Глава вторая

МЕХАНИЧЕСКАЯ ФОНОГРАММА

2-1» Геометрические особенности фонограммы при различных способах монофонической и стереофонической записи

Геометрические особенности механической фонограммы ой-

X. ж.

ределяются формой носителя записи (диск, барабан, лента); способом образования канавки (резание, давление); направлением модуляции канавки относительно поверхности носителя аписи (поперечная, глубинная, поперечно-глубинная запись); размерами канавки.

Форма н 0,0 и т е л я за п и с и определяет пространственное расположение канавки фонограммы: при записи на барабан она имеет вид цилиндрической спирали, при записи на диск - плоской спирали.

Носитель в форме барабана, первым вошедший в практику, не получил дальнейшего развития из-за существенного недостатка- невозможности тиражирования фонограммы. Этот недостаток оказался решающим, несмотря на то, что условия записи и воспроизведения на барабане принципиально выгоднее, чем на диске, так как при равномерном вращении барабана линейная скорость во всех точках его цилиндрической поверхности постоянна.

Запись на ленте производится как и на барабане, с постоянной линейной скоростью, и этим также выгодно отличается от записи на диск. Препятствием к широкому применению ленты в качестве носителя механической записи является более сложный процесс тиражирования фонограммы и неудобство эксплуатации ленты по сравнению с диском.

При записи на диск, вращающийся с постоянной частотой, линейная скорость канавки по мере приближения к центру диска непрерывно убывает, вследствие чего запись постепенно сжимается и условия воспроизведения поэтому ухудшаются. Попытки производить запись на диск с постоянной линейной скоростью путем постепенного увеличения частоты вращения диска не увенчались успехом, так как аппаратура при этом слишком усложнялась и к тому же не удавалось достигнуть требуемой стабильности линейной скорости. В противоположность этому при записи с постоянной частотой вращения диска оказалось возможным получить сравнительно простые, стабильно работающие аппараты и хорошее качество записи-воспроизведения, поэтому механическая запись с постоянной частотой вращения стала общепринятой.

Способ образования канавки влияет на качество записи.- При выдавливании канавка часто «затекает» вслед-

- -v.

1

2й( L

ид i

ствие упругости материала носителя, поэтому запись может получиться искаженной, особенно на высоких частотах, где модуляция канавки мала. Кроме того, стенки канавки от затекания получаются неровными, что приводит к повышенному шуму при воспроизведении. Поэтому способом давления пользуются только в любительскрй практике и иногда для записей специального назначения, когда не требуется высокого качества звуковоспроизведения и предпочтение отдается простоте аппаратуры записи. При записи давлением не нужно устройство для отсоса стружки; в качестве записывающего элемента может быть использована воспроизводящая игла.

Для профессиональной записи применяется исключительно способ резания, так как только он обеспечивает высокое качество. V

Запись на диск можно производить от края к центру и в обратном направлении - от центра к краю.

В пользу-записи от центра к краю в прошлом приводились следующие доводы:

а) качество воспроизведения записи при проигрывании от края к центру диска ухудшается к концу проигрывания из-за того, что запись сжимается по мере приближения к центру, и от затупления иглы (имеется в виду игла одноразового проигрывания). Поэтому представлялось более выгодным записывать от центра; тогда громкая музыка, обычно соответствующая финалу музыкального произведения, записывалась бы у края диска, где запись растянута и канавка точнее огибается иглой;

б) при нарезании KanaBKHvот центра к краю диска не требуется устройства для отсасывания стружки, так как резец удаляется от нее, а сама стружка непрерывно наматывается йа специальную круглую щетку, укрепленную на шпинделе шланшайбы.

Однако воспроизведение записей от центра к краю оказалось невыгодным в аппаратах с пружинным механизмом, каким является граммофон: завод пружины по мере проигры- вания непрерывно ослабевает, а усилие, требующееся от пружины, возрастает с увеличением расстояния воспроизводящей иглы от оси вращения диска. Данное обстоятельство заставило в свое время предпочесть запись от края к центру диска. В настоящее время при использовании электропроигрывателей это соображение не играет роли. Другая причина, заставляющая все же считать запись от края к центру диска более удобной, заключается в том, что при записи в противоположном направлении (от центра к краю) пришлось бы рассчитывать площадь, занимаемую зоной записи, чтобы правильно выбрать начальный диаметр записи, иначе часть диска у края, где условия воспроизведения наилучшие, часто оставалась бы неиспользованной.

