«ГРАМЗАПИСЬ И ЕЕ ВОСПРОИЗВЕДЕНИЕ» Любовь Павловна Аполлонова и Нина Дмитриевна Шумова

VII. Тонармы звукоснимателей

XI. Контроль и испытание воспроизводящей аппаратуры

XIV. Квадрафоническая грампластинка

1. Введение.

2. Краткая история грамзаписи.

3. Музыкальные форматы грамзаписи.

4. Наличие различий между типами звуковых канавок.

5. Частотные характеристики записи и воспроизведения.

На рынке hi-fi представлены новые и не совсем новые носители информации, удобные как цифровые и громоздкие, как аналоговые.

В результате виниловым дискам пришлось чрезвычайно неуютно.

Казалось, что грампластинки не выдержат напряженной конкуренции.

У виниловых пластинок, по сравнению с цифровыми форматами есть большое количество неудобств.

Это хрупкость, недолговечность, звуковые дефекты от механических повреждений, ограниченное время записи и их внушительные размеры.

Не сразу, но производство грампластинок существенно сократилось и спустя некоторое время почти иссякло.

Но теперь винил снова востребован и уже представляет собой предмет коллекционирования.

Виниловые пластинки снова интересны.

За все время существования формата было выпущено большое количество виниловых пластинок, к тому же многие из них никогда не переиздавались.

Для того чтобы добиться высококачественного воспроизведения звука при проигрывании виниловых пластинок требуется безупречная электроника.

Необходимо исследовать каждый компонент стереосистемы.

При воспроизведении грампластинок все важно и игла звукоснимателя и соединительные провода.

Неосведомленному человеку увлечение аналоговыми записями в 21 веке может показаться, просто, странным: зачем-то люди собирают записи на старых, отживших свой век виниловых пластинках, посвящают этому занятию уйму времени и платят за это серьезные деньги.

Грампластинка это аналоговый носитель звуковой информации или проще виниловый диск.

На одной (это при ранней версии записи звука на грампластинку, теперь встречается очень редко) или на 2-х сторонах тем или иным методом нанесена непрерывная спиральная канавка сложной геометрической формы (звуковая дорожка), форма которой модулирована звуковой волной.

Механическая грамзапись  представляет собой процесс, при котором на вращающемся носителе, имеющем форму диска, записывающимся резцом гравируются соответствующей формы звуковые канавки.

При записи диск вращается с постоянной скоростью, а записывающая головка перемещается вдоль радиуса диска от края диска к его центру.

При отсутствии сигнала резец не колеблется и производит гладкую без изгибов спиральную канавку.

Гладкая звуковая дорожка с отсутствием полезной информации называется немой.

Она соответствует паузам между композициями  и ею начинается и заканчивается каждая запись.

От сигнала, поданного на рекордер, резец приходит в колебание и вырезает извилистую канавку, которая называется модулированной звуковой дорожкой.

а) - немые (без информации);

б) – модулированные (с поперечной записью);

в) – запись в режиме стерео: модулированные (с поперечно-глубинной записью).

На рис. 1а - изображены немые канавки.

а) - ширина;

h) - глубина;

g) - угол раскрытия;

p) - радиус закругления дна звуковой канавки.

Промежуток - b между двумя соседними канавками называется полем, а расстояние - f — шагом записи.

Вид модулированных канавок определяется направлением колебаний резца, которые могут быть

поперечными — вдоль радиуса диска;

глубинными — перпендикулярно поверхности диска;

и комбинированными, т. е. поперечно-глубинными.

Модулированные канавки с записью монофонического сигнала показаны на рис. 1б.

Модулированные канавки с записью стерео сигнала показаны на рис. 1в.

При воспроизведении записанный диск или полученный оттиск граммофонной пластинки  вращается с той же скоростью, как и при записи.

Записанная информация считывается иглой звукоснимателя при прохождении звуковой канавки.

