В каких годах компьютер научился обрабатывать звук
Обновлено: 30.06.2024
На развитие компьютерного звука с самого начала активно влияли всевозможные факторы, от обычных потребностей пользователей играть в игры, смотреть фильмы и слушать музыку до чисто профессиональных запросов музыкантов. И постепенно за время эволюции каждое такое требование было реализовано. Но обо всем по порядку…
Зарождение звука на ПК
Но у платы AdLib был существенный недостаток – сравнительно высокая для того времени цена, в связи с чем многие не могли себе позволить раскошелиться на подобное приобретение, да и к тому же, например, в России она была большой редкостью. Решение проблемы оказалось весьма простым – появились самодельные звуковые платы под названием «Covox». Причем при качественной сборке они по своим характеристикам не многим уступали AdLib’у. Covox подключалась к параллельному порту (LPT), звук подавался через усилитель на любой динамик, а спаять подобную плату человеку, не понаслышке знакомому с паяльником, было не так уж и сложно. Существовало даже несколько принципиально разных вариантов сборки Covox’а, например, на основе резисторов (пассивный вариант) или ЦАП-микросхемы (активный вариант). Но, конечно, у этой платы были и свои недостатки, такие как внушительная загрузка процессора и явно нестандартный способ подключения.
Также немаловажную роль в развитии компьютерного звука сыграла фирма Roland. В 1983 г. ею совместно с Yamaha, Korg и еще некоторыми фирмами, выпускавшими синтезаторы, был разработан формат MIDI, созданный для стандартизации интерфейса управления синтезаторами. Благодаря грамотной политике распространения формат за весьма короткие сроки стал общемировым стандартом. И уже спустя несколько лет компания Roland выпустила собственную звуковую плату для персональных компьютеров под названием Roland MPU-401. Несмотря на внушительную стоимость (около $500) плата получила широчайшее распространение, и даже многие музыканты, до того времени не желавшие ничего слышать о ПК, обратили свои взгляды на эту платформу.
Эпоха Sound Blaster
Однако у плат AdLib и Covox был ряд существенных недостатков, из-за которых они не могли получить должного распространения в широких массах, и как раз тогда на арену вышла компания, впоследствии ставшая задающей законы моды среди звуковых устройств. Ей стала фирма Creative со своей второй звуковой платой Sound Blaster, которая была представлена общественности в 1989 году (первая разработка компании, плата Game Blaster, 1988 года выпуска, по причине высокой стоимости и поддержки лишь немногими разработчиками успеха не имела). Появлением Sound Blaster’а был ознаменован переход от аналогового синтезированного звука к полностью цифровому. На одной плате теперь одновременно содержались и FM-синтезатор, и ЦАП/АЦП. Однако за неимением у Creative собственных разработок чипов, для платы была взята микросхема от AdLib’а (Yamaha YM3812), вследствие чего Sound Blaster во многом походил на своего предшественника. Но плата от Creative, помимо проигрывания звука (8 бит/22 кГц), теперь позволяла еще и записывать (8 бит/11 кГц). Плюс ко всему, широкому распространению платы способствовала ее скромная цена. В итоге успех Sound Blaster’а оказался просто феноменальным, практически во всех приложениях того времени появилась его поддержка, наличие в системном блоке этого устройства стало правилом хорошего тона. Конечно, подобный успех и баснословные прибыли компании не были оставлены без внимания другими производителями компьютерного железа. За несколько лет возник полноценный рынок звуковых устройств для персональных компьютеров. Однако поначалу в Creative практически не заботились о патентовании собственных изобретений, вследствие чего подавляющее большинство плат от сторонних производителей были с незначительными изменениями просто «слизаны» с Sound Blaster’а. Таким образом, название Sound Blaster стало практически нарицательным для огромного семейства звуковых плат.
Эпоха стереофонического 16-битного звука началась с появлением платы Sound Blaster PRO. Однако назвать данную плату полноценной стерео можно было лишь с некоторой оговоркой – стереозвук позволялось воспроизводить лишь с урезанной частотой 22 кГц. Как ни странно, но в Creative по прежнему не придавали значению патентованию собственных разработок, и данная плата, как и все предып3щие, послужила объектом «клонирования» для множества производителей. Окончательный переход на 16-битный стереозвук завершился с выходом в продажу платы Sound Blaster 16. Ее распространению также способствовал тот факт, что спустя некоторое время после выхода платы Microsoft была выпущена первая версия API для работы со звуком под названием DirectSound. Данное решение было активно поддержано большинством разработчиков игр, что потребовало от звуковых плат поддержать DirectSound на аппаратном или программном уровне. И как раз плата от Creative стала первой, полностью удовлетворяющей новым требованиям. Но на плату Sound Blaster 16 уже налагалось огромное количество разнообразных патентов, вследствие чего такого количества клонов не последовало, и в дальнейшем большинство производителей компьютерного железа вынуждены были пойти каждый своим путем.
Звук вокруг
Понятно, что лидера звуковой промышленности компанию Creative откровенно не устраивало то, что не они стали первыми в новой перспективной отрасли, поэтому в скором времени в Creative принялись за разработку собственной технологии. Таким образом, в итоге в середине 1999 года вышли расширение стандартного API DirectSound 3D под названием EAX (Environmental Audio eXtensions) и новый аудиопроцессор EMU10K1. Появившаяся технология была впервые опробована на ставшей позднее легендарной аудиоплате Sound Blaster Live! После выхода системы EAX последовала непродолжительная борьба форматов EAX и A3D, в которой проигравшей стороной вполне закономерно оказалась меньшая компания – Aureal, которая после этого была вынуждена вместе со всеми своими разработками продаться Creative. После этого разработки Aureal послужили для дальнейшего совершенствования системы EAX.
