В начале 1960-х годов три основных носителя звука — магнитная лента, грампластинка и ЧМ-радиовещание — были аналоговыми. Те новые разработки, которые были реализованы с того времени в аналоговой звукотехнике, перечислены ниже.

Эволюция проигрывателей грампластинок

Со времени появления стереофонических грампластинок в этой области был достигнут значительный прогресс. Были разработаны звукосниматели, работающие с прижимной силой менее 1 грамма, а также изготовлены тонармы, которые могли полностью отслеживать звуковую канавку при такой прижимной силе. Появились синхронные гистерезисные электродвигатели переменного тока и сервомоторы постоянного тока, обеспечивающие бесшумное вращение с постоянной скоростью и отсутствие рокота. Были сконструированы тяжелые высококачественные проигрыватели, различные диски и изолирующие материалы, предотвращающие передачу нежелательных вибраций на иглу. Развитие электроники позволило полностью автоматизировать процесс проигрывания. Системы прямого привода диска с электронным управлением, линейные бесщеточные электромоторы (BSL) и сервомоторы постоянного тока с кварцевой стабилизацией частоты вращения в конечном счете были интегрированы с тангенциальными и электронными управляемыми тонармами (biotracer). Таким образом, со времени появления граммофона был достигнут громадный прогресс: в эру акустической записи длительность звучания одной стороны грампластинки на скорости 78 об/мин составляла 2 минуты, частотный диапазон — 200 Гц — 3 кГц, динамический диапазон — 18 дБ, а на вершине развития грамзаписи полоса частот долгоиграющей грампластинки составляет 30 Гц-15 кГц при динамическом диапазоне 65 дБ в режиме «стерео». На рис. 3 показан проигрыватель грампластинок PS-X75 фирмы Sony.

Эволюция магнитофонов

В 1960-х и 1970-х годах катушечные магнитофоны использовались и в производстве фонограмм, и в радиовещании, поэтому постоянно предпринимались усилия для улучшения их технических параметров и качества сигнала. Значительное внимание уделялось головкам записи и воспроизведения, магнитным лентам, а также лентопротяжным механизмам, коэффициент детонации которых снизился до 0,02% (взвешенное среднеквадратическое значение) на скорости ленты 38 см/с и 0,04% на скорости 19 см/с. Внедрение компандерных систем шумопонижения, таких, как Dolby, dBx и ряда других, улучшило реальное отношение сигнал/шум.

Рис. 3. Проигрыватель грампластинок PS-X75.

Рис. 4. Бытовой катушечный магнитофон ТС-766-2.

Профессиональные катушечные магнитофоны были слишком громоздки и дороги для обычного потребителя, и только лишь легкий в обращении магнитофон, использующий компакт-кассету, со времени своего изобретения в 1963 году, сделал возможным приобщение миллионов людей к радости записи и воспроизведения музыки с приемлемым качеством звучания. Распространение компакт-кассет было повсеместным, и кассетные магнитофоны стали совершенно необходимой принадлежностью для любителей музыки и всех тех, кто использовал эти аппараты в учебном процессе, для записи речей, диктовки и множества других применений.

Все те усовершенствования, которые использовались в катушечных магнитофонах, со временем были внедрены в кассетные магнитофоны. На рис. 4 показан бытовой катушечный магнитофон ТС-766-2 фирмы Sony.

Ограничения аналоговой записи

Несмотря на впечатляющие успехи технологии и все усовершенствования звукотехнической аппаратуры, к концу 1970-х годов промышленность почти достигла уровня, выше которого дальнейший прирост большинства качественных показателей мог быть осуществлен только с драматическим ростом стоимости этой аппаратуры. Причина заключалась в том, что качество, динамический диапазон и искажения (в широком смысле) определялись характеристиками используемого носителя (грампластинки, магнитной ленты, эфира) и устройств для обработки сигналов. Аналоговые способы воспроизведения звука практически достигли предельных значений своих характеристик. На рис. 5 показан стандартный аналоговый тракт записи-воспроизведения с указанием динамических диапазонов всех трех носителей: магнитной ленты, грампластинки и эфира.

Нижняя граница динамического диапазона определяется шумом системы, главным образом его низкочастотными компонентами. Искажения, обусловленные нелинейностью, в общем случае устанавливают верхнюю границу динамического диапазона.

Величина и диапазон изменения воспринятого микрофоном сигнала определяются сочетанием чувствительности микрофона и качеством микрофонного предусилителя, и путем тщательной установки уровней чувствительности и усиления вполне возможно поддерживать динамический диапазон более 90 дБ. Однако главными проблемами микрофонной записи звука являются различные искажения, присущие студии звукозаписи, которые приводят к сужению динамического диапазона: в конкретной студии существует общий минимальный уровень шума, создаваемый, например, исполнителями или техническим персоналом, движением воздушных потоков и дыханием, а также всеми разновидностями электрически индуцированных искажений.

Вплоть до предварительных усилителей и компрессоров больших проблем не возникает. Однако, в зависимости от оборудования, применяемого для регулировки уровня, на нижний и верхний пределы динамического диапазона влияет использование частотной коррекции. Тип и глубина частотной коррекции определяется конкретным носителем. Как бы то ни было, без регулируемого усиления и сжатия уровня не обойтись, и это влияет на качество звучания и весь звуковой тракт. Более того, если принять во внимание тот факт, что для каждого из трех носителей (магнитной ленты, грампластинки, эфира) используются своя мастер-лента и оригинал, легко понять, что узкий динамический диапазон стандартного магнитофона является «бутылочным горлышком», влияющим на процесс в целом.

Рис. 5. Стандартные аналоговые системы с указанием динамического диапазона (дБ).

Подводя итог, можно сказать, что, несмотря на все впечатляющие достижения аналоговой технологии, первоначальный динамический диапазон сигнала существенно деградирует в тракте аналогового воспроизведения звука.

Подобные ограничения для других параметров системы — частотного диапазона, отношения сигнал/шум, искажений и т. д. — существуют просто в силу аналоговой обработки сигнала. Эти причины побудили производителей обратиться к цифровым методам записи музыки и воспроизведения звука.

Pin It on Pinterest

Share This