Сегодня, когда речь заходит об устройствах - пионерах звукозаписи, нередко можно услышать эпитеты "несовершенные, ненадежные, громоздкие, дорогие..." Мы вправе задать вопрос: а так ли это на самом деле? Ведь устройства механической записи и воспроизведения имеют место и в современном мире. Более того, они на привилегированном положении. Значит, принципы работы этих устройств изначально имели вековой "запас прочности". Назвать Баха некультурным и отсталым композитором на том основании, что он был незнаком с творчеством Шостаковича и The Beatles - это по меньшей мере странно. Не менее странной выглядит и попытка оценить технику XIX века стандартами XXI века. Чтобы осознать значительность первых практических шагов звукозаписи, необходимо уважение к прошлому, а оно невозможно без знакомства (пусть и опосредованного) с творцами интересующей нас области. Дадим истории слово.
Сэр Томас Алва Эдисон (1847-1931) (рис. 1) называл его "самым любимым". Корреспонденту, приехавшему в 1877 г. в Менло-Парк, он сказал: "Я изобрел много машин, но это мое последнее дитя. Я надеюсь, оно вырастет и будет мне поддержкой в старости"1. В течение последующих 40 лет Эдисон не оставлял работ и только в 1929 г. заявил, что больше не будет работать над усовершенствованием и прекращает производство этого аппарата. С 1886 по 1887 г. Эдисон получил более 100 новых патентов за усовершенствование своего устройства. Какое же устройство так настойчиво побуждало изобретателя к работе?
ЧАСТЬ 2. У МЭРИ БЫЛ БАРАШЕК.., ИЛИ ПЕРВЫЙ В МИРЕ ФОНОГРАФ
Осенью 1877 г., Эдисон передал своему ассистенту Джону Крузи чертежи одной модели; на полях рукой Эдисона была сделана пометка, определявшая размер вознаграждения за эту работу в сумме 18 долларов (рис. 2). Крузи принялся за дело. Тщетно он старался догадаться, какое собственно применение имеет этот странный предмет, и, не находя ответа на этот вопрос, решился обратиться к Эдисону. Полученные им разъяснения тем не менее не поколебали его убеждения в полной несуразности всего прибора. Однако его задача заключалась в том, чтобы выполнить модель, что и было им добросовестно исполнено. Закончив работу, Крузи с любопытством и нетерпением ожидал дальнейших событий.
Несомненно, модель представляла собой необычайное зрелище. На деревянной подставке с помощью двух подпорок был установлен металлический цилиндр, снабженный на одном конце ручкой; вдоль цилиндра шли винтовые нарезы. Цилиндр, надетый на ось, вращался в металлическом барабане, поверхность которого была покрыта винтообразными желобами. На обоих концах барабана находились две небольшие трубки, внутри которых устанавливалась пергаментная диафрагма. К центру диафрагмы была прикреплена стальная игла (рис. 3)2. Крузи был убежден, что весь прибор не более как бессмысленная затея. Его мнение разделял и Кармен, главный техник мастерской, который держал пари на коробку сигар. Тем временем Эдисон начал производить какие-то непонятные манипуляции. Покрыв барабан тонким оловянным листом, он принялся вращать ручку цилиндра, одновременно произнося слова: "У Мэри был барашек...". Затем, вращая ручку в обратном направлении, он привел цилиндр в исходное положение, снял с него первую мембрану, заменил ее другой и снова принялся вертеть ручку в первоначальном направлении. Вдруг негромко, но явственно из прибора послышался голос Эдисона, рассказывающий достопамятное приключение Мэри и барашка.
Вероятная дата построения фонографа Эдисоном - 12 августа 1877 г.3 Эдисон не ставил задачу построить говорящий аппарат. Существует несколько очень сходных легенд о возникновении фонографа4. Ниже приводится наиболее распространенная версия.
В 1877 г. Эдисон изобрел угольный телефонный микрофон. Это изобретение принесло ему значительные средства и независимое положение. В то время он работал в Менло-Парке и имел возможность экспериментировать по своему выбору. Его занимали проблемы телефонии, и он считал, что значение телефона неизмеримо возросло бы, если бы передаваемую по телефону речь можно было записывать. В этом случае телефон получил бы даже некоторые преимущества перед телеграфом.
