3.2.Электромеханический способ записи и воспроизведения звука

К концу 19-го столетия начался век электричества и в связи с этим велись активные поиски новых способов записи звука. В 1988 г. знаменитый русский физик А.Г. Столетов создал первый в мире фотоэлемент. Это открытие позволило русскому ученому А.Ф Викшемскому разработать аппарат для оптической записи звука на светочувствительной пленке.

Суть изобретения состоит в преобразовании звуковых колебаний в электрические, а затем элетрические – в переменные световые. При освещении таким модулированным светом фотобумаги получается фотографическая фонограмма. Затем был найден способ воспроизведения звука с фото-фонограммы. Его предложил в 1900 г. Русский инженер И.Л. Поляков.

В 1928 г. русские ученые П.Г. Тагор и А.Ф. Шорин разработали фотографический способ записи звука на кинопленке. Это изобретение способствовало созданию и развитию звукового кино.

Механический способ записи звука несовершенен. Поэтому он очень скоро был вытеснен электромеханическим способом. Его применяют при изготовлении грампластинок. Функциональная схема этого способа записи звука приведена на рисунке 8

1 – микрофон (МС);

2 – УНЧ;

3 – рекодер;

4 – пластиковый диск.

Рис.8

Процесс записи происходит так. На МС 1 (он преобразует колебания давления на него воздуха) действуют звуковые волны, которые передаются на усилитель низкой частоты (УНЧ) 2. Усиленные электрические колебания подаются на рекордер 3 (от английского recoder – записывать), сапфировый или алмазный резец которого вырезает или выдавливает на вращающемся восковом или лаковом диске 4 соответствующую канавку –фонограмму.

Р екордер – это устройство, превращающее электрические колебания звуковой частоты с выхода УНЧ 2, в механические колебания резца.

Схемотехническое устройство электромагнитного рекордера приведено на рисунке 9

Рис. 9.

1 – постоянный магнит;

2 – демпфер; (нем. Dempfer – глушитель), устройство для предотвращения и ослабевания вредных механических колебаний;

3 – якорь;

4 – полюсные наконечники;

5 – катушка;

6 – резец.

В процессе записи звука с выхода УНЧ переменный ток звуковой частоты проходит через катушку 5. Вследствие взаимодействия этого тока и магнитного поля якорь рекордера вместе с резцом приходит в колебания, соответствующие звуковым.

Так как при записи звука резец устанавливают на вращающийся с постоянной скоростью диск, покрытый воском или специальными составами лака, то на диске вырезается, или выдавливается звуковая бороздка. Она имеет вид спирали сложной конфигурации, закручивающейся от внешнего края диска к центру.

Чтобы получить множество копий такой фонограммы, с дисков снимают (делают) матрицы, которые затем используются для штампования копий. Процесс этот сложен, рассматривать его не будем.

Воспроизведение грамзаписи осуществляется только электромеханическим способом. Для этого используют электромагнитные и электрические звукосниматели. В этих звукоснимателях (адаптерах) механические колебания преобразуются в переменный электрический ток соответствующей частоты. То есть происходит обратный процесс относительно записи звука.

Электромагнитный звукосниматель устроен аналогично рекордеру, поэтому его рассматривать не будем. Но рассмотрим пьезоэлектрический звукосниматель, который в свое время нашел более широкое распространение, чем электромагнитный (пьезо – с гр. давлю, сжимаю). Его устройство приведено на рисунке 10

1 – резиновая муфта;

2 – иглодержатель;

3 – игла;

4 – поводок;

5 – резиновый карман;

6 – пьезоэлемент.

Рис. 10.

Работа такого звукоснимателя основана на явлении пьезоэлектрического эффекта. Горизонтальные колебания иглы при движении ее по звуковой бороздке сообщаются через поводок 4 пьезоэлементу 6 и вызывают его изгиб. На противоположных гранях пьезоэлемента создается при этом переменная ЭДС, которая снимается посредством контактных пластин, вмонтированных в карман 5. Далее, полученное напряжение усиливается и подается на динамики (колонки), которые вновь осуществляют преобразования электрических колебаний в звуковые.