.

Как устроена грампластинка

В то время как многие пользователи уже выбросили свои грампластинки в мусорный ящик, а их проигрыватели запихнули в чулан, те пока живы и развиваются. Хотя число магазинов, торгующих грампластинками, заметно сократилось даже у нас в России (тогда как компакт-диски можно встретить чуть ли не в каждой торгующей промышленными товарами лавчонке), ведущие фирмы мира продолжают выпускать и совершенствовать проигрыватели виниловых дисков — грампластинок.

Для получения пластинок со стереофонической информацией два канала ее записываются на две стороны V-образной канавки. Высшим шиком считается прямая запись в начале созда­ния оригинала, без применения вспомогательных студий­ных магнитофонов. Увы, такие пластинки — большая редкость.

Для воспроизведения пластинок используется сдво­енный звукосниматель с одной иглой — составляющие ее колебаний от двух наклонных стенок канавки механичес­ки передаются на две системы преобразования механи­ческих колебаний в электрические. Игла имеет U-образный конец с малым радиусом закругления и располагается внутри V-образной канавки пластинки, не касаясь ее дна. Поэтому на иглу передаются лишь изменения профиля канавки. Игла выполняется из твердого малоизнашивающегося материала — обычно из корунда или алмаза. В мало-мальски качественных проигрывателях применяются только алмазные иглы со сроком службы до 500-1000 часов.

Причины долгой жизни грампластинок не только в том, что у многих меломанов и просто любителей музыки накоплены целые коллекции этих изделий, — многие находят, что звук проигрываемой пластинки мягче, есте­ственнее и теплее, чем у цифровых систем. И с этим нельзя не согласиться. Даже собственные шумы пластинок стали настолько привычными, что разработчики проигрывателей компакт-дисков вынуждены создавать в паузах слабый шум.

Грампластинка (чаще просто пластинка) — аналоговый носитель звуковой информации — диск, на одной или на обеих сторонах которого тем или иным методом нанесена непрерывная спиральная канавка (дорожка), форма которой модулирована звуковой волной.
Для «проигрывания» (воспроизведения звука) грампластинок используются специально предназначенные для этой цели аппараты: граммофоны, патефоны, в дальнейшем — электропроигрыватели и электрофоны.
При движении по дорожке грампластинки игла проигрывателя начинает вибрировать (поскольку форма дорожки неравномерна в плоскости пластинки вдоль её радиуса и перпендикулярно направлению движения иглы, и зависит от записанного сигнала). При вибрации пьезоэлектрический материал либо электромагнитная катушка звукоснимателя вырабатывает электрический сигнал, который усиливается усилителем и далее воспроизводится динамиком/динамиками, воспроизводя звук, записанный в студии звукозаписи.
Слова «грампластинка» и «грамзапись» являются сокращениями от «граммофонная пластинка» и «граммофонная запись», хотя сами граммофоны уже давно широко не используются. В конце XIX и на протяжении XX века грампластинка являлась (до вытеснения её в середине 1990-х годов компакт-диском) популярнейшим средством распространения аудиозаписей, недорогим и доступным.
Главным достоинством грампластинки являлось удобство массового тиражирования путём горячей прессовки, кроме того, грампластинки не подвержены действию электрических и магнитных полей. Недостатками грампластинки являются подверженность температурным изменениям и влажности, механическим повреждениям (появление царапин), а также неизбежный износ при постоянном использовании (снижение и потеря аудиохарактеристик). Кроме того, грампластинки обеспечивают меньший динамический диапазон, чем более современные форматы хранения звукозаписей.