В процессе грамзаписи на поверхности диска образуется спиралевидная, сложной формы канавка с записью звука (механическая фонограмма).

С полученной фонограммы гальванопластическим способом делают металлические матрицы (оригиналы) для формования пластмассовых копий (граммофонных пластинок).

Сначала виниловые пластинки широко использовались в радиовещании, но впоследствии, с развитием магнитной записи, предпочтение получило использование магнитофонов.

Репертуар пластинок разнообразен, в основном это музыкальные и литературные записи, выпускаются также пластинки — учебные пособия, например, по изучению иностранных языков и др.

Красивое оформление пластинок в художественных конвертах и альбомах также привлекает потребителя.

Основные этапы развития грамзаписи. Идея механической записи звука и ее последующего воспроизведения принадлежит Шарлю Кро, описавшему свое изобретение в 1877 г.

Эмиль Берлинер (Emile Berliner) с металлической матрицы методом штамповки изготовил первую граммофонную пластину из целлулоида.

Им в 1888 году был создан первый аппарат для воспроизведения записи с пластинок — прототип рупорного граммофона, а позднее в 1896 году Берлинер представил грампластинку из шеллака и способ ее тиражирования.

В России пластинки начали выпускаться в 1907 году, при этом их прессование производилось при помощи матриц зарубежного производства.

В 1910 году запись грампластинок и весь технологический процесс вплоть до изготовления матриц, был организован в Москве, а прессование винила производилось в Московской области на Апрелевском заводе и несколько позднее на Рижском заводе грампластинок.

До 1924 году запись пластинок осуществлялась акустическим способом, т. е. звук через рупор подавался на мембрану, связанную с резцом, вырезавшим канавку на восковом вращающемся диске.

Из различных вариантов записи всеобщее признание получила поперечная запись при частоте вращения 78 об/мин для пластинок диаметром 30 и 25 см. При удобном размере на каждой стороне такой пластинки умещалась программа звучанием до 5 и 3 мин соответственно.

Некоторое время выпускались пластинки и с глубинной записью, но из-за технологических трудностей и значительных искажений при воспроизведении их производство было прекращено.

Первоначально, при электрическом способе грамзаписи, звуковые колебания воспринимались микрофоном, преобразовывались им в электрические сигналы, которые после усиления и некоторой корректировки подавались на рекордер.

С развитием магнитной записи было введено существенное изменение в технологию грамзаписи. Вместо «живой» записи с микрофона механическая запись стала вестись путем перезаписи с предварительно подготовленной магнитной фонограммы.

Благодаря легкому монтажу магнитной ленты устранилась вероятность порчи записываемого диска из-за неизбежных ошибок исполнителей, и оказалось возможным записывать программы большой длительности. Таким образом, магнитная запись звука способствовала появлению долгоиграющих пластинок.

Долгоиграющие пластинки имеют диаметры 30, 25 и 17,5 см со скоростью вращения ЗЗ,3 об/мин, каждая сторона таких пластинок может вместить записи длительностью 27, 18 и 9 мин соответственно. Общепринятыми являются диски диаметром 30 и 25 см.

Монофонические и стереофонические пластинки различаются способом записи информации.

На поверхности грампластинки формируются отличающиеся по геометрии звуковые канавки, вследствие чего восприятие звучания в том и другом случаях имеет свои  характерные особенности.

При воспроизведении монофонической грампластинки звучание кажется, как бы исходящим из одной точки пространства отсутствует масштабная звуковая сцена (sound stage), поэтому нельзя составить себе масштабное представление о расстановке инструментов в оркестре, расположении исполнителей, о глубине и ширине места действия и т. п. — все источники звука кажутся, отчасти совмещенными.

На квадрофонических грампластинках запись сделана для 4-х аудиоканалов (2-х фронтальных и 2-х тыловых), это позволяет лучше передать 3-х мерную звуковую сцену музыкального произведения.