С появлением нового поколения звуковых плат обозначился всеобщий переход на новую шину PCI, пришедшую на замену морально устаревшей ISA, которая использовался всеми предыдущими платами. Но если до этого ее скоростей вполне хватало, то для плат, работающих с объемным звуком, их было явно недостаточно. Шина PCI позволила передавать данные со скоростью 100 Мб/сек и даже более, что открывало огромный простор для дальнейшей эволюции звуковых плат. С другой стороны активное воздействие на рынок звуковых плат оказывала киноиндустрия. В 1996 году был окончательно принят формат DVD, это событие отразилось, помимо аудиоплат, практически на всех отраслях компьютерной техники. Причем помимо видеофильмов, записанных на DVD, появились и музыкальные диски, записанные в новом формате, который назывался DVD-audio. Принципиальное отличие новой технологии состояло в том, что звук был записан не на двух, а на целых шести 24-битных звуковых дорожках, причем с частотой дискредитации вплоть до 192 кГц. После этого необходимость в появлении соответствующей этому стандарту звуковой плате была просто очевидной. За разработку новой микросхемы принялась компания IC Ensemble, которая была позднее куплена корпорацией VIA. Результатом продолжительной работы стал звуковой процессор под кодовым названием ENVY 24. Практически сразу после выхода эта микросхема получила признание производителей железа и легла в основу огромного количества разнообразных звуковых плат. После этого впервые в домашних условиях можно было добиться звучания, сравнимого с ощущениями в кинотеатре.
Современный звук
Сейчас на рынке звуковых плат представлены модели абсолютно всех ценовых категорий. Можно выбрать решение, встроенное в системную плату, доплатив за это символическую сумму, а можно раскошелиться на профессиональное внешнее устройство стоимостью с неплохую машину. Естественно, времена ущербного, малореального звука остались в далеком прошлом, за последние несколько лет звуковые платы достигли такого уровня, что могут заставить поверить в реальность происходящего даже самого взыскательного пользователя. Однако эволюция не стоит на месте, с завидной регулярностью анонсируются всевозможные аудиоустройства, основанные на принципиально новых технологиях, и что будет спустя несколько лет – даже сложно представить…
Кодирование музыки
Одна из основных проблем, связанных с прослушиванием музыки на компьютере, заключалась в том, что размеры музыкальных файлов с хорошим качеством звучания занимали просто непомерные объемы (один альбом – 650-700 Мб). Однако долгое время все попытки создать практичную технологию сжатия музыки по различным причинам не могли получить должного распространения. Ситуация в корне изменилась, когда в 1996 году Фраунгоферовским институтом был разработан формат MP3 (MPEG-1 Layer 3). Сжатие музыкального файла одновременно осуществлялось путем удаления излишней информации, которая практически неразличима человеческим ухом, а также на основе хитрых математических алгоритмов. MP3-файл получался вплоть до 10 и более раз меньше по сравнению с оригиналом, и это притом, что потери качества были практически не заметны. О невероятном успехе формата говорит хотя бы тот факт, что MP3 уже скоро исполнится 10 (!) лет, а он до сих пор номер 1, и ни один современный формат даже близко не может сравниться с ним по популярности. Дальнейшее развитие идей MP3 от независимых разработчиков получило название MP3PRO. По сравнению с оригинальным форматом MP3PRO обеспечивал вдвое меньший объем при аналогичном качестве звучания. В данном случае музыкальный файл сжимался в два этапа, сначала файл кодировался в MP3 посредственного качества, а затем отдельно сжимались высокие частоты и добавлялись к итоговому файлу. Однако MP3PRO не получил народного признания, во многом из-за лишь частичной совместимости с MP3, а также некоторых искажений в звучании высоких частот. Последние разработки вокруг формата MP3 предназначены для кодирования многоканального звука (5.1) и носят название MP3 Surround. В разработках нового формата активное участие принимали компании Thomson и Agere Systems совместно с отцами формата – Фраунгоферовским институтом.
Также среди систем кодирования аудио можно выделить формат WMA (Windows Media Audio) от корпорации Microsoft, а также формат OGG Vorbis, который в последнее время стремится стать конкурентом MP3.
Системы домашних кинотеатров
Весьма много разработок из сферы звука пришло на ПК из систем для кинотеатров. Центральную роль в этом процессе сыграла фирма Dolby. Первая успешная разработка компании для домашних кинотеатров появилось в начале 1980-х годов и называлась Dolby Surround. Ее отличие от стерео заключалось в добавлении еще одного пространственного канала (Surround), который был закодирован внутри привычного стерео. В дальнейшем был утвержден расширенный формат Dolby Surround Pro Logic, в котором появился еще и центральный канал (Center). Современный цифровой формат Dolby Digital был разработан в начале 1992 года. За передачу звука в этой системе отвечали уже шесть полноценных раздельных каналов – правый, левый, центральный, правый пространственный (Right Surround), левый пространственный (Left Surround) и отдельный низкочастотный канал (Low Frequency Effects). Данная схема получила условное название «5.1». Специально для этого формата компанией Dolby был разработан алгоритм кодирования AC-3, который также изначально появился в системах для кинотеатров. Причиной к созданию данного кодека послужило то, что места на оптической дорожке (специальная область на кинопленке возле перфорации для хранения звуковой информации) было уже недостаточно для записи всех шести каналов.
После формата Dolby Digital вышла расширенная система Dolby Digital EX (6.1) с добавлением центрального пространственного канала (Center Surround), а позднее и профессиональный формат Dolby-E, содержащий до восьми равноправных звуковых каналов. Однако данные форматы получили пока лишь ограниченное распространение, во многом из-за отсутствия широкого признания в киноиндустрии.
