ЗВУК И МАГНИТ
Вероятно вы заметили общий подход к решению задачи, который существует в рассмотренных системах звукозаписи. Записанный звук во всех случаях фиксируется на движущемся звуконосителе. Сам процесс записи сводится к тому, чтобы изменить так или иначе физическое состояние звуконосителя в такт записываемым звуковым колебаниям. При механической записи на пластинку изменялась форма канавки, вырезаемой резцом в звуконосителе; при фотографической записи изменялась в конечном счете прозрачность пленки. Спрашивается, нельзя ли еще что-либо изменить в звуконосителе с целью фиксации на нем звука? Оказалось, что выбор здесь невелик. Ограничения определяются не принципиальными возможностями, а практическими удобствами и качеством получаемой записи.
Кроме рассмотренных механической и фотографической систем, развилась и используется еще только одна система — магнитная. В ней при записи изменяется степень намагничивания звуконосителя. Само собой разумеется, что звуконоситель для этой записи должен быть сделан из материала, способного хорошо намагничиваться и сохранять это состояние длительное время. Такие материалы называются ферромагнитными; наиболее широко известными из них являются различные стали.
На рис. 14 показана схема устройства аппарата для магнитной записи и воспроизведения звука.
Рис. 14. Схема магнитной записи и воспроизведения звука: 1 — микрофон; 2 — усилитель записи; 3 — записывающая головка; 4 — воспроизводящая головка; 5 — усилитель вое произведения; 6 — громкоговоритель; 7, 8 — катушки со стальной проволокой; 9 — стальная проволока.
Звуконоситель в виде тонкой стальной проволоки равномерно перематывается с левой катушки на правую. Намагничивание его осуществляется специальным электромагнитом (называемым записывающей головкой), подключенным на выход усилителя записи. Сердечник записывающей головки имеет форму кольца с зазором посередине (рис. 15).
Рис. 15. Магнитная головка.
Когда мы говорим перед микрофоном, усиленные микрофонные токи, протекая через обмотку головки записи, создадут в зазоре головки магнитное поле, изменения которого повторяют изменения звукового давления на мембрану микрофона. В результате звуконоситель намагничивается сильнее или-слабее в зависимости от того, какова в данный момент сила магнитного поля в зазоре. Таким образом, проволока, прошедшая записывающую головку, несет на себе звуковой след в форме переменной намагниченности различных ее участков. Намагниченное состояние звуконосителя обычно хорошо сохраняется в течение многих лет. В отличие от механической и фотографической систем в магнитной системе звуковой след не виден на глаз — проволоку с записью нельзя непосредственно отличить от проволоки без записи. Для опознавания следует ее погрузить в мелкие стальные опилки. Тогда только обнаружится намагниченность отдельных участков. К ним опилки прилипнут.
Для воспроизведения служит второй электромагнит (воспроизводящая головка). Намагниченная проволока с записью, соприкасаясь при своем движении с воспроизводящей головкой, возбуждает в ее обмотке электрические колебания подобно тому, как это происходит в динамомашине при вращении якоря. Сила и частота этих колебаний соответствуют записанным на проволоку звукам. Предварительно усилив их, мы сможем прослушать записанное через громкоговоритель.
Магнитная система звукозаписи обладает рядом интересных возможностей и особенностей. Например, оказывается возможным удалить запись со звуконосителя, если она нам почему-либо не нужна, т. е., как говорят, «стереть» старую запись так же, как мы стираем с бумаги карандашный рисунок. Для «стирания» записи надо или размагнитить звуконоситель на всех участках или же привести их в одинаково намагниченное состояние. Как это сделать, мы увидим дальше.