Жёсткие пластинки Различные типоразмеры грампластинок: 30 см (45 об/мин), 25 см (78 об/мин) и 17,5 см (45 об/мин). У последней можно выломать центральное «яблоко», чтобы получить отверстие диаметром 38,24 мм для проигрывателей-автоматов Сам по себе термин «жёсткие» применительно к грампластинкам используется редко, потому что обычно под грампластинками, если нет уточнений, подразумеваются именно такие. Ранние грампластинки чаще всего называют «шеллачными» (по материалу изготовления), или «патефонными» (по распространённому устройству для их проигрывания). Шеллачные пластинки — толстые (до 3 мм), тяжёлые (до 220 г) и хрупкие. Прежде чем проигрывать такие пластинки на относительно современных электрофонах, необходимо убедиться, что их тонарм снабжён сменной головкой или поворотной иглой с маркировкой «78», а диск проигрывателя может вращаться на соответствующей скорости. Патефонные пластинки необязательно сделаны именно из шеллака — по мере развития технологий их стали изготавливать из синтетических смол и пластмасс. В СССР в 1950 году появились пластинки на 78 об/мин из полихлорвинила, на них делали пометки «ПХВ» и «Бесшеллачная». Последняя «бьющаяся» шеллачная грампластинка была выпущена на Апрелевском заводе в 1971 г.
Но обычно под виниловыми пластинками подразумеваются более поздние, рассчитанные на воспроизведение на электропроигрывателях, а не механических граммофонах, и на скорость вращения не выше 45 об/мин.
Гибкие пластинки Имеются редкие пластинки-приложения, которые вкладывались в компьютерные журналы в конце 1970-х годов и на которых были записаны компьютерные программы (в дальнейшем, до массового распространения дискет, для этих целей использовались компакт-кассеты). Этот стандарт пластинок назывался Floppy-ROM, на такую гибкую пластинку при скорости вращения 33⅓ об/мин вмещалось до 4 КБ данных. Гибкими пластинками также являются записи на старых рентгеновских снимках.
Также ранее выпускались гибкие пластинки-открытки. Такие сувениры отправлялись по почте и содержали помимо записи рукописные поздравления. Они встречались двух разных видов:
    Состоявшие из гибкой пластинки прямоугольной или круглой формы с односторонней записью, скреплённой с полиграфической карточкой-основой с отверстием в центре. Как и гибкие пластинки, они имели ограниченный рабочий диапазон частот и время звучания;
    Дорожки пластинки пропечатывались на лаковом слое, покрывающем фотографию или открытку. Качество звука было ещё ниже, чем на гибких грампластинках (и основанных на них открытках), долго такие пластинки не хранились из-за коробления и пересыхания лака. Зато такие пластинки могли быть записаны самим отправителем: существовали рекордеры, увидеть один из которых в работе можно в фильме «Карнавальная ночь».
Сувенирные и декоративные пластинки «Звуковой сувенир» — фотокарточка с грамзаписью. Их изготавливали в присутствии заказчика маленькие полукустарные студии звукозаписи в курортных городах СССР. Привычный цвет грампластинок — чёрный, но выпускаются и разноцветные. Существуют также грампластинки, где под прозрачным слоем с дорожками находится красочный слой, повторяющий рисунок конверта или заменяющий информацию на нём (как правило, это дорогостоящие коллекционные издания). Декоративные пластинки могут быть квадратными, шестиугольными, в виде диска для циркулярной пилы, в форме животных, птиц и т. п.
Кустарные пластинки. «Музыка на рёбрах» Грамзапись на рентгеновской плёнке
В 1950-х и 1960-х годах в СССР подпольные студии звукозаписи записывали музыкальные произведения, которые по идеологическим соображениям запрещалось распространять фирме «Мелодия», на крупноформатных рентгеновских плёнках. Отсюда пошло выражение «Джаз на костях» (также такие «самодельные» грамзаписи в обиходе назывались «рёбрами» или «записями на рёбрах»). В те годы записи многих западных певцов и музыкальных коллективов (например, группы «The Beatles)» можно было послушать только на таких подпольных пластинках. Из-за высыхания эмульсии плёнки подобные пластинки со временем скручивались, да и вообще были недолговечными.