Музыкальные инструменты сопровождают человечество уже несколько тысячелетий, но в историческом масштабе человек научился записывать и воспроизводить свой собственный голос совсем недавно. Этапы этого пути - в данной статье
За каких-то 100 с небольшим лет человечество прошло дорогу от фонографа к компакт-диску. Это было увлекательное путешествие, во время которого неоднократно появлялись новые, более совершенные устройства записи/воспроизведения звука.
От цилиндра к пластинке
Любопытно, что первые устройства записи и воспроизведения звука были схожи с механизмами музыкальных шкатулок. И в тех, и в других использовался валик (цилиндр), а затем и диск, который, вращаясь, делал возможным звуковое воспроизведение. Однако началось все даже не с музыкальных шкатулок, а с… европейских колокольных перезвонов. Здесь, а именно во фландрийском городе Мелехен, с XIV века научились отливать хроматически настроенные колокола. Собранные вместе, они соединялись с помощью проволочной трансмиссии с клавиатурой наподобие органной и такая музыкальная конструкция называлась карильон. Кстати, по-французски Мелехен звучит как Малин - вот откуда пошло выражение "малиновый звон". Человеческая мысль не стояла на месте, и очень скоро карильоны стали оборудовать уже упоминавшимися цилиндрами, на поверхности которых в определенном порядке располагались штифты. Эти штифты цепляли либо молоточки, которые били по колоколам, либо - языки колоколов. В конце XVIII века валик с выступами стал применяться в более миниатюрных устройствах - музыкальных шкатулках, где вместо колоколов стали использовать хроматически настроенные гребни с металлическими пластинами. В XIX веке центром по производству музыкальных шкатулок с часовым механизмом стала Швейцария. А в 1870 году один немецкий изобретатель и вовсе решил использовать вместо валика диск, положив начало широкой популярности шкатулок со сменными дисками.
Однако самые различные механические музыкальные механизмы (шкатулки, табакерки, часы, оркестрионы и т.п.) не были способны дать человечеству главного - сделать возможным воспроизведение человеческого голоса. За эту задачу во второй половине XIX века взялись лучшие умы Старого и Нового света, и в этой заочной гонке победил американец Томас Алва Эдисон (Thomas Alva Edison). Однако здесь нельзя не вспомнить француза Шарля Кро (Charles Cros), который также был человеком талантливым и разносторонне одаренным. Он занимался (и не без успеха) литературой, автоматическим телеграфом, проблемами цветной фотографии и даже "возможными связями с планетами". 30 апреля 1877 года Кро подал во Французскую Академию наук описание аппарата для записи и воспроизведения речи - "палефона". Француз предлагал использовать не только "валик", но и "диск со спиральной записью". Только вот спонсоров для своего изобретения Кро не нашел. Совсем по-другому развивались события по ту сторону океана. Сам Эдисон так описывал тот момент, когда его посетила поистине гениальная мысль: "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, почему бы пластинке не заговорить?" По своему обыкновению, Эдисон не стал медлить, а приступил к созданию невиданного дотоле устройства. В том же 1877 году, когда Шарль Кро описал свой "палефон", Эдисон отдал своему механику Джону Крузи чертеж довольно простого устройства, сборку которого он оценил в 18 долларов. Однако собранный аппарат стал первой в мире "говорящей машиной" - Эдисон громко пропел в рожок популярную английскую детскую песенку: "У Мэри был барашек" ("Marie had a little lamb"), а устройство воспроизвело "услышанное", хотя и с большими помехами.
Принцип действия фонографа, так окрестил Эдисон свое детище, базировался на передаче звуковых колебаний голоса на поверхность вращающегося цилиндра, покрытого оловянной фольгой. Колебания наносились острием стальной иглы, один конец которой был соединен со стальной мембраной, улавливающей звуки. Цилиндр необходимо было вращать вручную с частотой один оборот в секунду. Работа с фонографом началась 18 июля 1877 года, так записано в книге лабораторных записей Эдисона. 24 декабря была подана патентная заявка, а 19 февраля 1878 года Эдисон получил патент под номером 200521. Сказать, что фонограф произвел международный фурор - значит не сказать ничего. Однако конструкция фонографа не позволяла получить качественного воспроизведения, хотя сам Эдисон многие годы после создания первого фонографа вносил в устройство усовершенствования. Возможно, Эдисону нужно было бы сосредоточиться на создании (или модернизации) иных аппаратов звукозаписи, ибо фонограф (как и графофон разработки Белла (Bell) и Тайнтера (Taynter) был тупиковой ветвью в развитии индустрии записи/воспроизведения звука. Однако Эдисон слишком любил свой фонограф за его уникальность, потому присутствием в нашей жизни более удобных аудионосителей мы обязаны американскому изобретателю немецкого происхождения - Эмилю Берлинеру (Emile Berliner), безмерно раздвинувшему горизонты звукозаписи. Конечно, Берлинер не изобрел современные CD, но именно он в 1887 году получил патент на изобретение граммофона, в котором в качестве аудионосителя использовались пластинки.