Направление модуляций канавки относительно поверхности носителя записи определяет три способа записи: поперечную, глубинную и поперечно; глубинную запись.

Каждому способу соответствуем характерный вид модулированных канавок. На рис. 2-1 показаны участки фонограммы с немыми и модулированными канавками при уве* личении примерно в 100 раз. На данном рисунке и на последуюи],их для наглядности канавки представлены, в упрощенном виДе, причем дуга окружности, вдоль которой нанесена канавка, заменена прямой, так как длина рассматриваемого участка канавки незначительна.

При поперечной записи на диск зезец колеблется в направлении радиуса диска, вырезая канавку постоянной глубины. Записываемые звуковые колебания фиксируются в виде смещения канавки то вправо, то влево от. положения, соответствующего записи немой канавки (рис. 2-1, а)..

При глубинной записи резец колеблется перпендикулярно плоскости носителя, изменяя глубину канавки в соответствии с записываемыми звуковыми колебаниями. Так как режущие грани резца направлены под углом к его оси, с изменением глубины изменяется й ширина Й канавки - симметрично относитель-

но осевой линии (рис. 2-1,6). Поперечно-глубинная запись характеризуется канавкой, которая отклоняется влево и вправо и в то же время вверх и Щ!! 1зниз от осевой линии воображаемой немой канавки (рис. 2-1, в). г : Вследствие этого линия дна является пространственной кри (ШЩШ&у а сама канавка при переменных ширине и глубине несим-1Вв1Штйична.

ВЖЁШИШкая модуляция канавки используется

двухканальной записи, производимой является результирующим двух ных колебаний.

Рис. 2-1. Вид канавок в поперечном разрезе и в плане.

а - поперечная запись; б - глубинная запись; б - поперечно-глубинная запись.

ДЛЯ стереофониче-резцом, колебание взаимно перпенди

ЩШЩуУ ]-

. . ы

•-fi?,

0ууж

дай:;:*-

ЩМУ--:-

Ра}--.:-

« Направление и I дди женил носителя записи

Направление ддижения носителя записи

ЩШ-: уУ

at:-::-:-"- . .

Рис. 2-2. Образование монофонической канавки при поперечной (а) и глубинной (б) записи.

/-поперечный разрез канавки; 2 - вид канавки в плане; 3 - разрез канавки пеопен дикулярно плоскости носителя записи по осевой линии (прямая 00).

да :-..

-sr.;..

"4

Рис. 2-3. Образование стереофонической канавки при ориентации 45/45.

1 - направление составляющих колебаний резца при записи; 2 - поперечный разрез

канавки; J - вид канавки в плане.

Поясним образование монофонической и стереофонической канавок.

На рис. 2-2 показаны канавки, получающиеся при монофонической. поперечной и глубинной записях гармонического сигнала.

Образование более сложной двухканальной стереофонической записи поясняется на рис. 2-3, где показаны модулированные канавки, получающиеся при ориентации 45/45 и записи одного и того же гармонического сигнала только по правому

каналу (рис. 2-3 а) или только по левому каналу (рис. 2-3, б); и ftOM и другом случае модулированной оказывается только одна стенка канавки -внешняя, располол<енная ближе к краю диска, для сигнала в правом канале или внутренняя, расположенная ближе к центру диска, для сигнала в левом- канале. В процессе модуляции канавки ее стенки перемещаются, каждая оставаясь параллельной самой себе.

При одновременной подаче двух сигналов с одинаковой частотой по обоим каналам вид канавки будет изменяться в-зависимости от соотношения фаз и амплитуд сигналов. В частности, при одинаковых амплитудах и фазах получается канавка поперечной записи (рис. 2-3, в); в этом случае результирующие колебания резца являются поперечными колебаниями.

