История звукозаписи

4.3 Многодорожечная запись

Многодорожечная запись позволяет производить одновременную  или последовательную запись большого числа звуковых источников на отдельные  звуковые дорожки. До их появления запись производилась на разные магнитофоны, которые требовали синхронизации. Применение многодорожечных рекордеров позволило решить эту проблему и  вывести уровень звучания высококачественной звукозаписи на новый уровень.

Первые 4-х и 8-дорожечные магнитофоны появились  еще в середине 1950-х годов. Во второй половине 1960-х были представлены 16-дорожечные рекордеры, а в 1974 в Сиднее был  представлен первый 24-дорожечный магнитофон. В 1982 году Sony представила 24-дорожечный магнитофон DASH-формата.

4.4 Кассетный формат

Первый кассетный формат, использовавший ленту, склеенную в бесконечную  петлю, был запатентован в 1952 году.

Кассета с двумя сердечниками, отдаленно  напоминающая по конструкции будущую компакт-кассету, применялась в диктофоне «Диктарет» 1957 года.[4]

В 1963 году компания Philips представила новый формат кассеты для звукозаписи, вышедший на рынок под названием «компакт-кассета» (англ. Compact Cassette).[5] Опасаясь ответного хода конкурентов из Sony, Philips предпочёл отказаться от платы за лицензии на производство кассет, что и привело к массовому распространению нового формата.

В 1965 году фирма Grundig выпустила на рынок очень похожую кассету DC International и магнитофоны под нее. [6][7] Конкуренции с компакт-кассетой этот формат не выдержал и через несколько лет сошел со сцены.

Принципиальным преимуществом  компакт-кассеты перед 4- и 8-дорожечными картриджами была простота механизма магнитофона. Бытовые 8-дорожечные магнитофоны могли только воспроизводить ленты, а для записи требовались профессиональные аппараты. Поэтому, несмотря на теоретически худшее качество звучания (из-за вдвое меньшей скорости протяжки), на практике к середине 1970-х годов компакт-кассеты захватили рынок даже в США.                                                                    Массовое производство компакт-кассет впервые было организовано в Ганновере (Германии) в 1964 году.[8] В 1965 году корпорацией Philips было запущено производство музыкальных кассет (англ. Musicassettes), а в сентябре 1966 года музыкальные кассеты были представлены в США.

Первоначальное предложение компании Philips состояло из 49 наименований.[8] Компакт-кассеты того времени были предназначены для диктофонов и для использования в специальной аппаратуре (регистрирующей, управляющей станками с ЧПУ). Они совершенно не подходили для записи музыки. Кроме того, конструкция кассет ранних моделей была ненадёжной.

В 1971 году компания Advent Corporation впервые представила кассету c магнитной лентой на основе оксида хрома(IV).[9] Появление этих кассет кардинально изменило судьбу этого вида носителей аудиоинформации. Качество звука на них было намного выше. Это привело к появлению кассет с записанной на них (в фабричных условиях) музыкой (фонограммой), кроме того, кассеты начали использоваться для самостоятельной записи музыки.

5. Оптическая (фотографическая) запись

В 1904 году французский изобретатель Эжен (Юджин) Августин Ласт подготовил свой ​​первый прототип системы записи звука на кинопленку. В 1906 году он (вместе с австралийцем Хейнсом и британцем Джоном С. В. Плеттсом), подал заявку на патент, и получил патент № 18057 в 1907 году на "Процесс записи и воспроизведения одновременно движения людей или объектов и звуков, издаваемых ими", таким образом, 35-мм целлулоидная плёнка, содержала одновременно и кадр изображения и дорожку звука. В 1911 году он представил звуковой фильм в США, возможно, первый в истории показ фильма с помощью технологии оптической записи звука. [10]

В 1919 году американский изобретатель Ли де Фо́рест подал свой первый патент на процесс озвучивания фильмов, в котором усовершенствовал разработку финского изобретателя Эрика Тигерштедта и немецкой компании Tri-Ergon, и назвал этот процесс «Фонофильм Фореста». В «Фонофильме» звук записывается непосредственно на плёнку в виде параллельных линий различных оттенков серого цвета. Позже такой метод стал известен как метод «переменной плотности» в отличие от метода «переменной ширины» в системе «RCA Фотофон», разработанной в RCA. Эти линии кодируют электрические сигналы от микрофона и наносятся фотографическим способом на плёнку, а во время демонстрации фильма переводятся обратно в звуковые волны.