Задача заключалась в том, чтобы найти способ звукозаписи и ее воспроизведения. Эдисон принялся за эксперименты, но его полная глухота чрезвычайно затрудняла их. Нужно было изыскать такие условия опытов, при которых глухота экспериментатора не мешала бы ему. Тогда Эдисон придумал следующий остроумный прием: к диафрагме приемного аппарата он прикрепил короткую иглу, которая перемещалась при колебаниях диафрагмы. Если держать палец около острия иглы, то ее нажимы, а иногда даже уколы могли служить критерием для суждения о переданном сигнале. Эти опыты навели Эдисона на совершенно логичный вывод: действие, которое производит игла на палец, она может производить и на бумажную ленту и на ленте останутся следы записи речи.
В книге лабораторных записей под датой 18 июля 1877 г. зафиксировано начало этих опытов, которые производились с парафинированной бумагой. Вскоре Эдисон заменил бумагу цилиндром, покрытым оловянной фольгой. В первом фонографе игла совершала движение вместе с диафрагмой вверх и вниз. Таким образом, канавка состояла из выступов и впадин. Такая звукозапись уже обладала свойством обратимости - звук можно было воспроизвести. 24 декабря 1877 г. Эдисон подал патентную заявку на фонограф и 19 февраля 1878 г. получил на него патент N№ 2005215.
В истории изобретения фонографа важна еще одна работа Т. А. Эдисона. 3 февраля 1877 г. Эдисон сделал патентную заявку на усовершенствование автоматического телеграфа и получил патент N№ 213554. Существо этого изобретения заключалось в следующем: на бумажный диск, положенный на вращающийся круг, можно было наносить точки и тире по коду Морзе. Получался спиральный след в виде зубчиков от кончика рычага, перемещавшегося вместе с якорем приемного реле телеграфа. Если затем диск положить в такой же аппарат с контактным острием, то при помощи зубчиков можно создать кодовые знаки, которые автоматически будут переданы на другую линию. Таким образом, здесь была осуществлена запись на пластинку комбинации электрических импульсов, а их воспроизведение обеспечило автоматическую ретрансляцию депеши.
Первый экземпляр фонографа был доставлен в редакцию журнала "Scientific American". Фонограф был еще далек от совершенства. Но Эдисон рассчитывал на возможность усовершенствования этого устройства. Он организует "Edison Speaking Phonograph Company" и в январе 1878 г. устраивает выставку фонографов. 18 апреля 1878 г. Эдисон демонстрировал фонограф на заседании Национальной Академии наук в Вашингтоне, а затем президенту Хейесу и выдающемуся американскому физику Джозефу Генри. В Америке заговорили о фонографе. В целях его популяризации Эдисон опубликовал в мае и июне 1878 г. статью в "North American Review", содержавшую перечень возможных применений этого прибора:
- диктовка писем без применения стенографии;
- издание фонографических "книг" для лиц, потерявших зрение или слепых от рождения;
- изучение ораторского искусства;
- воспроизведение музыки;
- запись семейных выступлений, воспоминаний, голосов родных и т. п.;
- изготовление музыкальных шкатулок и игрушек;
- говорящие часы, подающие членораздельные словесные сигналы;
- правильная передача фонетики иностранных языков;
- для педагогических целей: повторение объяснений учителя и т. п.;
- сочетание с телефоном - для записи передачи при отсутствии вызванного абонента, для ретрансляции и других задач связи.
Возможности фонографа были велики и разнообразны. Специалисты в разных областях могли бы этот перечень расширить. Антон Рубинштейн одобрительно отозвался о фонографе; по его мнению, исполнители музыкальных произведений должны широко пользоваться фонографом и почаще прослушивать свое исполнение, записанное на валики фонографа, от которых не скроется ни одна фальшивая нота, ни одна детонация в голосе.
Большой интерес вызвал фонограф и в Европе. Уильям Прис в январе 1878 г. демонстрировал модель фонографа и доложил о нем в Королевском институте в Лондоне; профессор Флеминг Дженкин изготовил по описанию модель фонографа и сделал о нем доклад в Эдинбурге. Одна из первых моделей демонстрировалась на Парижской выставке 1878 г.