Берлинер перебрался в США в 1870 году, где, между прочим, получил работу в телефонной компании Александра Белла и запатентовал угольный микрофон. Хорошо знакомый с устройством и фонографа, и графофона, он, тем не менее, обращается к идее использования диска, которая, как мы уже знаем, была "успешно" похоронена Французской Академией наук. В аппарате, названном граммофоном, Берлинер использовал стеклянный диск, покрытый сажей, на который осуществлялась поперечная запись. 26 сентября 1887 года Берлинер получил на граммофон патент, а 16 мая следующего года продемонстрировал устройство во Франклиновском институте в Филадельфии. Очень скоро Берлинер отказывается от диска с сажей и прибегает к методу кислотного травления. Диск теперь брался цинковый, покрытый тонким слоем воска. Запись процарапывалась иридиевым острием, после чего диск подвергали травлению в 25% хромовой кислоте. Менее чем через полчаса появлялись канавки глубиной около 0,1 мм, затем диск отмывали от кислоты и использовали по назначению. Заслуга Берлинера состояла также и в том, что он осознал необходимость копирования записи с оригинала (матрицы). Возможность тиражирования аудиозаписей - краеугольный камень всей современной звукозаписывающей индустрии. В этом направлении Берлинер работал очень упорно. Сначала, в 1888 году, он создает первую грампластинку-копию из целлулоида Хиата, которая ныне находится в Национальной библиотеке Вашингтона. Но целлулоидные диски плохо хранились и быстро изнашивались, потому Берлинер пробует другие материалы, в частности, стекло, бакелит и эбонит. В 1896 году Берлинер применяет в пластинке смесь шеллака, шпата и сажи. Шеллачную массу и процесс прессования грампластинок для Берлинера разработал Луи Розенталь (Louis Rosenthal) из Франкфурта. На сей раз качество удовлетворило изобретателя, и подобная шеллачная масса использовалась для создания грампластинок до 1946 года. Поразительно, но шеллак являлся застывшей смолой органического происхождения, в образовании которой принимают участие насекомые семейства лаковых червецов. Но даже шеллачная масса была далека от совершенства: грампластинки из нее получались тяжелыми, хрупкими и толстыми. Одновременно с этим Берлинер усердно трудился над совершенствованием граммофонов, понимая, что необходимо увеличивать число любителей грамзаписи и, тем самым, рынок сбыта. В 1897 году Берлинер и Элдридж Джонсон (Eldridge Jonson) открыли в США первую в мире фабрику по производству грампластинок и граммофонов - "Victor Talking Machine Co.". Затем, в Великобритании, Берлинер создает компанию "E. Berliner's Gramophone Co." Уже к началу 1902 года компании предприимчивого изобретателя реализовали свыше четырех миллионов грампластинок!
Прогресс не обошел и Россию - в 1902 году на оборудовании фирмы Берлинера было сделано восемь первых записей легендарного русского певца Федора Шаляпина. Однако и граммофон не избежал коренной модернизации - в 1907 году служащий французской фирмы "Патэ" Гильон Кеммлер (Kemmler) решил размещать громоздкий рупор внутри граммофона. Новые аппараты стали называться "патефонами" (по названию фирмы-производителя) и заметно облегчали свою переноску. Впоследствии (начиная с 50-х годов ХХ века) патефоны были вытеснены более совершенными электропроигрывателями, на которых проигрывались легкие и практичные виниловые диски. Виниловые пластинки изготавливались из полимерного материала винилит (в СССР - из полихлорвинила). Скорость проигрывания снизилась с 78 до 33 1/3 оборотов в минуту, а длительность звучания - до получаса для одной стороны. Данный стандарт стал самым популярным, хотя широкое хождение имели пластинки других форматов, в частности, со скоростью вращения 45 оборотов в минуту (так называемые сорокопятки).
Магнитная запись как альтернатива
Возможность преобразования акустических колебаний в электромагнитные была доказана Оберлином Смитом (Oberlin Smith), изложившим принцип магнитной записи на стальную проволоку в 1888 году. Здесь также не обошлось без Томаса Эдисона, ибо на эксперименты с магнитной записью Смита вдохновило посещение знаменитой лаборатории Эдисона. Но только в 1896 году датский инженер Вальдемар Поульсен (Valdemar Poulsen) сумел создать работоспособное устройство, названное телеграфон. В качестве носителя выступала стальная проволока. Патент на телеграфон был выдан Поульсену в 1898 году.
Основополагающий принцип аналоговой записи звука путем намагничивания носителя с тех пор остался неизменным. На записывающую головку, вдоль которой на постоянной скорости проходит носитель (позднее им стала более удобная лента), подается сигнал с усилителя, в итоге носитель намагничивается в соответствии со звуковым сигналом. При воспроизведении носитель проходит уже вдоль воспроизводящей головки, индуцируя в ней слабый электрический сигнал, который, усиливаясь, поступает в динамик. Магнитная пленка была запатентована в Германии Фрицем Пфлеймером (Fritz Pfleumer) в середине 20-х годов прошлого века. Поначалу лента изготавливалась на бумажной основе, а впоследствии - на полимерной. В середине 30-х годов ХХ века немецкая фирма BASF наладила серийный выпуск магнитофонной ленты, создававшейся из порошка карбонильного железа либо из магнетита на диацетатной основе. Примерно в то же время фирма AEG запустила в производство студийный аппарат магнитной записи для радиовещания. Устройство назвали "магнетофон", в русском языке оно преобразовалось в "магнитофон". Принцип "высокочастотного подмагничивания" (когда в записываемый сигнал добавляется высокочастотная составляющая) предложили в 1940 году немецкие инженеры Браунмюль (Braunmull) и Вебер (Weber) - это дало значительное улучшение качества звука.
Бобинные магнитофоны стали использоваться с 30-х годов прошлого века. В конце 50-х появились картриджи, но все же наибольшую популярность снискали компактные и удобные кассетные магнитофоны. Первый "кассетник" был создан голландской фирмой Philips в 1961 году. Пиком развития магнитофонов стоит считать появление плееров Sony марки "Walkman" в 1979 году. Эти маленькие устройства без возможности записи произвели фурор, ибо теперь любимую музыку можно было слушать на ходу, занимаясь спортом и т.п. Кроме того, человек с плеером не мешал окружающим, ибо слушал аудиозаписи в наушниках. Позднее появились плееры с возможностью записи.