В ноябре 1922 года Форест организовал в Нью-Йорке свою компанию Фонофильм, но ни одна из голливудских студий не выразила никакого интереса к его изобретению. Тогда Форест создал 18 коротких звуковых фильмов, и 23 апреля 1923 года организовал их показ в театре Риволи в Нью-Йорке. Макс и Дэйв Флейшеры использовали процесс «Фонофильм» в своём музыкальном трюковом мультсериале «Вслед за грохочущим шаром», начиная с мая 1924 года. Форест работал вместе с Фриманом Оуэнсом и Теодором Кейсом, совершенствуя систему «Фонофильм». Однако, они потерпели неудачу. Кейс передал их патенты владельцу студии Fox Film Corporation Вильяму Фоксу, который затем усовершенствовал собственный процесс озвучивания «Мувитон». В сентябре 1926 г. компания Фонофильм подала документы на банкротство. Голливуд к тому времени внедрил новый метод озвучивания «Витафон», разработанный компанией Warner Brothers, и выпустил                    6 августа 1926 г. звуковой фильм «Дон-Жуан» с Джоном Бэрримором в главной роли.

В 1927 —1928 годах, Голливуд начал использовать для озвучивания фильмов системы  «Мувитон» Фокса и «Фотофон» RCA. Между тем, владелец сети кинотеатров Великобритании Шлезингер приобрёл права на «Фонофильм», и с сентября 1926 г. по май 1929 г. выпускал короткометражные музыкальные фильмы британских исполнителей.

6. Цифровая звукозапись

Первой цифровой записи предшествовали многочисленные разработки ученых из самых различных прикладных областей математики, физики, химии. В 1937 году британский ученый Alec Reeves запатентовал первое описание импульсно-кодовой модуляции.[11] В 1948 году Клод Шеннон опубликовал "Математическую теорию связи"[12], а в 1949 - "Передача данных при наличии шума", где независимо от Котельникова доказал теорему с аналогичными результатами теореме Котельникова, поэтому в западной литературе эту теорему часто называют теоремой Шеннона.[13] В 1950 Ричард Хэмминг опубликовал работу по обнаружению и исправлению ошибок[14] В 1952 Дэвид Хаффман создал алгоритм префиксного кодирования с минимальной избыточностью (известный как алгоритм или код Хаффмана)[14] В 1959 Алекс Хоквингем создал код исправления ошибок, ныне известный как Код Боуза — Чоудхури — Хоквингема[14] В 1960 сотрудниками лаборатории Линкольна Массачуссетского технологического института Ирвином Ридом и Густавом Соломоном изобретён Код Рида — Соломона[14] Только в 1967 техническим институтом исследований NHK представлен первый цифровой катушечный стереорекордер на 1-дюймовой видеоленте. В устройстве использовалась ИКМ-запись с разрядностью 12-бит и частотой дискретизации 30 кГц с применением компандера для расширения динамического диапазона[14]

7. Лазерная (оптическая) запись

При помощи лазерного луча на вращающийся  оптический диск записываются цифровые сигналы. В результате записи на диске  образуется спиральная дорожка, состоящая  из впадин (питов) и гладких участков. В режиме воспроизведения лазерный луч, сфокусированный на дорожку, перемещается по поверхности вращающегося оптического диска и считывает записанную информацию. При этом впадины считываются как нули, а ровно отражающие свет участки - как единицы. Такой метод записи обеспечивает практически полное отсутствие помех и высокое качество звучания. По сравнению с механической и магнитной звукозаписью оптический диск имеет целый ряд преимуществ - очень высокую плотность записи и полное отсутствие механического контакта между носителем и считывающим устройством в процессе записи и воспроизведения.[15]

7.1 Звуковой компакт-диск

В марте 1979 года на пресс-конференции  компания Philips продемонстрировала качество звука прототипа системы компакт-диск. Через неделю в Японии заключило соглашение с фирмой Sony по созданию стандарта на аудиодиск. В 1980 году Philips и Sony после некоторых доработок выпускают их Red Book (красную книгу), которая была положена в основу стандарта на звуковой компакт-диск. В апреле 1982 года Philips представил свой первый компакт-диск проигрыватель. В этом же году на заводе в Германии началось массовое производство компакт-дисков. Совершенно новый носитель информации, заменивший грампластинки, стал основой для будущих поколений оптических дисков, применяемых не только для хранения звукозаписей, но и для видео, медиаинформации и в компьютерных системах.

7.2 DVD-Audio

В январе 1998 года рабочей группой  DVD Forum's Working Group 4 (WG4) был представлен проект стандарта DVD-Audio, а в июле уже была представлена версия 0.9. Стандарт был разработан специально для высококачественного воспроизведения звуковой информации. Диск формата DVD-Audio позволяет записывать фонограммы с различным числом звуковых каналов (от моно до 5.1). Окончательная спецификация DVD-Audio 1.0 (без защиты от копирования) была утверждена в феврале 1999 года и представлена в марте. Выпуск, запланированный на октябрь 1999 года, задерживался до середины 2000-го из-за затянувшегося процесса выбора защиты от копирования (шифрование и водяные знаки). В конце 1999 года компания Pioneer выпустила в Японии первый DVD-Audio проигрыватель (без защиты от копирования). В июле 2000 года компания Matsushita выпустила универсальные DVD-Audio/DVD-Video проигрыватели под торговыми марками Panasonic и Technics. Pioneer, JVC, Yamaha и другие производители выпустили свои DVD-Audio проигрыватели в конце 2000-го – начале 2001 года.[16]