Такой оригинальный способ звукозаписи нашёл своё отражение в искусстве, например, в песне Виктора Цоя «Когда-то ты был битником» есть слова: «Ты готов был отдать душу за рок-н-ролл, извлечённый из снимка чужой диафрагмы». Также в песне «Мой старый блюз» лидера московской акустической группы «Бедлам» (конец 1990-х — 2002 гг.) Виктора Клюева есть слова: «Пластинка „на костях“ ещё цела, но не понять уже отдельных фраз». Сам процесс записи «на костях» продемонстрирован в фильме «Стиляги» (первоначальное название — «Буги на костях») 2008 года. Как только в продаже появились доступные по цене магнитофоны, кустарная грамзапись практически исчезла.
Форматы записи
Монофонические пластинки
Исторически первыми появились пластинки с монофонической записью (один звуковой канал). Подавляющее большинство таких пластинок имело поперечную, или берлинеровскую запись, при которой игла звукоснимателя колеблется влево-вправо. Однако на заре эры грамзаписи выпускались и пластинки с глубинной («эдисоновской») записью, где игла ходила вверх-вниз. Некоторые граммофоны имели возможность поворота головки с мембраной на 90°, что позволяло им воспроизводить оба типа пластинок. Первые монофонические пластинки серийного выпуска имели скорость вращения 78 об/мин, затем появились пластинки, рассчитанные на скорости 45 и 33⅓ об/мин (для музыки) и 16⅔ и 8½ об/мин (для речи). Монофонические пластинки производства СССР маркировались знаком треугольника или квадрата. На ранних пластинках и проигрывателях величина скорости вращения писалась внутри геометрической фигуры. Иногда указывалась только скорость вращения, без маркировки.
Стереофонические пластинки В монофонических грампластинках профили левой и правой стенок V-образной звуковой дорожки не отличаются, а в стереофонических (два звуковых канала, для правого и левого уха) правая стенка дорожки промодулирована сигналом первого канала, а левая — сигналом второго канала. Стереофоническая головка звукоснимателя имеет два чувствительных элемента (пьезокристалла или электромагнитных катушки), расположенных под углом 45° к поверхности пластинки (и под 90° друг к другу) и соединённых с иглой так называемыми толкателями. Механические колебания, которые игла воспринимает от левой или правой стенки звуковой дорожки, возбуждают электрический сигнал в соответствующем ей звуковом канале проигрывателя[3]. Такая схема была теоретически обоснована английским инженером Аланом Блюмлейном ещё в 1931 г., но практическую реализацию получила только в 1958 году. Именно тогда первые стереопластинки современного образца были впервые продемонстрированы на Лондонской выставке звукозаписы­вающей аппаратуры.
Стереопроигрыватели могут воспроизводить и монофонические записи, в этом случае они воспринимают их как два одинаковых канала.
В ранних экспериментах по записи стереосигнала на одну дорожку пробовали совместить более традиционную поперечную и глубинную записи: один канал формировался на основе горизонтальных колебаний иглы, а другой — на основе вертикальных. Но при таком формате записи качество одного канала существенно уступало качеству другого, и от него быстро отказались.
Большинство стереофонических пластинок записано при частоте вращения 33⅓ об/мин при ширине звуковой дорожки 55 мкм. Ранее (особенно в ряде стран за пределами СССР) широко выпускались пластинки с частотой вращения 45 об/мин. В США были особенно популярны их компактные варианты, предназначенные для использования в музыкальных автоматах с автоматической сменой или выбором пластинки. Они были пригодны и для воспроизведения на бытовых проигрывателях. Для записи речевых программ выпускались грампластинки с частотой вращения 8⅓ об/мин и длительностью звучания одной стороны до полутора часов. Стереопластинки существуют трёх диаметров: 175, 250 и 300 мм, что обеспечивает среднюю продолжительность звучания одной стороны (при 33⅓ об/мин) 7−8, 13−15 и 20−24 минуты. Длительность звучания зависит от плотности нарезки. На одну сторону плотно нарезанной пластинки можно уместить до 30 минут музыки, но игла на таких пластинках может прыгать и вообще будет неустойчива. Также грампластинки с уплотнённой записью быстрее изнашиваются по причине более узких стенок канавок.