После стирания можно произвести новую запись. Это очень большое преимущество магнитной системы. Вспомним, что в фотографической системе кинопленка, после того, как на нее записали звук и ее проявили, безусловно, не может быть использована для новой записи. Нельзя также повторно использовать и целлулоидный или лаковый диск при механической системе. А ведь на практике не все записи оказываются хорошими, удачными. Случайная оговорка в речи, неверная нота при музыкальном исполнении безвозвратно губят звуконоситель. Особенно «накладны» такие порчи звуконосителя при любительской записи на дому. Во всех случаях магнитная система оказывается в выигрышном положении благодаря возможности повторно (и кстати отметим, практически неограниченное число раз) использовать звуконоситель.
Для каждой записи существенное значение имеет ее долговечность, т. е. сколько раз мы сможем ее воспроизвести без заметного ухудшения качества. Кому не знакомо шипящее и искаженное звучание заигранной граммпластинки? Да и при всех других формах механической системы малая износоустойчивость является неизбежным злом. Она вытекает из самого принципа воспроизведения этих записей — игла, двигаясь по канавкам, каждый раз все больше и больше разрушает их.
Казалось бы, в фотографической системе с износом все должно быть благополучно. Ведь луч света, просвечивающий пленку при воспроизведении, не царапает ее, как игла. Но и здесь, чем большее число раз мы воспроизводим пленку, тем сильнее прослушиваются шумы, трески и отдельные щелчки. Это можно заметить при просмотре в кинотеатре старого кинофильма. Износ записи на кинопленке объясняется тем, что из-за трения между отдельными слоями пленки в рулоне поверхность ее царапается. Пыль, попадающая в эти царапины, делает их непрозрачными. Каждая такая загрязненная царапина вызывает при прослушивании щелчок.
По степени износоустойчивости магнитная запись также имеет преимущество. Был проделан интересный опыт: склеили в кольцо запись, сделанную на узкой стальной ленточке и длительно воспроизводили ее. Оказалось, что даже после 500 000 проигрываний заметных искажений не было обнаружено. Воспроизводящая головка не разрушает звуконоситель — он свободно скользит при воспроизведении по ее рабочей поверхности. Пыль или другие случайные загрязнения не мешают магнитным силовым линиям перейти от звуконосителя в сердечник воспроизводящей головки и поэтому также не оказывают влияния.
Таково второе преимущество магнитной системы.
Практически ни в одной системе, кроме магнитной, нельзя определить качество записи (хорошо или плохо) до ее окончания. До этого момента ее нельзя прослушать. При фотографической системе, кроме того, надо еще дополнительно ждать, пока проявится пленка, а при производстве граммофонных пластинок по меньшей мере сутки уйдут на изготовление матрицы и прессование пластинки.
При магнитной звукозаписи не требуется производить какой- либо обработки звуконосителя. Запись готова сразу, моментально. И качество ее легко контролировать даже в процессе самой записи, ведя прослушивание хотя бы на телефонные трубки, включенные в усилитель воспроизведения. Так как воспроизводящая головка отстоит на некотором расстоянии от записывающей, мы услышим звук, записанный какую-то долю секунды назад. Отставание в контрольном прослушивании будет точно равно тому времени, которое требуется звуконосителю, чтобы пройти расстояние, отделяющее обе головки. Практически это отставание столь ничтожно, что его даже трудна заметить.
К достоинствам магнитной звукозаписи следует отнести также и то, что аппаратура отличается исключительной простотой в обслуживании. Запись на кинопленку и на диск требует большого навыка и опыта у оператора. От того, например, как установлен резец, хорошо ли подготовлен звуконоситель, зависит качество получающейся записи. Запись становится своего рода искусством. Иначе обстоит дело в магнитной звукозаписи: при ней научиться записывать или воспроизводить можно в несколько минут. Вся операция сводится к устанавливанию звуконосителя на аппарате и нажатию той или иной пусковой кнопки. Магнитная звукозапись может производиться в любых условиях: на ходу, на пароходе во время качки, на самолете во время боя. Она безотказна и надежна в работе. Аппаратуру можно разместить вдали от оператора, который будет управлять ею дистанционно, лишь изредка подходя, чтобы сменить звуконоситель.