7.3 Super Audio CD

В 1998 году компании Sony и Philips начинают продвигать на рынок альтернативный - Super Audio CD . Двухслойный SACD совмещает два формата на одном диске. Аудиоданные высокого качества хранятся на слое высокой плотности, занимающем объем 4,7 ГБ. Благодаря схеме компрессии без потерь Direct Stream Transfer, разработанной Philips, что позволяет хранить до 74 минут стереофонического и столько же многоканального (до шести каналов) DSD-материала одновременно. Уровень высокой плотности, эквивалентный Уровню 0 DVD, считывается лазером с длиной волны 650 нм, при этом он прозрачен для лазера стандартного CD с длиной волны 780 нм. Проходя сквозь слой высокой плотности, лазер CD считывает данные Red Book, расположенные внутри диска, на том же фокусном расстоянии, что и у стандартного CD. Этот слой содержит CD-версию (16 бит/44,1 кГц) того же аудиоматериала, что и слой SACD. Поэтому SACD будет воспроизводиться не только на SACD-плеерах, но и - с качеством звучания компакт-диска - на любом из стандартном CD-плеере. [17]

8. Магнитооптическая запись

Запись ведется при помощи магнитной  головки и лазерного луча на специальный  магнитооптический слой диска. Излучение  лазера разогревает участок дорожки  выше температуры точки Кюри 121°C, после чего электромагнитный импульс изменяет намагниченность, создавая отпечатки, эквивалентные питам на оптических дисках. Считывание осуществляется тем же самым лазером, но на меньшей мощности, недостаточной для разогрева диска: поляризованный лазерный луч проходит сквозь материал диска, отражается от подложки, проходит сквозь оптическую систему и попадает на датчик. При этом в зависимости от намагниченности изменяется плоскость поляризации луча лазера (эффект Керра, открыт в 1875 году) что и определяется датчиком.

8.1 Минидиск

Минидиск был разработан и впервые представлен компанией Sony 12 января 1992 года. Позиционировался как замена компакт-кассетам, к тому времени уже полностью изжившим себя.

 

8.2 Hi-MD

В январе 2004 года, Sony анонсировала формат медианосителя Hi-MD, как дальнейшее развитие формата MiniDisc. Новый диск вмещал уже один Гигабайт данных и мог исользоваться не только для звукозаписи, но и для хранения документов, видео и фотографии. Появилась возможность выбирать из трех режимов записи: высококачественного (PCM mode), позволяющего записывать 94 минуты (1 час 34 мин) звуковых данных CD-качества, 7 часов в стандартном режиме записи (Hi-SP) со сжатием ATRAC, и низкокачественного режима (Hi-LP) с записью на 34 часа, помещенной на одном диске.

9. Запись звука на электронные носители

Запись звуковых данных в виде файлов на различные носители при помощи персонального компьютера появилась  еще в начале 1990-х годов. Однако, большой объём данных и маленький размер доступных устройств хранения информации не позволяло использовать этот вид записи в полной мере. Развитие алгоритмов кодирования и сжатия звуковой информации дало толчок широкому распространению цифровых форматов аудиофайлов. Основным отличием от всех существовавших до этого методов хранения звукозаписей стало отсутствие ограничения на обязательное соответствие аудиоформата формату носителя. Записанный однажды аудиофайл может быть сохранен и скопирован на множество различных носителей, таких как жесткие диски, записываемые и перезаписываемые оптические диски, флеш-карты, твердотельные накопители. Наибольшей популярностью среди массового потребителя стал пользоваться аудиоформат сжатия MPEG-1 Аудио Уровень 3 или просто mp3.

9.1 Аудиоформат mp3

В 1995 году исследователи из института  Фраунгофера представили новый  формат для сжатия звуковых данных стандарта ISO 11172—3 «MPEG 1 Audio Layer 3», чаще называемом mp3. В конце 90-х годов аудиоформат начал набирать популярность, так как позволял сохранять музыку приемлемого качества в небольшие по объему данных файлы. Но самым главным толчком к развитию формата стал Интернет. Возможность скачивать аудиофайлы, а не покупать дорогостоящие компакт-диски, очень быстро нашла своих сторонников. Для обмена музыкальными файлами с другими людьми Шоном Паркером была создана файлообменная пиринговая сеть Napster, действовавшая в период с июня 1999 года[18] по июль 2001 годa. Это привело к обвинениям в нарушении авторских прав со стороны музыкальной индустрии. Несмотря на то, что сервис был остановлен по решению суда, он привел к появлению децентрализованных peer-to-peer сетей, контролировать которые гораздо сложнее. Также развитию формата помогли выпущенный в 1997 году компанией Nullsoft программный плеер Winamp, а также первый аппаратный цифровой mp3-плеер MPMan, выпущенный в 1998 году.