Nagrywanie i odtwarzanie dźwięku

Technologia

Cylinder analogowy

Pierwsze urządzenia do nagrywania dźwięku były mechaniczne, a nie elektryczne. Fonograf został wynaleziony przez Thomasa Alvę Edisona w 1877 roku. Fonografy mają wirujący cylinder pokryty miękkim materiałem, takim jak folia cynowa, ołów, wosk lub bursztyn. Fale dźwiękowe wstrząsają małą igłą, której ruch przenosi fale. Gdy cylinder się obraca, igła odwzorowuje ruch fal dźwiękowych w miękkiej powłoce. W ten sposób cylinder stał się zapisem dźwięku, który znajdował się w igle.

Nagranie to jest odtwarzane poprzez przeciągnięcie innej igły przez rowek w cylindrze. W ten sposób odtwarza się małe drgania w igle odtwarzającej. Wibracje te można wzmocnić (uczynić głośniejszymi), aby uzyskać głośniejszy, bardziej słyszalny dźwięk.

Fonograf był przydatny do wykonywania pojedynczych nagrań, ale jego dużą wadą była trudność w wykonywaniu kopii cylindrów.

Dysk analogowy

Problem kopiowania nagrań został rozwiązany wraz z wynalezieniem gramofonu (zwanego również fonografem w amerykańskim języku angielskim) około 1888 roku. Gramofon działa podobnie jak fonograf, ale zamiast cylindra, rowki igły są wytrawione w płycie dyskowej, która obraca się na wirującym stole. Ponieważ nośnik był płaski, kopiowanie nagrań było znacznie prostsze. Wyciskanie oryginalnego nagrania na płytę szelakową tworzyło negatywową matrycę, na której rowki były wypukłościami na powierzchni, a nie były wydrapane w powierzchni. Z matrycy tej można było wykonać wiele kopii w odwrotnym procesie.

Pierwsze płyty były wykonane głównie z gumy lub szelaku, ale późniejsze płyty były wykonane z winylu.

Pierwotnie płyty obracały się z prędkością 78 obrotów na minutę, czyli 78 obr/min. W miarę doskonalenia technologii płyty mogły obracać się wolniej, ale nadal lepiej odtwarzać dźwięk i grać przez dłuższy czas. W połowie XX wieku rozpowszechniły się płyty 45 obr/min, a pod koniec XIX wieku większość płyt miała prędkość 33 obr/min.

Taśma

W późnych latach 30. pojawił się magnetofon. Taśmy magnetofonowe wykorzystują jako nośnik taśmę magnetyczną, a głowica nagrywająca zapisuje dźwięk na taśmie. Fale dźwiękowe są przekształcane w sygnał elektryczny wewnątrz magnetofonu. Sygnał ten trafia do głowicy, gdzie zmienia polaryzację bardzo małych magnesów. Taśma przesuwa się obok głowicy ze stałą prędkością, a jej cząsteczki magnetyczne są układane przez magnesy we wzór, który reprezentuje falę dźwiękową. Te magnetyczne wzory są podobne do małych rowków w cylindrze lub na płycie, ponieważ reprezentują energię drgań fal dźwiękowych.

Kiedy taśma jest odtwarzana, przechodzi obok głowicy odtwarzającej, która odczytuje wzory magnetyczne z taśmy i przetwarza je z powrotem na sygnał elektryczny. Sygnał elektryczny może być następnie przetworzony na fale dźwiękowe lub skopiowany do innego rodzaju urządzenia przetwarzającego dźwięk.

Taśma magnetyczna jest podzielona na kilka ścieżek. Każda ścieżka wykorzystuje część szerokości taśmy i może przechowywać zupełnie inne nagranie, które może być odtwarzane w tym samym czasie, co pozostałe ścieżki. Taśma dwutorowa ma jedną ścieżkę na połowie taśmy i inną ścieżkę na drugiej połowie. Taśma czterościeżkowa ma cztery ścieżki leżące obok siebie, jak autostrada z czterema pasami ruchu. Większość dzisiejszych nagrań magnetofonowych jest stereofoniczna (lub stereofoniczna), co oznacza, że mają one dwie ścieżki, które mają być odtwarzane razem. Zazwyczaj jedna z nich jest odtwarzana po lewej stronie słuchacza, a druga po prawej, aby dopasować się do obojga uszu słuchacza.