Квадрофонические пластинки На квадрофонических пластинках записана информация о четырёх (двух фронтальных и двух тыловых) аудиоканалах, что позволяет передать объём музыкального произведения. Данный формат получил некоторое, довольно ограниченное, распространение в 1970-х годах. Количество альбомов, выпущенных в таком формате, было весьма невелико (к примеру, была выпущена квадроверсия знаменитого альбома рок-группы Pink Floyd «Dark Side of the Moon» 1973 года), а их тиражи ограничены — это было связано с необходимостью применения для их воспроизведения малораспространённых и дорогостоящих специальных проигрывателей и усилителей на 4 канала. К 1980-м годам данное направление было свёрнуто. В СССР первый и единственный эксперимент по освоению четырёхканального звучания состоялся в 1980 году, когда был записан и выпущен альбом группы «Яблоко» под названием «Кантри-фолк-рок-группа „Яблоко“» (КА90—14435-6). Пластинка стоила дороже, чем обычная — 6 рублей (стереопластинка-гигант с эстрадной музыкой стоила тогда 2 руб. 15 коп., выпущенная по зарубежной лицензии — несколько дороже), а общий тираж составил 18 000 копий.
Изготовление Звук с помощью специальной аппаратуры преобразуется в механические колебания резца (чаще всего сапфирового), который нарезает на слое материала концентрические звуковые дорожки. На заре грамзаписи дорожки нарезались на воске, впоследствии — на фонографической фольге, покрытой нитроцеллюлозой, в дальнейшем фонографическая фольга была заменена медной фольгой. В конце 70-х годов фирмой Teldec была разработана технология DMM (Direct Metal Mastering), согласно которой дорожки формируются на тончайшем слое аморфной меди, покрывающем идеально ровную стальную подложку. Это позволило значительно повысить точность воспроизведения записанного сигнала, что привело к заметному улучшению качества звучания фонографических записей. Данная технология применяется и по сей день. С полученного таким образом диска при помощи гальванопластики в несколько последовательных этапов получают необходимое количество никелевых копий как с позитивным, так и с негативным отображением механической фонограммы. Изготовленные на последнем этапе негативные копии, которые служат основой в процессе прессования виниловых пластинок, называют матрицами; все промежуточные никелевые копии принято называть оригиналами.
Изготовление оригиналов и матриц осуществляется в гальваническом цехе. Электрохимические процессы ведутся в многокамерных гальванических установках с автоматическим ступенчатым регулированием электрического тока и времени наращивания никеля.
Детали пресс-форм изготавливаются на станках с ЧПУ и проходят высокотемпературную пайку в вакуум-печах по специальной технологии. Сами пресс-формы обеспечивают высокую равномерность температурного поля на формующих поверхностях, малую инерционность температурного режима, а значит, и высокую производительность. С помощью одной пресс-формы можно изготовить десятки тысяч грампластинок. Материал для изготовления современной грампластинки — это особая смесь на основе сополимера винил-хлорида и винилацетата (поливинилхлорида) с различными добавками, необходимыми для придания пластмассе необходимых механико-температурных свойств. Высокое качество смешения порошкообразных компонентов достигается использованием двухстадийных смесителей с горячим и холодным смешением.
В пресс-цехе в пресс подаётся разогретая порция винила с уже приклеенными сверху и снизу этикетками, которая под давлением до 100 атм растекается между двумя половинками пресс-формы и после остывания образует готовую грампластинку. Далее производится обрезка кромок диска, контроль и упаковка. Первая грампластинка, изготовленная после установки на пресс никелевых матриц, а затем каждая специально отобранная из тиража, тщательно проверяются по размерным характеристикам и прослушиваются в специально оборудованных звуковых кабинах. Во избежание коробления все отпрессованные грампластинки проходят необходимую температурную выдержку, а перед упаковкой в конверт внешний вид каждой грампластинки проверяется дополнительно.