Цифровое нашествие
Стремительное развитие в конце 70-х годов ХХ века компьютерных технологий привело к появлению возможности хранения и считывания любой информации в цифровом виде с соответствующих носителей. И здесь развитие уже цифровой аудиозаписи пошло двумя путями. Вначале появился и получил широчайшее распространение компакт-диск. Позднее, с появлением вместительных жестких дисков, в массы пошли программы-плееры, которые воспроизводили сжатые аудиозаписи. В итоге, развитие флэш-технологий в начале ХХI века привело к тому, что уже компакт-диски (имеется в виду формат Audio-CD) оказались под угрозой забвения, как это произошло с пластинками и кассетами.
Однако вернемся в 1979 год, когда компании Philips и Sony "сообразили" на двоих производство лазерных дисков. Sony, кстати, привнесла свой метод кодирования сигнала - PCM (Pulse Code Modulation) который использовался в цифровых магнитофонах. Последние обозначались аббревиатурой DAT (Digital Audio Tape) и применялись для профессиональной студийной звукозаписи. Массовое производство компакт-дисков стартовало в 1982 году в ФРГ. Постепенно оптические диски перестают быть исключительно носителями аудиозаписей. Появляются CD-ROM, а затем CD-R и CD-RW, где уже можно было хранить любую цифровую информацию. На CD-R ее можно было записывать однократно, а на CD-RW - записывать и многократно перезаписывать с помощью соответствующих приводов. Информация на компакт-диске записывается в виде спиральной дорожки из "питов" (углублений), выдавленных на поликарбонатной подложке. Считывание/запись данных осуществляется с помощью лазерного луча. Алгоритмы сжатия информации помогли существенно уменьшить размер цифровых аудиофайлов без особых потерь для человеческого слухового восприятия. Наибольшее распространение получил формат МР3, и теперь МР3-плеерами именуют все компактные проигрыватели цифровой музыки, хотя они, безусловно, поддерживают и другие форматы, в частности, тоже довольно популярные WMA и OGG. Формат MP3 (сокращение от англ. MPEG-1/2/2.5 Layer 3) также поддерживается любыми современными моделями музыкальных центров и DVD-плееров. В нем применен алгоритм сжатия с потерями, которые несущественны для восприятия ухом человека. Размер MP3-файла со средним битрейтом 128 кбит/с по размеру примерно равен 1/10 от оригинального файла формата Audio-CD. Формат MP3 был разработан рабочей группой института Фраунгофера, руководимой Карлхайнцем Бранденбургом (Karlheinz Brandenburg) в сотрудничестве с AT&T Bell Labs и Thomson. В основу MP3 положили экспериментальный кодек ASPEC (Adaptive Spectral Perceptual Entropy Coding). Программа L3Enc стала первым кодировщиком в формат MP3 (выпущена летом 1994 года), а первым программным MP3-плеером - Winplay3 (1995 год).
И все-таки они вертятся…
Возможность закачки на компьютер либо плеер очень большого количества цифровых треков, их быстрая сортировка, удаление и повторная запись сделали сжатую цифровую музыку массовым явлением, бороться с которым не под силу даже гигантам звуковой индустрии, не первый год терпящим убытки от падения спроса на Audio-CD. И все же, несмотря на то, что бобины и кассеты уже стали достоянием прошлого, будущее оптических дисков как носителей выглядит крайне перспективным. Да, в корне изменились технологии, но диски и сегодня, как и более ста лет назад, крутятся для того, чтобы порадовать людей очередным музыкальным творением. Принцип спиральной записи отлично действует и поныне.
До появления портативных источников воспроизведения звука, цифрового сигнала и музыки, какой мы ее представляем сегодня, звукозапись прошла долгую и увлекательную историю развития. Сегодня мы поговорим о том, как всего за 100 с небольшим лет человек перевернул понимание звукозаписи: от громоздких архаичных фонографов до современных ультракомпактных плееров.
Природа человека такова, что он попросту не представляет жизни без звуков, гармонии и музыкальных инструментов. На протяжение нескольких тысячелетий музыканты оттачивали свое мастерство в игре на лире, варгане, лютне или цистре. Но для того, чтобы усладить слух высокопоставленных господ всегда требовалось присутствие труппы музыкантов. Так возникла необходимость записать музыку с возможностью ее дальнейшего воспроизведения без участия человека.
Вплоть до XIX века именно изобретения братьев Бану Муса остается единственным доступным способом программируемой звукозаписи. Продемонстрированный в XIII веке механический карильон, использующий тот же принцип что орган Бану Муса, но с установленными колоколами, был очень скоро забыт.
Пока из окон и домов жителей Франции продолжали доноситься металлические звуки музыкальных шкатулок, ящиков и табакерок, Эдуард Леон Скотт де Мартенвиль продолжал работу над первым звукозаписывающим устройством. 25 марта 1857 года правительство Франции регистрирует патент, получивший название «фоноавтографа».
Принцип работы фоноавтографа заключался в записи звуковой волны, посредством улавливания вибраций через специальный акустический рупор, на конце которого располагалась игла. Под действием звука игла начинала вибрировать, рисуя прерывистую волну на вращаемом стеклянном валике, поверхность которого покрыта либо бумагой, либо копотью. Увы, изобретение Эдуарда Скотта не умело воспроизводить записанный фрагмент. Семь лет назад в парижском архиве был найден 10-секундный отрывок записи народной песни «Лунный свет», исполненной самим изобретателем 9 апреля 1860 года.
Записанный звук впервые можно было воспроизвести, используя то же устройство, на котором и производилась сама запись. Увы, механической энергии было недостаточно для получения номинального уровня громкости.
Фонограф Эдисона сумел перевернуть тогдашний мир с ног на голову: сотни изобретателей стали экспериментировать с использованием различных материалов для покрытия цилиндра-носителя, а в 1906 году состоялся первый публичный концерт-прослушивание. Фонографу Эдисона аплодировал переполненный зал. В 1912 году мир увидел дисковый фонограф, в котором вместо привычного воскового валика стал использоваться диск, значительно упростивший конструкцию.