Wczesne taśmy były nawijane płasko na szpulę zapisującą i przenoszone na szpulę odbierającą w trakcie nagrywania lub odtwarzania. Po nagraniu lub odtworzeniu, były one przewijane tak, że były przechowywane tylko na szpuli nośnej. Ten rodzaj systemu jest dziś zwykle nazywany systemem reel to reel. Jest on nadal używany do profesjonalnego nagrywania i odtwarzania, ale do użytku domowego szpule zostały w większości zastąpione innymi rodzajami taśmy w latach 70-tych. Kasety są małymi kasetami zawierającymi w środku dwie szpule. Kasety przesuwają czterościeżkową taśmę w jednym z dwóch kierunków, odpowiadających ich etykietom strony A i strony B. Bęben po lewej stronie zawiera taśmę nieodtworzoną lub nienagraną, a bęben po prawej stronie zawiera taśmę, która już przeszła przez głowicę nagrywającą lub odtwarzającą. Po odwróceniu kasety taśma nadal przesuwa się z lewej strony na prawą, ale w rzeczywistości jest to kierunek przeciwny. Nagranie "strona A" odtwarza dwie ścieżki jako stereo, a nagranie "strona B" odtwarza dwie pozostałe.

Taśmy ośmiościeżkowe były popularne przez pewien czas w latach 70. i 80. Taśmy ośmiośladowe działają podobnie jak kasety, ale taśma jest pętlą: powtarza się po odtworzeniu jej do końca. Ponieważ taśma ma osiem ścieżek, do wyboru są cztery programy, każdy w stereo. Ośmioślady nie są już zbyt popularne, ale nadal można je znaleźć w kolekcjach hobbystów.

Profesjonalne systemy magnetofonowe mogą mieć nawet więcej ścieżek, lub mogą używać ich w inny sposób. Zazwyczaj taki system jest zaprojektowany tak, aby umożliwić komuś miksowanie ścieżek w inny sposób niż zostały one oryginalnie nagrane. Istnieje jednak rodzaj nagrania zwany kwadrofonicznym, który wykorzystuje czterościeżkową taśmę do odtwarzania czterech różnych ścieżek w tym samym czasie. Dobre nagranie kwadrofoniczne może brzmieć o wiele bardziej "prawdziwie" niż nagrania stereofoniczne lub monofoniczne.

Cyfrowa taśma audio

Technologia zapisu na taśmie była wykorzystywana od wczesnych dni informatyki do przechowywania informacji cyfrowych. Wraz z rozwojem technologii komputerowej rozwijała się również technologia taśm magnetycznych. W latach 80. pojawiła się technologia Digital Audio Tape (DAT). DAT została zaprojektowana tak, aby działać podobnie jak kaseta, z tą różnicą, że wzory magnetyczne DAT reprezentują dane cyfrowe, a nie wibracje dźwiękowe. Te dane cyfrowe to cyfrowy zapis dźwięku, który może być kopiowany i odtwarzany przez wiele różnych systemów komputerowych. Przejście na technologię cyfrową oddala nośnik o jeden krok od oryginalnego dźwięku. Zamiast być nośnikiem dźwięku, DAT jest nośnikiem danych, a dane są nośnikiem dźwięku. Jest to bardziej skomplikowane technicznie, ale również bardziej elastyczne. DAT był używany do wielu rodzajów zapisu danych, oprócz dźwięku.

Płyta kompaktowa

Nośnik CD (compact disc) został opracowany w latach 80. jako nowy sposób wprowadzania na rynek cyfrowych nagrań muzycznych. Z wyjątkiem wprowadzenia CD-ROM i kilku rodzajów nagrywalnych płyt CD, płyta CD nie zmieniła się zbytnio od tamtego czasu. Podobnie jak DAT, jest to raczej nośnik danych niż sposób bezpośredniego zapisu wibracji. Została wprowadzona w celu dostarczania muzyki w sposób, który jest tani dla producentów, ale stosunkowo wysokiej jakości, ale od tego czasu została przystosowana do spełniania wielu potrzeb związanych z przechowywaniem danych. Podobnie jak DAT, CD wymaga technologii komputerowej do nagrywania i odtwarzania.

