Фонавтограф -Phonautograph

Ранний фоноавтограф (1859 г.). Ствол для приема звука сделан из гипса .

Фоноавтограф — самое раннее известное устройство для записи звука . Ранее были получены записи производящих звук колебательных движений камертонов и других предметов при физическом контакте с ними, но не реальных звуковых волн при их распространении в воздухе или других средах . Изобретенный французом Эдуардом-Леоном Скоттом де Мартенвилем , он был запатентован 25 марта 1857 года. Он транскрибировал звуковые волны в виде волн или других отклонений линии, прочерченной на почерневшей от дыма бумаге или стекле. Задуманный исключительно как лабораторный прибор для изучения акустики , он мог использоваться для визуального изучения и измерения амплитудных огибающих .и формы речи и других звуков, или для определения частоты данного музыкального тона путем сравнения с одновременно записанной эталонной частотой.

По-видимому, до 1870-х годов никому не приходило в голову, что записи, называемые фонавтограммами , содержат достаточно информации о звуке, чтобы теоретически их можно было использовать для его воссоздания. Поскольку запись фонавтограммы представляла собой иллюзорную двухмерную линию, прямое физическое воспроизведение было невозможно в любом случае. Однако несколько фонавтограмм, записанных до 1861 года, были успешно воспроизведены как звук в 2008 году путем их оптического сканирования и использования компьютера для обработки сканов в цифровые аудиофайлы.

Строительство

Фрагмент фонавтограммы 1859 г.

Эдуард-Леон Скотт де Мартенвиль, печатник и книготорговец по профессии, был вдохновлен, когда случайно прочитал об анатомии человеческого уха в ходе своей работы. Его фонавтограф, изобретенный между 1853 и 1854 годами, был сконструирован как аналог слухового прохода , барабанной перепонки и косточек . Скотт создал несколько вариантов устройства. Функции слухового прохода и барабанной перепонки имитировались воронкообразным рогом или небольшим открытым концом с гибкой мембраной из пергамента или другого подходящего материала, натянутой на маленький конец. Свиная щетина или другой очень легкий стержень был соединен с мембраной, иногда непрямой связью, которая примерно имитировала косточки и служила усиливающим рычагом. Щетина провела линию через тонкий слой ламповой сажи — мелкодисперсного углерода, нанесенного пламенем масляной или газовой лампы — на движущуюся поверхность бумаги или стекла. Звук, собранный смоделированным ухом и переданный на щетину, вызывал модуляцию линии в соответствии с проходящими изменениями давления воздуха, создавая графическую запись звуковых волн.

В первом патенте Мартинвилля описывалась плоская записывающая поверхность и часовой двигатель с приводом от веса, но более поздняя и более известная форма его изобретения, выпущенная на рынок Рудольфом Кенигом в 1859 году, записывалась на листе бумаги, покрытой ламповой сажей, обернутой вокруг цилиндра, который передавался вручную. -коленчатый. Цилиндр был закреплен на стержне с крупной резьбой, так что он перемещался вдоль своей оси при вращении, создавая спиральную траекторию. Длина записи, которую можно было разместить, зависела от скорости вращения, которая должна была быть быстрой, чтобы с хорошей детализацией разрешать отдельные формы волны различных звуков. Если бы изучалась только долгосрочная динамика, такая как ритм речи, цилиндр можно было бы вращать намного медленнее, и можно было бы сделать более длительную запись. Некоторые фоноавтографы включали камертон или другие средства одновременной записи известной эталонной частоты.

Несколько других изобретателей впоследствии создали модифицированные версии фоноавтографа и записали модулированную звуком линию с использованием различных инструментов и в различных форматах либо в попытках улучшить аппарат Скотта, либо адаптировать его для конкретных приложений. По крайней мере, в одном случае полный возврат к концептуальному происхождению устройства был осуществлен за счет использования сохранившихся частей настоящего человеческого уха.

Воспроизведение

К середине апреля 1877 года Чарльз Крос понял, что запись фоноавтографа может быть преобразована обратно в звук путем фотогравировки трассировки на металлической поверхности, чтобы создать воспроизводимую канавку, а затем с помощью стилуса и диафрагмы , подобных тем, что используются в фоноавтографе, чтобы перевернуть запись. обрабатывать и воссоздавать звук. Прежде чем он смог воплотить свои идеи в жизнь, анонс фонографа Томаса Эдисона , который записывал звуковые волны, вдавливая их в лист фольги, с которого их можно было немедленно воспроизвести, временно отодвинул менее прямой метод Кроса в безвестность.