Первая половина 1878 г. - пора экспериментов. Делались опыты по применению вместо валика пластины со спиральной канавкой, так как фольгу легче накладывать на плоскость, чем на цилиндрический валик. Однако при этом было обнаружено, что в центральной области диска качество воспроизведения ухудшалось, и эту идею пришлось оставить. Вращение валика от руки как при звукозаписи, так и при репродукции не могло производиться с постоянной угловой скоростью, и поэтому был сконструирован пружинный заводной механизм.
Во время своего пребывания в Париже в 1878 г. Эдисон выступил с докладом о фонографе в Академии наук, которая когда-то весьма равнодушно отнеслась к изобретениям своих соотечественников Скотта и Кро в области звукозаписывающих машин. Фонограф демонстрируется и во многих других странах. Но после выставки 1878 г. Эдисона увлекает электрическое освещение, и он уделяет меньше внимания дальнейшему улучшению фонографа. Следует признать, что фонограф того времени имел серьезные дефекты. Так, например, звуки речи воспроизводились с носовым оттенком, звук "о" передавался неясно. Разобрать речь было вполне возможно, но тембр голоса несколько искажался. При следующем использовании оловянных фонограмм воспроизведение звука становилось все хуже и хуже. Транспортировка фонограмм была, в сущности, невозможна. Имелись и другие недостатки, связанные с невозможностью получить при помощи рукоятки равномерное вращение цилиндра как при звукозаписи, так и при воспроизведении.
На Парижской электрической выставке 1881 г. фонограф Эдисона не вызвал особого интереса. В последующие годы он затратил на опыты около 3 млн. долларов, прежде чем удалось получить аппарат, способный записать и воспроизвести музыку целого симфонического оркестра с минимальными искажениями.
В процессе совершенствования фонографа (по 1888 г.) Эдисон пришел к выводу, что оловянная фольга не вполне подходит для процесса звукозаписи. Уже в своем начальном патенте 1878 г. Эдисон, перечисляя разные материалы для валиков, указал восковые смеси. Начинаются опыты. Найден рецепт составления такой комбинации из разных сортов воска, при которой запись производилась без искажений. Но запись стоила дорого, воск крошился. Использовали и стеарин, который обладал достаточной твердостью, чтобы не разрушаться. Эти опыты дали обнадеживающие результаты, но до настоящего успеха было еще далеко. При помощи химика Эйльсуорта Эдисон изготовил состав, который наносился на полый цилиндр слоем толщиной 6-7 мм, при этом канавки можно было размещать более тесно. Усовершенствована была и приобрела гибкость установка иглы ("плавающая игла"). Так как глубина записи в канавках была не более 0,025 мм, стало возможным многократное использование валиков, если удалять тонкий слой для новой записи.
Трудности, с которыми столкнулся Эдисон в работах по усовершенствованию фонографа, доставляли ему много огорчений, но не ослабляли веры в конечный успех. Эдисон писал о фонографе: "Прибор весит около 100 фунтов и стоит очень дорого. Извлечь из него хотя бы малейшую выгоду не может никто, кроме лиц, обладающих специальными сведениями. След, оставляемый стальным острием на оловянном листе, сохраняется недолго. Я лично не вполне надеюсь увидеть когда-либо фонограф в настолько усовершенствованном виде, чтобы он был способен хорошо записывать речь и затем воспроизводить ее ясно и отчетливо. Но я уверен, что если это не удастся мне, то удастся следующему поколению. Сам я перестал работать над фонографом в уверенности, что посеял семя. Теперь я занят электрическим освещением"6.
27 апреля 1889 г. Эдисон демонстрировал усовершенствованный фонограф в Академии изящных искусств (Париж), где аппарат испытывала комиссия при участии композитора Ш. Гуно, профессора Янсена, герцога Омальского и др. (рис. 4). Как же Эдисону удалось решить задачу, которую он прежде завещал следующим поколениям?
После двух лет упорного труда из опытной мастерской Эдисона вышел вполне совершенный тип фонографа. Эксперт Академии изящных искусств профессор Янсен сказал, что фонограф Эдисона "решил одну из труднейших задач, какие только мог поставить ум человеческий".