W latach 90. płyty CD zastąpiły kasety i płyty gramofonowe jako główny rodzaj komercyjnych nośników muzyki. Dziś, choć płyty CD są nadal bardzo popularne, szybko rośnie popularność cyfrowych nagrań "online", takich jak MP3.

Typowa kaseta kompaktowa

Techniki

Najwcześniejsze metody rejestracji dźwięku polegały na nagrywaniu na żywo występu bezpośrednio na nośnik zapisu. Był to proces całkowicie mechaniczny, często nazywany "nagraniem akustycznym". Dźwięk wykonawców był przechwytywany przez membranę z połączoną z nią igłą tnącą. Igła wykonywała rowki w nośniku zapisu.

Aby proces ten był jak najbardziej efektywny, membranę umieszczano na wierzchołku stożka, a wykonawcy tłoczyli się na jego drugim końcu. Jeśli któryś z wykonawców był zbyt głośny, musiał się odsunąć od ujścia stożka, aby nie zagłuszyć pozostałych wykonawców. W wyniku tego, we wczesnych nagraniach jazzowych zamiast bębna basowego używano klocka drewna.

Wprowadzenie zapisu elektrycznego umożliwiło wykorzystanie mikrofonów do uchwycenia dźwięku występu. Wiodące wytwórnie płytowe przestawiły się na proces nagrywania za pomocą mikrofonu elektrycznego w 1925 roku, a większość innych firm płytowych poszła w ich ślady do końca dekady. Nagrywanie elektryczne zwiększyło elastyczność i jakość dźwięku. Jednak raz wykonane nagranie wciąż było przycinane do nośnika, więc jeśli popełniono błąd, nagranie było bezużyteczne.

Nagrywanie elektryczne umożliwiło nagranie jednej części na płytę, a następnie odtwarzanie jej podczas odtwarzania innej części, nagrywając obie części na drugą płytę. Nazywa się to over-dubbingiem. Pierwsze komercyjnie wydane płyty wykorzystujące over-dubbing zostały wydane przez Victor Talking Machine Company w późnych latach dwudziestych. Jednakże overdubbing miał ograniczone zastosowanie do czasu wprowadzenia analogowej taśmy audio. Wykorzystanie overdubbingu taśmowego zostało zapoczątkowane przez Les Paula i jest nazywane nagrywaniem "dźwięk na dźwięk". W ten sposób występy mogły być budowane z biegiem czasu.

Analogowy magnetofon umożliwił kasowanie lub nagrywanie poprzedniego nagrania, dzięki czemu można było naprawić błędy. Kolejną zaletą nagrywania na taśmę jest możliwość cięcia taśmy i łączenia jej z powrotem. Dzięki temu nagranie może być edytowane. Fragmenty nagrania można usunąć lub zmienić ich kolejność. Patrz: Edycja dźwięku

Wprowadzenie instrumentów elektronicznych (zwłaszcza keyboardów i syntezatorów), efektów i innych instrumentów doprowadziło do wzrostu znaczenia MIDI w nagrywaniu. Na przykład, używając MIDI timecode, możliwe jest "wyzwalanie" różnych urządzeń bez bezpośredniej ingerencji człowieka w czasie nagrywania.

W ostatnich czasach coraz większą rolę w studiu nagraniowym odgrywają komputery (cyfrowe stacje robocze audio), które ułatwiają pracę przy cięciu i zapętlaniu, a także pozwalają na natychmiastowe zmiany, takie jak dublowanie partii, dodawanie afektów i zmianę aranżacji części nagrania.

Historia

Francuski księgarz i drukarz Édouard-Léon Scott de Martinville był najwcześniejszym znanym wynalazcą zapisu dźwięku. Uważa się, że wynalazł on pierwsze w historii urządzenie rejestrujące dźwięk, znane jako fonautograf.

Scotts Phonautograph machine