Данный формат в 1970-х годах получил ограниченное распространение, хотя на вторичном рынке все еще можно купить такой квадро винил.

Количество альбомов, выпущенных в формате квадро, было весьма ограниченным.

Это было обусловлено необходимостью применения для воспроизведения квадрофонических грампластинок специальных дорогостоящих проигрывателей и 4-х канальных усилителей.

Примерно в 1980-х годах данное направление не получило дальнейшего развития.

В СССР первый и единственный эксперимент по освоению 4-х канального звучания осуществился в 1980 году, когда был записан и выпущен альбом группы «Яблоко» под названием «Кантри-фолк-рок-группа «Яблоко». Грампластинка стоила значительно дороже, чем обычная — 6 рублей, а общий тираж составил 18 000 копий.

Первый отечественный квадрофонический электрофон высшего класса ''Феникс-002-квадро'' был выпущен в 1977 году львовским заводом телеграфной аппаратуры.

Проигрыватель обеспечивает квадрофоническое воспроизведение фонограмм от внешних источников;  псевдо воспроизведение квадро стереофонических и псевдостереофоническое  воспроизведение монофонических записей. Вес проигрывателя составлял около 70 кг.

Первоначально записанные звуковые каналы, проходят через квадро систему воспроизведения звука и затем подаются на четыре акустические системы.

Это определяется как система с наименованием формата 4-4-4.

Примеры дискретных 4-х канальных форматов звука: формат квадро Q4 для катушечных магнитофонов(1969);

Quad-8 (В8) для кассетных 8-ми дорожечных магнитофонов, получивших распространение преимущественно в Северной Америке (1970);

CD-4 формат совместимый с  дискретным форматом или квадродиском «Quadradisc» 12-ти дюймовым виниловым форматом, созданным компаниями JVC и RCA и представленным в 1972 году;

Матричный формат (4-2-4), это когда 4-е звуковых канала сначала преобразуются в звук 2-х каналов.

Затем они, проходя через среду передачи 2-х канального звука (обычная запись стерео LP) и декодируются обратно в 4-е звуковые канала и после усиления, затем подаются 4-е акустические системы.

Низкая производительность декодирования была основной причиной исчезновения матричного формата (4-2-4).

Примеры матричных форматов 4-х канального звука: EV / Stereo-4 (1970);

SQ / Stereo Quadraphonic (1971);

QS (Quadraphonic Sound)/ RM (Regular Matrix) (1971);

DY / Dynaquad (used as an encoding format on some records) (1971);

Matrix H (1977).

И еще некоторые недорогие электронные решения, которые из обычных стерео записей обеспечили атмосферу виртуальной реальности 4-х канального звука. Это DY/Dynaquad (1969) и Hafler circuit (1969).

При воспроизведении монофонической грампластинки с использованием стереофонического звукоснимателя вы не достигнете одинакового сигнала в двух каналах в связи с такими недостатками, как перекрестные помехи, шум, погрешность фаз, ошибки считывания, антискатывающая сила и искажения.

Эта разница между каналами приведет к получению неустойчивого и частично размытого звукового образа. Переключатель режимов моно/стерео в некоторой степени может помочь в устранении этих недостатков.
Воспроизведение моно пластинки с использованием монофонического звукоснимателя не приведет к возникновению ни одной из вышеуказанных проблем, так как он воспроизводит только один сигнал, который впоследствии направляется в оба канала в системе.

Это позволит получить намного более мощную и устойчивую сцену с более полным звуком.

Еще одним существенным преимуществом использования монофонического звукоснимателя для воспроизведения монофонических грампластинок является отсутствие реакции на вертикальное движение.

Это означает, что монофонический звукосниматель по сути дела защищен от пинч-эффекта, который начинает действовать, когда игла при считывании по вертикали выталкивается вверх в очень узких местах звуковой канавки.

Кроме того значительно уменьшается реакция на пыль, грязь и износ, поскольку вертикальная составляющая не будет слышна. Конечным результатом будет намного более чистое и бесшумное воспроизведение монофонической грампластинки.

Передаваемый ими звук кажется объемным благодаря тому, что левый и правый громкоговорители получают различающиеся между собой информации. Различие информации вводится с самого начала при записи с микрофона на магнитную ленту: в каждой точке звукового поля звучание имеет свои особенности, поэтому микрофоны, расставленные среди исполнителей, улавливают отличные друг от друга информации, которые передаются по раздельным каналам стереомагнитофона и записываются на двух дорожках магнитной ленты.

С полученной магнитной фонограммы звукорежиссер производит перезапись на диск для последующего изготовления грампластинок.

Рассмотрим монофонические и стереофонические канавки на примере записи синусоидальных сигналов.

В 1948 году была выпущена виниловая грампластинка с микроканавкой.

Процесс выпуска грампластинок этого типа в производстве был очень трудоемким. Для этого требовался новый и более качественный материал (как известно, таким материалом стал винил). Новые режущие головки, новые грампластинки с записью, занимающей всю сторону пластинки, и новые проигрыватели, которые могли бы работать с частотой вращения 33 об/мин. И что еще более важно, требовались новые легкие тонармы и звукосниматели для значительного снижения прижимной силы.

Геометрическая форма микроканавки монофонической грампластинки содержит один моно сигнал. Она вырезается только в горизонтальной плоскости, и V-образная канавка будет иметь неизменную ширину и глубину. Угол канавки V-образной формы будет разным в различных грампластинках, но всегда будет составлять приблизительно 90 градусов. Ширина верхней части канавки имеет минимальный размер для обеспечения того, чтобы воспроизводящая игла могла удобно располагаться внутри канавки. С течением времени эта минимальная ширина изменилась в связи с изменением стандартов, и с 1980-х годов она сократилась примерно до 30 мкм. Это значение стало унифицированным стандартом, соответствующим минимальной ширине канавки стереофонических грампластинок.

Что касается радиуса закругления дна канавки, то примерно с 1950-х годов ширина микроканавки старых грампластинок могла достигать 15 мкм или даже большего значения, если пресс для штамповки грампластинок использовался слишком долго. Грампластинки такого типа должны воспроизводиться только с использованием звукоснимателя со сферической иглой 25 мкм. В противном случае существует риск касания иглой дна канавки, что приведет к ухудшению качества звучания. Примерно с середины 1950-х годов радиус закругления дна канавки был уменьшен примерно до 8 мкм, что отвечает требованиям стандарта IEC98 1958 года, в котором указано максимальное значение радиуса 7,5 мкм.

На рис. 3а показана звуковая канавка поперечной монофонической записи. Резец рекордера совершает симметричные колебания вправо и влево от нейтральной линии 00 с амплитудой А, в результате чего на вращающемся диске вырезается канавка, правая и левая стенки которой, а также линия дна имеют синусоидальный контур.

Стереофоническая звуковая канавка производится колебанием резца рекордера под воздействием сигналов правого и левого каналов.

Грампластинки и аппаратура для их воспроизведения, изготавливаются по унифицированным стандартам.

Которые были установлены Международной электротехнической комиссией (МЭК) основанной в 1906 году.

На рисунке 4 показаны фотографии моно- и стерео звуковых канавок музыкальных грампластинок.

Запись на диск для производства грампластинок, а также сами пластинки и аппаратура для воспроизведения грамзаписи выполнялись по стандартам (ГОСТ 7893-72, ГОСТ 8383-66), в которых учитываются установленные Международной Электротехнической Комиссией (МЭК) унифицированные нормы.

Выраженную в децибелах зависимость амплитуды колебательной скорости резца рекордера от частоты сигнала, поданного на вход канала записи.

Частотная характеристика канала записи на диск при частотах вращения 337з и 45 об/мин.