В качестве альтернативы восковому барабану Берлинер предпочел более прочный целлулоид. В 1887 году пластинки изготавливают из шпата, сажи и шеллака. Принцип записи оставался прежним: рупор, звук, колебания иглы и равномерное вращение диска-пластинки.
Научно-технический прогресс не стоял на месте и с появлением электричества эволюция звукозаписи начала свое стремительное развитие. В 1925 году начинается эра звукозаписи с использованием микрофона, электродвигателя (взамен пружинному механизму) для вращения пластинки и, сначала пьезоэлектрический, а затем более совершенный магнитный звукосниматель.
Вопрос длительности звукозаписи был впервые решен советским изобретателем Александром Шориным, который в 1930 году предложил в качестве оперативной записи использовать кинопленку, проходящую через пишущий электрический узел с постоянной скоростью. Устройство получило название шоринофона, но качество записи оставалось пригодным исключительно для дальнейшего воспроизведения голоса. Но на 20 метровой киноленте теперь можно было разместить 1 час записи.
Последним отголоском электромеханической записи стала так называемая «говорящая бумага», предложенная в 1931 году советским инженером Скворцовым. Звуковые колебания записывались на обычную бумагу с помощью пера, рисующего черными чернилами. Такую бумаги можно было легко скопировать и передать.
История развития магнитной звукозаписи практически все время шла параллельно механическим способам записи, но оставалась в тени вплоть до 1932 года. Еще в конце XIX века, вдохновленный изобретением Эдисона американский инженер Оберлин Смит занялся изучением вопроса звукозаписи. В 1888 году выходит статья, посвященная использованию явления магнетизма при звукозаписи. Датский инженер Вальдемар Поульсен, после десяти лет экспериментов в 1898 году получает патент на использование стальной проволоки в качестве звуконосителя.
1928 год, немецкий инженер Фриц Пфлеймер получает патент на использование магнитного порошка с целью напыления на бумагу и дальнейшим использованием для магнитной записи. Увы, через 8 лет Национальный суд Германии признает патента Пфлеймера плагиатом на принципы звукозаписи, изложенные еще в 1898 году Вальдемаром Поульсеном. В дальнейшую эволюцию магнитной записи вмешивается компания AEG, выпустившая в середине 1932 года прибор Магнетофон-К1.
Применяя в качестве покрытия пленки оксид железа, компания BASF производит настоящую революцию в мире звукозаписи. Использование подмагничивание переменным током, инженеры получают совершенно новое качество звучания: сниженное до 60 дБ соотношение сигнала/шума и преодоление верхней планки звукочастотности в 10 кГц.
Начиная с 1930 и вплоть до 1970 года мировой рынок представлен катушечными магнитофонами самых различных форм-факторов и с самыми различными возможностями. Магнитная лента открывает творческие двери перед тысячами продюсеров, инженеров и композиторов, которые получили возможность экспериментировать со звукозаписью не в промышленных масштабах, а прямо в собственной квартире.
Уже через год в Ганновере запускается серийное производство компактных кассет. В 1965 году компания Philips инициирует производство музыкальных кассет, а в сентябре 1966 года на территории США в продажу поступают первые отголоски двухгодичных промышленных экспериментов компании. Малонадежность конструкции и сложности, которые возникали с записью музыки, вынуждают производителей к дальнейшим поискам эталонного носителя информации. И поиски удачно окончились для компании Advent Corporation, представившей в 1971 году кассету на основе магнитной ленты, при производстве которой использовался оксид хрома.
Идеи звукозаписи, заложенные еще в конце XIX века Томасом Эдисоном, во второй половине XX века привели к использованию лазерного луча. В основу оптической звукозаписи лег принцип образования на компакт-диске спиральных дорожек, состоящих из гладких участков и впадин-питов. Лазерная эра позволила представить звуковую волну в сложную комбинацию нулей (гладких участков) и единиц (питов).
В марте 1979 года компания Philips демонстрирует первый прототип компакт-диска, а уже через неделю нидерландский концерн заключает соглашение с японской фирмой Sony, утвердив новый стандарт аудиодисков. В 1982 году Philips презентует первый проигрыватель компакт-дисков, по качеству воспроизведения превзошедший все доселе представленные носители.
До СССР CD-диски доедут лишь спустя 7 лет после принятия формата. В 1989 году на прилавках советских магазинов появится «Стихира к тысячелетию Крещения Руси» Родиона Щедрина, а из под полы можно было достать диск коллектива Roxette, выпущенный тиражом всего в 180 экземпляров.
Несмотря на универсальность и удобство использования компакт-дисков, данный носитель имеет внушительный перечень недостатков. Одним из главных является их чрезмерная хрупкость и необходимость бережного обращения. Время записи CD-носителя также существенно ограничено и индустрия начала искать альтернативный вариант.
Появление на рынке магнитооптического минидиска так и осталось незамеченным рядовыми почитателями музыки. MiniDisk, разработанный компанией Sony еще в 1992 году, так и остался достоянием звукорежиссеров, исполнителей и людей, напрямую связанных со сценой.
При записи минидиска используется магнитооптическая головка и лазерный луч, прорезающий на высокой температуре участки с магнитооптическим слоем. Одновременно с этим изменяется при помощи электромагнитного импульса изменяется намагниченность слоя с проявлением тех же питов (пробоин), что и при записи CD-диска. Главным преимуществом минидиска перед традиционным CD является его улучшенная защищенность и более длительный срок эксплуатации.
Так или иначе, совместить занятия спортом и прослушивание компакт или минидиска скорее подходит исключительно для более стационарного использования. Даже с портативным CD-проигрывателем представить себе активное занятие спортом на природе не представляется возможным. И решением этой проблемы инженеры начали заниматься еще в начале 90-х годов прошлого века.
