, привезите мне оттуда 3 фунта круглой стали, 1 1/3 дюйма в поперечнике, и также кусок медной проволоки, 4 дюйма в поперечнике и 6 или 8 дюймов длиною, и мы с вами сделаем дело". Через 24 часа был сделан вращающийся цилиндр с рукояткой и простая мембрана с иглой. Аппарат был готов для испытаний, после того, как цилиндр обвернули листом олова. Т.А.Эдисон установил первый экспериментальный фонограф на столе. Подойдя к рупору аппарата, изобретатель громко пропел популярную английскую песенку для детей "Marie had a little lamb":

"У маленькой Мери барашек был,
Белую шубку барашек носил..."

Через минуту, удивленные помощники услышали, как аппарат голосом Т.А.Эдисона пропел ту же песенку. Это была первая в мире фонограмма и первая запись песни. В книге лабораторных записей начало экспериментов с фонографом отмечено 18 июля 1877 г. Патентную заявку на фонограф Т. Эдисон подал 24 декабря 1877 года, и уже 19 февраля 1878 года получил патент за номером 200521.

Принцип действия фонографа, изобретенного Т. Эдисоном, состоял в преобразовании акустических колебаний воздуха в механические колебания резца и фиксации этих колебаний на движущемся носителе записи. Запись звука проводилась на вращающемся барабане, покрытом оловянной фольгой. В фольге вырезалась стальной иглой звуковая канавка в виде цилиндрической спирали. Игла крепилась к мембране, установленной в вершине конуса рупора. Во время записи, звуковые волны вызывали колебания мембраны, а вместе с ней и иглы, которая оставляла на звукозаписующем слое точечные отметины, своеобразные звуковые следы. Модуляция звука была связана с глубиной канавки. При воспроизведении звука происходил обратный процесс. Закрепленная на мембране игла проходила по модулированной канавке и передавала механические колебания мембране, которая в свою очередь возбуждала колебания окружающего воздуха. Громкость фонограмм была небольшой, в связи с этим приходилось пользоваться слуховыми трубками, наподобие медицинского фонендоскопа. В дальнейшем, для озвучивания небольших помещений, на фонограф стали устанавливать металлические рупоры. Во время записи и воспроизведения фоновалик необходимо было вращать вручную со скоростью примерно 1 об/мин, при этом шаг винтовой бороздки составлял около 3 мм.

После сообщения прессы о необычном изобретении, большое количество желающих ринулась в г. Менло-Парк (пригород Нью-Йорка), где жил и работал великий изобретатель, посмотреть и услышать говорящее чудо. Это привело к тому, что пришлось к городу пустить дополнительные поезда. Публике показывали фонограф с записью: "Доброе утро! Как поживаете? Как Вам нравится фонограф? " Весть о необычной говорящей машине пролетела по планете со скоростью молнии. Уже, 30 ноября 1877 г. "Киевский листок объявлений" сообщал, что благодаря фонографу "звуки и слова могут быть сохранены в этих пластинах годы, сотни лет, их можно посылать на какое-либо расстояние, а потом снова воспроизводить, когда и где угодно...". В этом же году Т. Эдисона осенила гениальная мысль, донести будущим поколениям голоса великих людей живших в тот период времени. С этой целью самым знаменитым людям были разосланы фонографы. В России фонограф получил Л.Н. Толстой. Благодаря этому, сейчас в Литературном музее можно услышать голос великого русского писателя. В 1884г. в Нью-Йорке начала выходить по подписке звуковая газета под названием "Фонограф". Каждый подписчик, а их было более 10 тыс., получил от редакции фонограф. Газета приходила к читателям, в данном случае слушателям, каждое утро и представляла собой пакет железных листков.

Конструкций фонографов было разработано много, но во всех них для записи звука использовался цилиндрический валик покрытый каким-либо пластичным веществом, оловом или специальным составом на основе воска. Его конструкция постоянно совершенствовалась. Отказались от ручного вращения цилиндра и для его вращения с постоянной скоростью, в начале был использован пружинный заводной механизм, а затем небольшой электродвигатель. Невзирая на это, фонограф обладал рядом недостатков, которые не позволяли ему получить широкого распространения на потребительском рынке, чтобы можно было иметь финансовую выгоду при его производстве. Фонограммы имели такие недостатки: 1. Сбивчивость членораздельных звуков. 2. Преобладание некоторых гласных. 3. Тембр с оттенком мало приятных носовых звуков. Однако, главным недостатком фонографа, была трудность изготовления большого количества копий с фоноваликов. Это замедляло тиражирование и распространение фонограмм. Распространению фонографа мешало и некоторое заблуждением автора изобретения в том, что этот аппарат должен использоваться только для конторских дел, а не для развлечений. Средней американской семье фонограф был недоступен, его цена была в то время довольно высокая 150-200 долларов. К слову, промышленный образец фонографа в 1919 году уже стоил 158-548 долларов.

Т. Эдисон предпринимал отчаянные попытки к устранению недостатков своего любимого изобретения. За время совершенствования фонографа, с 1886 г. по 1887 г. Т. Эдисон получил более 100 патентов. В усовершенствование фонографа внес свой вклад не только Т. Эдисон, но и сотрудники других компаний. Удачная конструкция усовершенствованного фонографа была предложена в лаборатории А.Г. Белла в Вашингтоне. Сотрудники этой лаборатории, Чичестер Белл (C. Bell) и Чарльз Самнер Тейнтер (C. S. Tainer), сконструировали аппарат под названием "графофон". В мае 1886 года они получили на него патент. Основное отличие графофона от фонографа заключалось в конструкции механического звукоснимателя. В графофоне игла имела возможность свободно скользить по сплошной звуковой канавке, не отскабливая материал, в то время как фонографе игла было закреплена жестко. В связи с такой конструкцией звукоснимателя, звук у графофона был лучше, чем у фонографа. Ч. Белл и Ч. С. Тейнтер обратились к изобретателю фонографа с коммерческим предложением по совместной эксплуатации графофона, но Т. Эдисон его отверг. В последствии Т. Эдисон выкупил патент на графофон и позаимствовал из него некоторые конструктивные элементы, которые позволили поддержать конкурентоспособность фонографа.

В одном из интервью данном газете "New York World" от 6 ноября 1887 г. Томас Альва сказал: "Я лично не вполне надеюсь увидеть когда-либо фонограф в настолько совершенном виде, чтобы он был способен хорошо записывать речь и затем воспроизводить ее ясно и отчетливо. Но я уверен, что если это не удастся мне, то удастся следующему поколению". Его слова оказались пророческими. Действительно, работы последующего поколения изобретателей, связанные с усовершенствованием фонографа, дали ряд важных разработок, которые в дальнейшем сыграли большую роль в появлении более совершенных аппаратов по высокачественному воспроизведению звука. Вместо механических звукоснимателей появились электромагнитные, а после этого, даже была разработана конструкция аппарата для магнитной записи и воспроизведения звука.