Что нового сделал Эдисон? Он сосредоточил все внимание на работах в следующих направлениях: усовершенствование записи; разработка технологии размножения записей; воспроизведение записей. Необходимо было также обдумать коммерческую политику.
Вопрос о размножении записей долго не удавалось решить, так как восковой слой не проводил электричества и для изготовления копий с матрицы нельзя было применить гальванические методы. Лишь много лет спустя в лаборатории Эдисона был разработан метод осаждения на воск металлической пленки: при помощи высоковольтного разряда в вакуумной камере, где находилась матрица, испарялось золото, которое равномерно оседало в виде тонкой пленки на вращающейся матрице. На электропроводящую пленку уже можно было нарастить гальваническим путем другой металл. После удаления воска оставался твердый негативный отпечаток, с которого изготовляли позитивы.
Эдисон перешел на вращение фонографического цилиндра электродвигателем. Для того чтобы это вращение было наиболее равномерным, на валу двигателя и воскового цилиндра был установлен центробежный регулятор. Эдисон устранил такие дефекты, как дребезжание звука при записи, искажение правильности канавок, притупление звукозаписывающей иглы, гудение от работы электродвигателя. Он устранил вредное действие стружек на восковой цилиндр. К концу 1888 г. Эдисону удалось довести фонограф до относительного совершенства (рис. 5).
Уполномоченный Эдисона в Лондоне Гуро экспонировал модель усовершенствованного фонографа на выставке в Хрустальном дворце. Гуро использовал возможность записать выступления некоторых видных деятелей. Была произведена запись голосов У. Ю. Гладстона, Теннисона, Роберта Броунинга. В Германии не менее деятельный уполномоченный Эдисона демонстрировал фонограф Вильгельму II - Бисмарк разрешил записать на валик свое краткое выступление. Такие фонографы экспонировались на Парижской выставке 1889 г. и показали высокое качество работы.
Эдисон всячески привлекал внимание к усовершенствованному фонографу. Неприятная случайность при демонстрации фонографа перед американскими финансистами не позволила получить их поддержку. Однако прибор уже привлек всеобщее внимание. В 1888 г. двенадцатилетний Иосиф Гофман, а затем Ханс фон Бюлов, знаменитые пианисты того времени, играли Эдисону произведения Шопена для записи, а затем прослушивали свое исполнение через трубки фонографа. Гофман остался доволен, а записи фон Бюлова оказались не вполне удачными. Сам Эдисон считал фонограф прежде всего диктовальной машиной для контор преуспевающих бизнесменов, а не средством для развлечения.
Выставка 1889 г. имела решающее значение для судьбы фонографа. Около выставленных фонографов происходило, как писали газеты того времени, "вавилонское столпотворение" (рис. 6). Сотрудник Эдисона Хаммер, демонстрировавший фонографы на выставке, подсчитал, что ежедневно фонограф прослушивало по 30 тысяч посетителей. В машинной галерее павильона Эдисона было выставлено 45 приборов, и, кроме того, в отделе промышленности был отдельный павильон фонографа. Среди посетителей, прослушавших фонографические записи, были президент Франции Карно с семьей, Гладстон с супругой, принц Уэльский (будущий король Эдуард VII) и принцесса Уэльская, князь Монакский и другие коронованные лица. После выставки был организован специальный показ фонографа в Берлине для Вильгельма II и гостившего там Александра III, а в Вене - для императора Франца-Иосифа. Шведская Академия наук наградила Эдисона за изобретение фонографа золотой медалью. Интересно высказывание Бисмарка о фонографе: он сказал, что фонограф - опасная вещь для дипломатов, но он станет чрезвычайно хорошим, если дипломаты начнут говорить правду.
После выставки 1889 г. можно было рассчитывать на коммерческий успех фонографа, особенно от записи музыки для прослушивания в домашней обстановке и в общественных местах. Но Эдисон оставался твердым сторонником использования фонографа только для диктовальных целей и сознательно препятствовал развитию применений фонографа для целей развлечения и пропаганды музыки.