Спустя два года, за нарушение авторских прав со стороны музыкальной индустрии сервис был закрыт, но механизм был запущен и эра цифровой музыки продолжала развиваться уже бесконтрольно: сотни пиринговых сетей, регулировать работу которых стало настоящей головной болью для правительства.
В 1997 году на рынок выходит первый программный плеер Winamp, разработкой которого занималась компания Nullsoft.
Появление кодека mp3 и дальнейшая его поддержка со стороны производителей CD-плееров ведет к постепенному снижению продаж CD-дисков. Выбирая между качеством звучания (которое реально ощущал лишь небольшой процент потребителей) и максимально возможным количеством композиций, которые можно записать на одну CD-болванку (в среднем, разница составляет около 6-7 раз), слушатель выбирал последнее.
Первым mp3-проигрывателем стал миниатюрный MPMan, выпущенный южнокорейской компанией SaeHan в марте 1998 года. MPMan был представлен в двух версиях: с 32 и 64 мегабайтами встроенной памяти, ценник на модель стартовал от $400.
В 2003 году на рынок врывается компания Apple, предложившая распространение легальных цифровых копий композиций посредством магазина iTunes Store. Общая база композиций в онлайн-магазине на момент презентации составляла свыше 200 000 треков. Сегодня эта цифра перевелила за отметку в 20 млн. Подписав соглашения с такими лидерами звукозаписывающей индустрии, как: BMG, Sony Music Entertainment, Warner, Universal и EMI, компания Apple открыла совершенно новую страницу в истории звукозаписи, которую мы продолжаем создавать и сегодня.
Конкурс
Прародитель этого прибора, как и то изобретение, о котором мы говорим, прошел всю эволюцию звукозаписи и неоднократно подвергался запрету со стороны управленческих структур. Он упоминается в дневниках однофамильца главного героя фильма «Отпетые мошенники», которого разыскивал дворецкий. С появлением этого прибора связана также и страна, которая сегодня воспринимается как гарант точности и залога успешных инвестиций. Назовите точное название прибора и напишите несколько слов о его развитии.
Правильный ответ: В дневниках Шаффхаузена, описывающих события весны 1965 года, действительно упоминается этот прибор, который был произведен в Швейцарии (страна, связанная с точностью и гарантом успешных инвестиций) в 1936 году и представляет собой ничто иное, как автоответчик.
Цитата из книги «Эрнест Верней и Эмиль Шаффхаузен»:
Ответ: ИПСОФОН.
Победителей нет :) Большинство подумали, что это диктофон.
(3 голосов, общий рейтинг: 5.00 из 5)
Попробуйте в наше время приступить к записи альбома без компьютера. Кто-то сейчас сразу же скажет: «Ничего страшного, раньше же писали отличные альбомы без компьютеров и прочих гаджетов, так что и я смогу». Да, несомненно так оно и было, но стоит помнить, что и альтернатив раньше как таковых не было, а потому писали, как могли.
Отрицать важность технического прогресса как минимум бессмысленно. А ведь цифровые технологии уже в плотную подошли к качеству аналогово оборудования, нравится вам это или нет. Редакция нашего сайта решила устроить небольшой экскурс в историю и вспомнить, как же все начиналось более 60 лет назад.
1951 год. Первый компьютер для записи музыки
Верите вы или нет, но впервые компьютеры стали использоваться для записи музыки еще в далеком 1951 году. В Манчестерском университете были обнаружены самые первые записи, сделанные на компьютере Ferranti Mark 1. Ими стали «God Save The Queen», «Baa Baa Black Sheep» и урезанная версия «In The Mood». Революция началась!
1957 год. Макс Мэтьюз пишет музыку
Мэтьюза часто называют одним из величайших пионеров компьютерной музыки. Среди его первых достижений в этой области стало написание музыки с помощью программы. На тот момент он работал в Bell Labs в США, а результатом послужил 17-секундный аудиотрек, который был исполнен в Нью-Йорке на компьютере IBM 704.
1982 год. Commodore 64
С появлением Commodore 64 компьютерная музыка выходит на новый уровень. В компьютере был установлен звуковой чип SID (Sound Interface Device), который позволил пользователям создавать музыку. Следует отметить, что саунд, которого позволял добиться звуковой чип SID, популярен и по сей день – для Mac и PC доступны эмуляторы.
1983 год. Рождение MIDI
Создание MIDI (Musical Instrument Digital Interface) имеет неоценимое значение для всей музыкальной индустрии. Этот новый протокол позволял соединить компьютер с другим оборудованием. Если бы не MIDI, история развития компьютерных технологий в музыке была бы совершенно иной.
1985 год. Atari выпускает ST
В середине 1980-х каждый электронный музыкант хотел владеть Atari ST. Компьютер был оснащен MIDI-интерфейсом, что делало его идеальной платформой для всех, кто хотел подсоединить внешнее оборудование к своему компьютеру.
1989 год. Steinberg выпускает Cubase
Начало 1990-х годов. Появление аудиозаписи
Если раньше для написания музыки на компьютере мог использоваться только MIDI-интерфейс с подключенным внешним устройством, то теперь компьютер наконец стал полноценным аудиозаписывающим устройством. Steinberg выпускает Cubase Audio для Mac в 1991 году, а спустя 2 года улучшенную версию для Atari Falcon.
1991 год. Звуковая карта Sound Blaster Pro
В 1989 году Creative Labs (Creative Technology) выпускает первую чрезвычайно успешную звуковую карту Sound Blaster. Два года спустя выходит Pro-версия, в которой добавилась возможность стереозаписи с чистотой дискретизации 44.1 кГц. Теоретически это позволяло использовать домашний компьютер для записи файлов, качество которых было бы сопоставимо с качеством аудио CD.