Воспроизведение Воспроизведение виниловых пластинок имеет ряд особенностей, связанных как с физической природой этого носителя, так и с техническими особенностями воспроизведения винилового звука и его усилением. Так, например, обязательным элементом для электрофонов с магнитной головкой звукоснимателя является фонокорректор.
История Самым примитивным прообразом грампластинки можно считать музыкальную шкатулку, в которой для предварительной записи мелодии используется металлический диск, на который нанесена глубокая спиральная канавка. В определённых местах канавки делаются точечные углубления — ямки, расположение которых соответствует мелодии. При вращении диска, приводимого в движение часовым пружинным механизмом, специальная металлическая игла скользит по канавке и «считывает» последовательность нанесённых точек. Игла скреплена с мембраной, которая при каждом попадании иглы в канавку издаёт звук.
Старейшей грампластинкой в мире теперь считается звукозапись, которая была сделана в 1860 году. Исследователи из группы изучения истории звукозаписи First Sounds обнаружили её 1 марта 2008 года в парижском архиве и смогли проиграть звуковую запись народной песни, сделанную французским изобретателем Эдуаром Леоном Скоттом де Мартенвилем с помощью устройства, в 1860 году называвшегося им «фоноавтограф». Её протяжённость составляет 10 секунд и представляет собой отрывок из французской народной песни. Фоноавтограф процарапывал звуковые дорожки на листе бумаги, вычерненном дымом от масляной лампы
В 1877 году французский учёный Шарль Кро впервые научно обосновал принципы записи звука на барабан (или диск) и его последующего воспроизведения. В этом же году, а именно — в середине 1877 года, молодой американский изобретатель Томас Эдисон изобрёл и запатентовал прибор фонограф, в котором звук записывается на цилиндрическом валике, обёрнутом оловянной фольгой (или бумажной лентой, покрытой слоем воска) при помощи иглы (резца), связанной с мембраной; игла вычерчивает на поверхности фольги винтовую канавку переменной глубины. Его фонограф с восковым валиком не получил широкого распространения ввиду сложности копирования записи, быстрого изнашивания валиков и плохого качества воспроизведения.
В 1887 году американский инженер еврейского происхождения Эмиль Берлинер предложил использовать для записи носитель в форме диска. Работая над своей идеей, Берлинер сначала построил и опробовал прибор Шарля Кро, предложенный 20 лет назад, применив пластинку из цинка вместо хромовой. Эмиль Берлинер заменил валики дисками — металлическими матрицами, с которых можно было тиражировать копии. С их помощью и прессовались граммофонные пластинки. Одна матрица давала возможность напечатать целый тираж — не менее 500 пластинок, что значительно снижало расходы на изготовление, и, соответственно, на стоимость продукции. В этом состояло главное преимущество грампластинок Эмиля Берлинера по сравнению с восковыми валиками Эдисона, которые нельзя было массово тиражировать. В отличие от фонографа Эдисона, Берлинер для записи звука разработал специальный аппарат — рекордер, а для воспроизведения звука создал другой — граммофон, на который и был получен патент 26 сентября 1887 года.[7] Вместо глубинной записи Эдисона Берлинер применил поперечную, при которой игла оставляла извилистый след постоянной глубины. В XX веке мембрана была заменена микрофонами, преобразующими звуковые колебания в электрические, и электронными усилителями.
В 1892 году был разработан способ гальванического тиражирования с позитива цинкового диска, а также технология прессования грампластинок из эбонита при помощи стальной печатной матрицы. Но эбонит стоил довольно дорого и в скором времени был заменен композиционной массой на основе шеллака — воскоподобного вещества, вырабатываемого тропическими насекомыми из семейства лаковых червецов, обитающих в юго-восточной Азии. Пластинки стали качественней и дешевле, а значит, доступнее, но их главным недостатком была малая механическая прочность — по хрупкости они напоминали стекло. Шеллачные пластинки выпускались до середины XX века, пока не были вытеснены ещё более дешёвыми — из поливинилхлорида («винил») Одной из первых настоящих грампластинок была пластинка, выпущенная в 1897 году фирмой Victor в США.