Если сигналы находятся в противофазе, то канавка имеет тот же вид, что и при глубинной записи (рис. 2-3, г), т. е. результирующие колебания резца перпендикулярны плоскости носителя.

Такое фазирование механических и электрических колебаний при стереофонической записи является общепринятым. Нетрудно представить себе, что при ориентации 0/90 и сигнале, поступающем только по одному каналу, получается либо поперечнаялибо глубинная запись, а при одновременной подаче по обоим каналам одинаковых сигналов в зависимости от их фазирования получится канавка, показанная на. рис. 2гЗ, а или б.

В общем случае двухканальной стереозаписи сигналы в, обоих каналах различаются между собой по амплитуде, частоте и фазе, чем и определяется вид канавки. На рис. 2-4 показаны канавки стереозаписи 45/45 и 0/90 двух различных гармонических сигналов. В примере, соответствующем ориентации 45/45 (рис. 2-4, а), сигнал правого канала r/l=ЛlSino)l, сигнал левого канала y2=2sin(o)2 + ); при этом A2=Ai/3 и co2=2(oi. В примере с ориентацией 0/90 (рис. 2-4, б) сигнал r/i записан поперечно, сигнал у2 глубинно. Из рис. 2-4, а следует, что при ориентации 45/45 в каждый момент времени смещение краев

стенок канавки в плоскости носителя (точки т, п) в ]/2 раз болйше соответствующих модуляций канавки. Контур внешней стенки отображает сигнал правого канала z/i=4isino)i, а кон-.тур внутренней стенки - сигнал левого канала y2=2sin(o)2 + )..

При ориентациии 0/90 (рис. 2-4, б) левый край стенки канадки смещается в плоскости носителя пропорционально сумме

или разности, а правый край - соответственно разности или сумда модуляций канавки сигналами обоих каналов. Линия дна канавки в проекции на г[лоскость носителя повторяет форму сигнала yi=Aisina)if и, кроме того, глубина расположения этой лийии изменяется в соответствии с сигналом z/2=2sin(o)2 + k).

ак видим, при записи одних и тех же сигналов с ориента-

И 0/90 канавки отличаются по форме. й четырехканальной (квадрафонической) стереозаписи получаемая поперечно-глубинная канавка содержит сигналы че-

щХ::.,.:

\ууу. у рФ--уУН---

Штуу.:-

шу:у:у-у

0шу% §0ё:г:ууу

шу-ууу\

Шр тух.:

yys-y--ууууу,..,[-

fff-xyj:

Шуууу- г

0t0y

.>iy-:

Шу у

jy-..:

Рис. 2-4. Образование стереофонической канавки.

а - ориентация 45/45; б - ориентации 0/90. Позиции 2, 3 аналогичны указанным на

рис. 2-3.

тырех каналов записи. Поскольку для записи используется двухканальный стереорекордер 45/45, предварительно четыре канала преобразуются в два канала, сигналь! которых модулируют соответственно левую и правую стенки канавки. Подробнее о колебаниях резца при квадрафонической записи сообщается в гл. 7.

В качестве примера на рис. 2-5 приведены фотографии участков пластинок с монофонической и стереофонической музыкальными записями.

Размеры канавки должны соответствовать радиусу закругления воспроизводящей иглы, который в свою очередь определяется прижимной силой звукоснимателя. Когда применялись тяжелые звукосниматели, проигрывание велось иглой со сравнительно большим радиусом, чтобы избежать чрезмерного давления ее на канавку, при этом ширина канавки выбиралась в соответствии с размерами иглы также сравнительно большой. Запись с узкой канавкой и микрозапись рассчитаны на воспроизведение иглами с малым радиусом закругления острия и на легкие, звукосниматели. При стереофонической записи, когда ширина канавки непостоянна, ее минимальный размер должен также быть согласован с радиусом воспроизводящей иглы.

На рис. 2-6 показано положение воспроизводящей иглы в немой канавке. Профиль канавки в поперечном разрезе по радиусу диска задается фронтальной гранью записывающего резца. Угол раскрытия канавки у обычно выбирается равным 90°. Этот угол считается оптимальным: острый угрл может быть причиной брака При . производстве пластинок из-за не-допрессовок, а при тупом угле неэкономно используется по-