Mechanický záznam zvuku Zpracoval: Ing. Jiří Sehnal 1
Mechanický Záznam zvuku-fonograf, GRAMOFON Pod pojmem záznam zvuku rozumíme způsob nahrávání zvukové informace s možností pozdější reprodukce v co nejvěrnější podobě. Vývoj záznamu zvuku lze rozdělit do čtyř historicky na sebe navazujících způsobů: - mechanický - optický - magnetický - digitální Prvopočátkem nahrávání bylo zařízení Thomase Alvy Edisona z roku 1877 fonograf. Patent Edisonova fonografu a jeho praktické provedení Fonograf se skládal z kovového válce připevněného na vodorovné ose, která mu umožňovala dva pohyby - rotaci kolem své osy a posun ve směru osy. Na povrchu válce byla nanesena záznamová vrstva, nejdříve staniolová, později z vosku. Fonograf byl vybaven trychtýřem, na jehož vyústění byla membrána, která byla pevně spojena s jehlou a která se dotýkala záznamové vrstvy. Při záznamu trychtýř soustřeďoval zvuk na membránu a tím jí rozechvíval. Membrána přenášela chvění na jehlu, která vytvářela v záznamové vrstvě na pohybujícím se válečku různě hlubokou spirálovou vrstvu. Při přehrávání zvuku se jehla vložila do vyryté spirálové rýhy a při opětovném pohybu válečku se hrot jehly pohyboval nahoru a dolů, tím rozechvíval membránu i se vzduchem nad ní a tím se reprodukoval zvuk. 2
Gramofon Nevýhoda fonografu spočívala v časově omezených mechanických záznamech a v omezeném počtu možných kopií v důsledku opotřebení matičního válečku. Matiční záznam se kopírováním opotřeboval a zničil. V roce 1887 Emil Berliner umístil spirálovou drážku se záznamem na plochu kruhové desky. Zařízení, které, které reprodukuje zvuk z kruhové desky, se nazývá gramofon. Je to přístroj na přehrávání desek. Obsahuje pohonný mechanismus s talířem pro otáčení desky a snímacím hrotem spojeným s mechanicko elektrickým měničem v přenosce gramofonu. Motorek pohání talíř na němž je deska. Hrot přenosky se pohybuje v drážce desky a vychyluje se do stran podle tvaru drážky, která odpovídá hlasitosti a frekvenci zaznamenaného zvuku. Chvění hrotu se přeměňuje ve snímači na nízkofrekvenční proud, který se po zesílení v zesilovači přeměňuje v reproduktoru na slyšitelný zvuk. Princip Berlinerova gramofonu a jeho praktické provedení 3
Šelak gramodeska Deska byla nejdříve vyrobena z tvrzené gumy (ebonitu) a později ze šelaku. Místo hloubkového záznamu zvuku bylo použito stranového. Drážka se méně opotřebovávala, tlak na desku byl menší, což umožňovalo záznam a snímání slabších signálů a vyšších kmitočtů. Záznamová hlava, stranový a hloubkový záznam Šelakové desky byly křehké a velmi tvrdé, což způsobovalo rychlé opotřebení jehly, které potom zkreslovaly nahrávku a ničily desky. Postupem času byly gramofonové desky zdokonalovány tak, že nahrávkám nebylo možné vytknout chybu. Výrobci však přísně střežili složení hmoty, ze které byly desky lisovány. Jejich základem však nejdříve byl šelak, pryskyřice, saze a hlína. Technologie výroby před nástupem magnetického a digitálního záznamu zvuku využívala pro výrobu gramofonových desek materiálu složeného z kopolymeru vinylchloridu a vinylacetátu do jehož složení se přidávaly přísady, které byly chráněny výrobním tajemstvím (vinylové gramofonové desky). Do materiálu pro výrobu desek se přidávaly saze. Uhlík v podobě sazí, kterého se ke směsi přidávalo 5 %, vyplňoval mezery mezi drobnými granulacemi hmoty a vytvořil tak jemnější a hladší povrch stěn drážky gramofonové desky. Jedinou funkcí sazí bylo vytvoření hladšího povrchu stěny drážky a její mazání. Funkce sazí se nahrazovala i jinou barevnou přísadou. 4
Zjednodušený postup výroby gramofonových desek - Elektrické signály z mikrofonu se zesílily zesilovačem. - Zesílené signály se nahrávaly na magnetofonovou pásku a přenášely se do nahrávací soupravy. - Rycí hrot v nahrávací soupravě kmital a do povrchu desky (záznamová vrstva laku nebo vosku na ploché hliníkové desce) řezal vlnitou drážku ve spirále od kraje do středu desky. Tak se získala pozitivní folie. - Po vyřezání drážky do lakové vrstvy se matice pokryla tenkou vrstvou velmi jemného stříbrné prášku. Tím vnikl vodivý povrch desky. - Na vodivém povrchu desky se elektrolyticky vytvořila silnější vrstva mědi nebo niklu a po zpracování vznikl velmi tenký otisk desky. Vyvýšeniny na originálu byl věrným otiskem v laku vyrytých drážek. - Gramofonové desky se lisovaly na automatických hydraulických lisech. - Lisovací nástroje (matrice) se upínaly do dvoudílné formy, která byla střídavě vyhřívána parou a chlazena vodou. - Do otevřené formy se vkládaly obě etikety spolu s předehřátým materiálem pro výrobu desky. - Při teplotě + 130 o C (200 o C) se pod tlakem otiskl záznam z obou lisovacích nástrojů - Po vylisování desky se prováděla akustická a mechanická kontrola. výsek gramofonové desky 5
Vinylové gramofonové desky meddeska Pro dvoukanálovou stereofonii se kombinovaly oba způsoby (dva kanály) záznamu zvuku. Aby se jeden z kanálů (hloubkový záznam ) rychleji neopotřebovával, pootáčely se oba směry pohybu nože o 45 o (systém Westrex 45/45). Signál každého kanálu se ryl v podstatě do jednoho boku drážky. 6
Při reprodukci se mechanicky rozděloval pohyb snímacího hrotu na dva pohyby, odpovídající signálům pravého a levého kanálu. Tyto pohyby se přenášely na dva samostatné měniče, které vytvářely příslušná výstupní napětí stereofonní přenosky. Získané signály se zesílí dvoukanálovým zesilovačem a reprodukují se dvěma reproduktorovými soustavami. 7