Десять лет спустя в первых экспериментах Эмиля Берлинера , создателя дискового граммофона , использовалась записывающая машина, которая, по сути, представляла собой дисковую форму фоноавтографа. Он провел четкую звуковую модулированную спиральную линию через тонкое черное покрытие на стеклянном диске. Метод фотогравировки , впервые предложенный Кросом, затем был использован для изготовления металлического диска с играбельной канавкой. Возможно, эти эксперименты Берлинера, проведенные примерно в 1887 году, были первыми известными воспроизведениями звука с фоноавтографических записей.

Однако, насколько известно, никогда не предпринималось попыток использовать этот метод для воспроизведения какой-либо из сохранившихся ранних фонавтограмм, сделанных Скоттом де Мартинвиллем. Возможно, это произошло потому, что те немногие их изображения, которые обычно доступны в книгах и периодических изданиях, представляли собой бесперспективные короткие всплески звука, фрагментарные области более длинных записей или просто были слишком грубыми и нечеткими, чтобы поощрять такой эксперимент.

Спустя почти 150 лет после того, как они были записаны, многообещающие образцы фонавтограмм Скотта де Мартинвилля, хранящиеся среди его бумаг в патентном бюро Франции и в Академии наук, были обнаружены американскими аудиоисторами. Получены их качественные изображения. В 2008 году команда впервые воспроизвела записи как звук. Для воспроизведения использовались современные компьютерные методы обработки изображений. Первые результаты были получены с использованием специализированной системы, разработанной для оптического воспроизведения записей на более традиционных носителях, которые были слишком хрупкими или поврежденными для воспроизведения традиционными средствами. Позже было обнаружено, что для этого приложения достаточно общедоступного программного обеспечения для редактирования изображений и преобразования изображения в звук, требующего только высококачественного сканирования фонавтограммы и обычного персонального компьютера.

Независимо от того, какое аппаратное и программное обеспечение используется, основной принцип относительно прост. Если бы сильно увеличенное изображение сегмента записи фоноавтографа было спроецировано в виде горизонтально ориентированной волнистой линии на листе миллиметровой бумаги , числовое описание линии можно было бы создать, переходя от одного столбца сетки к другому, подсчитывая количество квадратов между линией и прямой горизонтальной контрольной линией и составление списка чисел. Такой список, по сути, является цифровым аудиофайлом простейшего вида. Если он введен в компьютер в требуемом формате и с требуемой информацией заголовка файла, он может воспроизводиться как звук. Естественно, компьютеру не нужен проектор или миллиметровая бумага, чтобы преобразовать отсканированную фонавтограмму в воспроизводимый цифровой аудиофайл с помощью сопоставимых процедур.

Одна из сложностей заключается в том, что фонавтограммы Скотта де Мартинвилля были записаны на машинах с ручным приводом, а не с приводом от двигателя, что приводило к неустойчивому вращению цилиндра. Неравномерное колебание высоты тона, вызванное воспроизведением таких записей с постоянной скоростью, может значительно затруднить понимание речи и, очевидно, пагубно влияет на воспроизведение музыки. К счастью, несколько фонавтограмм имели отдельную параллельную дорожку, вписанную одновременно с голосовой дорожкой, в которой был записан постоянный эталонный тон. Работая с короткими сегментами парных дорожек и регулируя оба так, чтобы эталонный тон оставался постоянным, можно было исправить неравномерность и значительно улучшить результаты.

Восстановленные звуки

Одна фонавтограмма, созданная 9 апреля 1860 года, оказалась 20-секундной записью французской народной песни « Au clair de la lune ». Первоначально он воспроизводился с удвоенной скоростью записи и считался голосом женщины или ребенка. Однако были обнаружены дополнительные записи, сопровождаемые заметками, сделанными де Мартинвилем, в которых он непреднамеренно идентифицировал себя как говорящего. На правильной скорости слышен голос мужчины, почти наверняка самого де Мартинвиля, который очень медленно поет песню. Также были восстановлены две записи 1860 года «Vole, petite abeille» («Лети, пчелка»), живой песни из комической оперы. Ранее самой ранней известной записью вокальной музыки была запись фонографа Эдисона с восковым цилиндром 1888 года хорового концерта Генделя .

Также была найдена фонавтограмма, содержащая первые строки пастырской драмы Торквато Тассо « Аминта ». Эта фоноавтограмма, вероятно, записанная в апреле или мае 1860 года, является самой ранней известной записью разборчивых произнесенных слов, которая должна была быть воспроизведена, до записи говорящих часов Фрэнка Ламберта 1878 года . Более ранние записи, сделанные в 1857, 1854 и 1853 годах, также содержат голос де Мартинвилля, но неразборчивы из-за их низкого качества, краткости и неравномерности скорости. Только одна из этих записей, запись корнетовой гаммы 1857 года, была восстановлена ​​и сделана разборчивой.

Смотрите также

Рекомендации

дальнейшее чтение

Внешние ссылки