1997 год. VST
С выпуском Cubase VST (Virtual Studio Technology) стало возможно не только записывать несколько звуковых дорожек на компьютер, но и обрабатывать их с помощью подключаемых эффектов. Вскоре и другие разработчики программного обеспечения начали оснащать свои продукты подобной функциональностью.
1999 год. Первые полноценные VST-плагины и VST-инструменты
Приверженность Steinberg к инновациям была продемонстрирована еще раз, когда был выпушен Cubase VST 3.7. Появилась возможность подключения программных инструментов напрямую в DAW (Digital Audio Workstation). А ведь сегодня мы уже привыкли принимать это как должное.
2000 год. Запуск первой версии Reason
В настоящее время, в дни цифровых технологий запись звука больше не является прерогативой элиты. Техника и технологии звукозаписи постепенно прогрессировали. Как же к настоящему моменту времени мы достигли совершенно иного звучания?Рассмотрим подробнее процесс изменения технологий и способов звукозаписи на протяжении пяти десятилетий. Разделим время на пять эпох.Известно, что механическая звукозапись - это первая попытка зафиксировать звук, а затем воспроизвести его. А первым прибором для записи и воспроизведения звука был фонограф, изобретённый Т. Эдисоном в 1877 году. По мнению британского звукорежиссераAndyJonesв течение первых десятилетий такое понятие как «звуковой образ » звукоинженеров интересовало в меньшей степени. В связи с очень низким качеством звучания они концентрировались на более простых и очевидных задачах, таких как передача приемлемого музыкального баланса с помощью «правильной» расстановки исполнителей вокруг приемника звука, техническое качество фонограммы с точки зрения шумов, помех, искажений. Однако с появлением стандартов стереов 1960-хгодах и HI-FI , с изобретением первых многодорожечных магнитофонов у звукорежиссеров появилась возможность вмешиваться в звучание после этапа записи, находить каждому инструменту своё место в стереобазе и т.д. Именно этот период нас интересует в большей степени.
Следующей эпохой в развитии звукозаписи были годы с 1990 по 1999. Это десятилетие прошло путь от простых секвенсоров к полномасштабным профессиональным инструментам.Уже на заре 90-х годов технологии записывающих студий начали развиваться вне аппаратных средств. В начале десятилетия основой многих записей были MIDI секвенсоры, так как компьютеры были не достаточно проверены в студиях. И настоящим прорывом стало появление первого цифрового синтезатора KorgM1 в 1988 году. Его прибытие означало начало жизни DAW , или звуковых рабочих станций. Появлялись такиеDAW, как Cubase и Notator (позже Logic), в своем первоначальном воплощении был выпущен и ProTools. В это время рождалось множество техно, хаус и другой электронной музыки.В 90-е годы активно развивается программное обеспечение. Уже в 1996 году был создан формат VST плагина.С их помощью можно было изменять даже мельчайшие детали в звуковой ткани.Во второй половине этого десятилетия активно развивалась запись на жесткий диск, которая в скором времени достигла совершенства благодаря более мощным компьютерам и DAW, таким как ProTools. Изменилось и звучание музыки. На протяжении 90-х годов шла тенденция на мощную компрессию и жесткоелимитирование звука, благодаря чему продюсеры добивались конкурентоспособности фонограммы.Именно поэтому в 90-е годы появилось такое понятие как «война громкости». Чтобы понять, что это такое, достаточно послушать любую запись 80-х или более ранних годов, например запись «Let’sDance» DavidBowie1983 года. Записи ранних годов имеют достаточно большой динамический диапазон. Музыка 90-х годов, например«Dummy» Portishead (1994год), будет звучать значительно громче. Это связано с применением большой компрессии, как при сведении, так и примастеринге . Компрессия при мастеринге могла заставить звучать трек еще громче. Отсюда появились убеждения, что более громкая музыка продается лучше, а значит, может быть конкурентоспособной. Благодаря появлению DAW, программного обеспечения для звукорежиссеров открывались новые возможности формирования звучания на протяжении десятилетия. Но эти новшества продолжали развиваться и на протяжении следующего десятилетия.
2000-2010 годы - эпоха программного обеспечения, десятилетие, в котором практически все стало возможным. В эти годы все большую известность завоевывают компьютеры. Совершенствуются возможности ProTools, Cubase, Logic, Live, FLStudio, Sonar, Reason. Зарекомендовали себя виртуальные инструменты NativeInstruments . Данные новшества позволили отойти от большого и дорогого студийного оборудования. Теперь звукорежиссеры осуществляли процесс редактирования и сведения с помощью программного обеспечения. Эта технология была относительно новым явлением, однако становилась очень популярной. Это подтверждалось удобным способом перемещения сессий с одного компьютера на другой, а так же возможностью запускать несколько проектов одновременно. Теперь музыку в цифровом виде можно создавать полностью в компьютере.Несмотря на стремительное развитие программного обеспечения, и цифровой записи в целом, существовали высказывания по поводу того, что теряется «душа» музыки при пользовании программным обеспечением. Данные мнения бытуют и в настоящее время. Многие утверждают, что запись, сделанная с помощью программного обеспечения может звучать по-разному – чисто, стерильно, а может быть похожа на старую душевную запись. Все зависит от поставленной цели.И все же, несмотря на разные убеждения, звук 2000-х годов был звуком программного обеспечения для многих людей.Конечно, за пятьдесят лет произошел большой технический прогресс всфере звукозаписи. Изменилось и само звучание музыки. Звукорежиссеры избавились от шумов и научились создавать кристально чистые записи. Наряду с этим, технический прогресс происходил и во многих других сферах деятельности.
Читайте также: