В кінці 16 століття фізик Порту заявив: «Звук не зникає безслідно, і його можна якось зберегти». Багато вчених того часу билися над вирішенням цієї проблеми. Вони намагалися різними способами «законсервувати» звук, зберегти його для нащадків. Але тільки на початку 19 століття фізику Юнгу вдалося зафіксувати слід звукових коливань на закопчена папері. Треба було ще півстоліття, щоб француз Скотт сконструював прилад, який міг «розписуватися» почерком, притаманним будь-якого звуку.Не зупиняючись на подробицях конструкції такого приладу, скажемо лише, що він мав рухому голку, яка під впливом звукових коливань приводилася в рух і процарапывала безперервну криву лінію на рухомий закопчена папері. Таку криву лінію вчені назвали звуковим слідом. Природно, що для кожного звуку слід різний. Але записати «малюнок» звуку - це тільки половина вирішення завдання, званої звукозаписом. Інша половина цієї завдання - змусити наявну тонку звивисту лінію, звуковий слід, зазвучати і передати в точності ті звуки, які були записані.

Довгий час ні в кого навіть не виникала думка про можливості використовувати звуковий слід для отримання звукових коливань, тобто про звернення звукового сліду в чутний звук.

Першим, хто використав звуковий слід для запису і відтворення звуку, був американський винахідник Томас Альва Едісон, який в 1877 році продемонстрував сконструйований ним апарат для запису і відтворення звуку, названий фонографом.

З цього моменту і починає своє літочислення історія звукозапису.

Рис. 1. Так виглядав перший звукозаписний апарат - фонограф. Поруч з ним його винахідник Томас Альва Едісон.

Фонограф Едісона представляв собою прилад, в якому валик, обгорнутий олов'яної папером, здійснював обертально-поступальний рух.При обертанні валика голка, жорстко пов'язана з мембраною рупора, вдавливалась в олов'яну папір. В залежності від сили звуку, вимовного перед рупором, голка вдавливалась на різну глибину, залежно від коливань мембрани. При обертанні валика він пересувався вздовж осі обертання і голка прочерчивала спіральний звуковий слід змінної глибини.

Для відтворення зробленої таким чином запису звуку потрібно було поставити голку на початок канавки і привести валик в обертальний рух. Тоді голка, слідуючи по канавці, почне коливатися в такт із записаним звуковим слідом, передасть ці коливання мембрани, з'єднаної з рупором, і в рупорі буде чути запис звуку.

Фонограф був першим апаратом механічного запису звуку. Цей спосіб звукозапису називався механічним тому, що звуковий слід виходив шляхом механічного зміни форми носія звуку.

Ми могли б докладно розповісти, як олов'яна папір на валику фонографа була замінена восковим валиком, як на зміну фонографу прийшли грамофон, а потім патефон, як валики замінила грамофонна платівка і як вона набула форми сучасного знайомого нам чорного диска, як грамофонна платівка стала довгограючою і який внесок у це внесли російські й радянські вчені і винахідники. Але ми не будемо зупинятися на питаннях історії механічної звукозапису. Наше завдання - розповісти про магнітного запису звуку.

Кілька слів про фотооптической запису звуку.

З тих пір як в 1895 році брати Огюст і Луї Люм'єр вперше продемонстрували винайдений ними сінематограф, кіно зробило великий шлях і стало одним з найулюбленіших народом видів мистецтва. Ваші дідусі і бабусі, напевно, пам'ятають, як кіно називали «великим німим».Щоправда, спроби «озвучування» кінофільмів робилися неодноразово. Так, наприклад, в 1908 році на екрани кінотеатрів був випущений перший російський ігровий фільм «Понизовая вольниця» («Стенька Разін»). Спеціально для нього була написана відомим російським композитором М. М.Ипполитовым-Івановим музика, ілюструє кадри цього фільму. Музика була записана на грамофонні пластинки, якими користувалися при демонстрації фільму. Однак таке нововведення не виправдало себе з багатьох причин: з-за низької якості звучання, з-за неминучого розбіжності зорового ряду зі звуковим супроводом, із-за малої гучності звучання грамофона, з допомогою якого здійснювалося так зване озвучення фільму; крім того, пластинки швидко зношувалися і т. д. і т. п. Словом, від такого «звукового кіно» довелося швидко відмовитися.Але ідея «озвучування» кінофільму не покидала багатьох винахідників.

Тоді виникла думка: потрібно записати звук на тій же плівці, на якій знято зображення. Звук потрібно сфотографувати!

Так, так. Це не обмовка. Саме потрібно сфотографувати звук і разом із зображенням розмістити його на одній кіноплівці. Тільки в цьому разі можна буде досягти збігу звуку із зображенням або, як прийнято говорити, тільки тоді буде забезпечена синхронність образотворчого ряду і звукового супроводу.

Звукові хвилі безпосередньо побачити не можна. Але те, що звук - хвильовий процес, знає тепер кожен школяр. Як сфотографувати звук?

Всі ми добре знаємо, що фотографія - процес оптичний, пов'язаний зі світлом, або, висловлюючись точніше, зі світловим потоком.Значить, звук потрібно перетворити світ, а точніше, перетворити звукові коливання в коливання світлового потоку. Але як це зробити?

Фотооптический спосіб запису і відтворення звуку пройшов шлях від перших дослідів наших співвітчизників А. Викшемского в 1889 році і В. Полякова в 1900 році до сучасної ретельно відпрацьованої системи, яка спільно з електронними пристроями широко використовується в кінематографі. Правда, на основі фотооптического способу запису і відтворення звуку на початку сорокових років робилися спроби створення дешевого відтворює апарату індивідуального користування (наприклад, апарат «Мовець папір»).Незважаючи на простоту тиражування, яке могло здійснюватися друкарським способом, такі апарати розповсюдження не набули із-за невисокої якості звучання і громіздкості пристроїв.

В наш час широке розповсюдження отримав третій спосіб запису і відтворення звуку, називається магнітним.

Він заснований на здатності деяких матеріалів намагнічуватися, проходячи через магнітне поле, і зберігати своє намагнічене стан, який називається залишковим намагнічуванням, після виходу з магнітного поля.

Ідея використовувати явище залишкового намагнічування для запису звуку була висловлена ще в кінці минулого століття. Першим такий апарат побудував датський фізик В. Паульсен в 1898 році. Подивіться, як цей апарат, названий автором «Телеграфоном», схожий на фонограф Едісона. Розрізняються вони лише носієм запису. Апарат Паульеена також представляв собою пристрій з обертовим барабаном, але в ньому, на відміну від апарату Едісона, замість олов'яної паперу була використана сталевий дріт, намотана на барабан з деякими відстанями між витками.Електричний струм від мікрофона передавався в обмотку стрижневого електромагніту, який при обертанні барабана пересувався вздовж його осі і, торкаючись дроту, намагнічується її в такт зі звуковими коливаннями. При відтворенні зробленої таким чином запису звуку руху барабана і електромагніту повторювалися з тією лише різницею, що тепер до обмотці стрижневого електромагніту підключався телефон (навушник). При цьому в обмотці електромагніту индуцировалась електрорушійна сила (е. д. с.), яка відповідала записаним звуковим коливанням, а з допомогою телефону ця е. д. с.перетворювалася в звукові коливання, дозволяючи прослуховувати зроблений запис звуку. Правда, гучність звучання відтвореної запису була дуже мала і супроводжувалася помітними спотвореннями звуку.

Однак розвиток магнітного способу запису звуку, як, втім, і фотооптической запису, гальмувалося в ті роки через відсутність технічних засобів. Лише винахід електронної радіолампи і розвиток радіотехніки дозволило удосконалити апаратуру магнітного запису звуку та розширити сфери її застосування. Так, у тридцяті роки вже декілька фірм займалися виробництвом апаратів магнітного запису звуку, які працювали на тонкого сталевого дроту або стрічки і використовувалися в якості диктофонів і для репортажних записів в радіомовленні.Але застосування сталевого дроту або стрічки гальмувало широке розвиток магнітного запису звуку з-за того, що котушки з дротом або стрічкою були досить важкі і громіздкі. Дріт часто рвалась, плуталася, а з'єднувати її було нелегко, при русі в апараті дріт перекручувалася, якість запису залишалося низьким. Природно, що в таких умовах магнітна запис ще не могла конкурувати з механічним записом, пережила свій дитячий вік отримала вже достатнє поширення.

Однак патенти того часу свідчать, що роботи в галузі магнітного запису звуку не припинялися. Ентузіасти цього виду звукозапису шукали шляхи удосконалення апаратури.

В першу чергу дослідники звернули увагу на носій запису. Пошуки матеріалу для носія запису показали, що, по-перше, застосування матеріалу з різними магнітними характеристиками істотно впливає на якість запису звуку, і, по-друге, виявили ті магнітні характеристики матеріалу, які найбільш придатні для запису звуку. І тут сталося несподіване. Виявилося, що ні одна сталь або сплав не володіють тими магнітними характеристиками, які потрібні для запису звуку.Зате найбільш близькі до шуканим магнітні характеристики має коричневий порошок окису заліза або, кажучи простіше, відома всім залізна іржа.

Але як її використовувати?

У 1925 році радянський інженер В. І. Крейчман взяв патент на новий носій магнітного запису. Цей носій складався з целулоїдної основи, покритої з одного боку шаром магнітного порошку «з великою затримує силою», розчиненого у сполучній речовині. Винахід дивно точно передбачила сучасну магнітну стрічку. Але, на жаль, воно в той час залишилося непоміченим і практичної реалізації не отримало.

Стрічковий носій запису мав потрібні магнітними характеристиками, був значно легше сталевого дроту і коштував в кілька разів дешевше. Але саме головне достоїнство магнітної стрічки полягала в можливості з'єднання окремих шматків простим склеюванням, що значно спрощувало користування апаратурою магнітного запису звуку і вирішувало проблему окремих записів, тобто з'єднання самостійних записів в єдине ціле.

Іншим винаходом, значно підвищили якість магнітного запису звуку, була розроблена німецьким інженером Шюллером так звана кільцева магнітна голівка, що замінила стрижневу магнітну головку. Сучасні магнітні головки майже повністю повторюють принцип дії першої головки Шюллер.

Всі ці роботи підготували появу нового виду апаратури для запису звуку. Роком народження апарату для магнітного запису звуку можна вважати 1934 рік, коли в Німеччині був розроблений і виготовлений такий апарат і магнітна стрічка для нього.

Цей апарат отримав фірмову назву «Магнетофон». Така його назва для апаратури магнітного запису звуку збереглося і до наших днів, правда в дещо зміненому вигляді. Демонстрація магнітофона на Берлінській радіо-виставці в 1935 році справила справжній фурор і відразу висунула його на перший план серед звукозаписної апаратури. Починаючи з 1937 року, магнітофони були впроваджені німецьким радіомовленням в постійну експлуатацію.Слідом за радіомовленням магнітофонами зацікавилося і німецьке військове відомство, яке використовувало їх у службі радіоперехоплень, для шифрувальних робіт і для запису телефонних розмов. Ця обставина визначила швидкий розвиток виробництва магнітофонів і магнітної стрічки в Німеччині. Але найдивніше те обставина, що в інших країнах Європи та в США в той час не звернули ніякої уваги на новий вид апаратури для магнітного запису звуку. А магнітофони з тих часів мали найбільш високі якісні показники.

Наступний якісний «стрибок» магнітофони зробили в 1940 - 1941 роках, коли на зміну постійного струму був введений особливий високочастотний режим запису, або, як його називають фахівці, режим запису з високочастотним підмагнічуванням. Хоча пропозиції такому режимі запису висувалися задовго до його впровадження (Карлсоном і Карпентером в 1927 році, Нагаї та ін, в 1937 році), практичному здійсненню передував досить курйозний випадок.

Два працівника німецького радіомовлення вели запис вельми відповідальною передачі. Під час запису вони помітили, що підсилювач магнітофона самовозбудился, тобто почав випромінювати коливання надвисокої звукової частоти, яких не було у складі реального звукового сигналу. Вимкнути магнітофон і тим припинити запис вони побоялися, вирішивши, що після закінчення запису спробують врятувати фонограму. Яке ж було їх здивування, коли, прослуховуючи зроблений запис, вони почули чисте звучання без шуму і шерехів в паузах, без характерних спотворень записуваного сигналу.Аналізуючи причини такої «загадкового» події, німецькі інженери Браунмюль і Вебер (а це вони вели «нещасливу» запис передачі) прийшли до висновку, що заміна режиму запису з постійним струмом на високочастотний режим різко підвищує якісні показники магнітофона. Вони ж практично розробили систему запису з високочастотним підмагнічуванням, що дійшла до наших днів майже у незміненому вигляді.Це нововведення відразу висунуло магнітофон на перше місце як за якістю запису, так і по зручностей користування, значно випередивши механічний і фотографічний способи запису звуку, які до цього моменту вже були досить добре вивчені, і було розроблено їх промислове застосування. Єдина перешкода до широкому розповсюдженню магнітофонів полягало в досить високій вартості апаратури.