Филиалы компании North American Phonograph Company проявляли осторожную инициативу в том направлении, которому Эдисон препятствовал. Выгодным оказалось устройство автоматов-фонографов (nickel-in-slot) для прослушивания в парках, барах: фонограф-автомат приносил до 50 долларов дохода в неделю, а в отдельных случаях - до 125 долларов. Цена фонографа была высокой - от 150 до 200 долларов. Спрос на записи как серьезной, так и легкой музыки сильно возрос, пришлось организовать производство цилиндров с музыкальными записями. Эдисон был недоволен этим, но понял, что придется пойти на уступки. Он решил построить упрощенный и более дешевый тип фонографа, доступный средней американской семье. Но прежде, чем действовать в таком направлении, Эдисон хотел ликвидировать распространившуюся по всей стране непригодную, по его мнению, коммерческую организацию North American Phonograph Company с ее тридцатью филиалами. В 1894 г. эта компания снова обанкротилась, и Эдисон занимался ликвидацией ее дел. По американским законам, из-за банкротства компании Эдисон в течение двух лет не имел права продавать фонографы.
В октябре 1908 г. был разработан состав для валиков под названием "амбреол", допускавший нанесение 200 канавок на одном дюйме длины валика (вместо прежних 100), что удлинило проигрывание до четырех минут. На таких валиках Эдисон сделал записи арий в исполнении артистов Парижской оперы. С 1912 г. Эдисон вводит особый амбероловый бесшумный валик (plastic blue amberol cylinder) из небьющегося синтетического материала, допускавшего проигрывание до 3000 раз (рис. 8). Запись и воспроизведение звука на таких цилиндрах были очень высокого качества, особенно при использовании алмазной иглы для проигрывания (diamond reproducer).
В изобретении практической звукозаписи Эдисону принадлежит бесспорный приоритет. Он не только создал в 1877 г. первое устройство записи-воспроизведения звука, но и на протяжении последующих 52 лет не оставлял без внимания даже малейшие возможности совершенствования исходной идеи. Благодаря этим усилиям в 1889 г. был создан совершенный фонограф и многочисленные модификации (рис. 9-10). В том, что мы сегодня имеем возможность услышать голоса Л. Н. Толстого и А. П. Чехова, великая заслуга Эдисона7.
За рамками данного очерка оказались многие нюансы рождения звукозаписи: жесткая конкуренция, патентные войны, провалы... Обо всем этом будет уместно сказать в следующих очерках. В заключение - последнее четверостишие из "Приветствия" Горацио Н. Пауэрса, блестяще воспроизведенное на очередном испытании в 1888 г. усовершенствованной моделью фонографа Эдисона:
Для сердца я живительный источник. И истины
Я верный слух, и в голосе моем она одна звучит.
Я вечно возрождаюсь вновь, и человечество внимает
Тому, что, медля иль спеша, ему передаю.
Роман Артеменко, научный сотрудник
Института истории естествознания
и техники им. С.И. Вавилова
Российской академии наук.
Сноски:
1 Брайан Дж. Эдисон. Жизнь и работа. Ленинград, 1927.
2 Модель хранится в Лондоне в Королевском музее Виктории и Альберта (Victoria and Albert Museum, London).
3 Gelatt. The Fabulous Phonograph. London, 1956, p. 235-240. Часто называется и другая дата постройки - 6 декабря 1877 г.
4 Подробнее см. в Hubert. Inventors. 1893; Каринцев Н. Эдисон (биография и очерк изобретений). 1925.
5 Примечательны названия английских патентных описаний. Временная заявка на патент N№ 2909 от 30 июля 1877 г. "Improvements in Instruments for Controlling by sound the Transmittion of Electric currents and the Reproduction of Corresponding sounds at Distance". Упоминание о фонографе можно найти во временной заявке N№ 1644 от 24 апреля 1878 г. "Improvements in means for Recording sounds and in Reproducting such sounds from such Records".
6 "New York World", 6 ноября 1887 г.
7 Первая демонстрация фонографа в России состоялась в Музее прикладных знаний в 1879 г. Фонограф воспроизвел приветствие Т. А. Эдисона к жителям Москвы. Судьба фонографа в России представляет особый интерес и заслуживает отдельного рассказа.
