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學會保存聲音的人類經歷了怎樣的進化和創造?

美國科學家已經成功地將記錄在1878錫紙上的聲音傳輸到計算機中。這張唱片是用愛迪生發明的留聲機錄制的。雖然聲音嘈雜,持續時間只有78秒,但這是現代人能聽到的最古老的可播放錄音,也是歷史上第壹次錄制的音樂表演。

錄音,顧名思義,就是將錄音過程記錄在介質上。隨著人類科技的發展,記錄方式從機械記錄、電聲記錄、磁帶記錄到數字光學記錄等等。

圓筒留聲機時代最早的記錄儀器是法國科學家斯科特在1857年發明的聲學測振儀。它是壹種利用聲波產生的振動來記錄聲波“影像”的儀器。聲振記錄儀雖然不能顯示聲音本身,但它讓人類第壹次實現了聲音信號的轉換,也為留聲機這種真正的錄音設備的發明吹響了號角。

1877年,美國發明家、商人托馬斯·愛迪生發明了人類歷史上第壹臺留聲機。這臺“會說話的機器”在世界上引起了轟動,正式開啟了人類錄音的歷史。愛迪生把壹片錫箔卷在壹個有螺旋形凹槽的金屬圓筒上。短針的壹端摩擦箔片,另壹端連接到接收器。當曲柄搖動金屬圓筒並旋轉時,短針被起伏的聲音振動,在錫紙上刻出不同的凹槽。當短針沿著凹槽反復振動時,就會發出原聲。

這臺機器被稱為“19世紀的奇跡”,愛迪生因此而聞名。但新誕生的留聲機錄音時間短,聲音低沈,含糊不清。愛迪生繼續他的研究,最終開發了第二代留聲機。在第二代留聲機的麥克風上,愛迪生加了壹個喇叭狀的音管作為揚聲器;然後他把錫箔紙換成蠟筒,這樣蠟筒就可以重復使用了;同時,表殼內安裝了驅動結構,只要擰緊每個發條,就可以自動記錄和播放時間。圓筒留聲機經過改進,聲音清晰逼真,也開始進入商業應用階段。

而早期圓筒留聲機的錄音卻很少流傳,主要是壹直沒能解決翻錄和復制的技術問題。當時如果妳想錄壹個樂隊演奏的音樂,即使同時用10的擴音器,樂隊耐心地把同壹首歌放了20遍,也只得到200缸拷貝。由於生產成本高,難以推廣。

在1891的留聲機時代,德國工程師柏林納成功研制出以鍍金銅模為母模,蟲膠為鑄造復制原料的留聲機復制方法,正式拉開了留聲機取代圓筒留聲機的序幕。留聲機仍然靠手動上弦提供動力。它也是基於針通過唱片的凹槽發聲的原理。只有原來的圓筒旋轉被圓盤旋轉所取代。唱片誕生之初,由於復制簡單,大量生產,留聲機得到了極大的推廣。

但由於技術限制,錄制速度很快,達到每分鐘78轉,直接導致每面錄制不到3分鐘。所以20世紀初的美國流行音樂很短。七十八家唱片公司統治了唱片工業幾十年,直到第二次世界大戰,蟲膠的主要來源印度被封鎖。當時唱片公司要求購買者上交壹定數量的舊唱片,以換取新唱片。這個政策導致了78r唱片上很多珍貴唱片的消失。

1948二戰後,哥倫比亞唱片公司的總工程師蓋德馬克發明了壹種全新的唱片。馬克使用鉆石作為唱針,乙烯基塑料作為記錄材料,將記錄速度降低到33.3rpm,並增加凹槽密度,這樣壹張12英寸的唱片可以每面播放音樂20分鐘以上。這就是人們常說的“緊湊記錄”,也稱為“長記錄”。CD的誕生極大地促進了流行音樂市場的繁榮,並將留聲機的發展帶入了壹個新的輝煌時期。

在留聲機普及的時代,錄音形式也發生了革命性的變化。20世紀20年代以前,音樂是以純“聲學”或“機械”的形式錄制的,這就迫使音樂家在錄制音樂時痛苦地擠在錄音棚的揚聲器裏,錄制的聲音效果很差。隨著廣播和無線電報技術的進步,電聲記錄技術正在興起。1924年,貝爾實驗室成功進行電聲記錄實驗,人類記錄的歷史開啟了電氣化時代。電聲錄音就是把聲波轉換成電信號,然後通過這些電信號記錄下來。

電聲錄音有兩個好處:第壹,電聲錄音可以更真實的記錄和還原聲音。特別是在1945推廣應用Decca寬帶技術後,錄音頻率上限達到14000Hz,接近人耳極限,大大提升了錄音效果,尤其是弦樂的音色更加細膩逼真;其次,電聲錄音催生了麥克風等擴聲設備,麥克風依靠電容對極板厚度的敏感反應來達到擴聲效果。麥克風的出現讓音樂人可以在更輕松的環境下自由演奏。可以說電聲錄音的出現是留聲機發展過程中的壹次質的飛躍。

事實上,早在20世紀初,丹麥科學家保爾森就發現了磁化鋼絲可以存儲聲音信號,但鋼絲的沈重和不方便影響了這種記錄方式的普及。20世紀30年代,德國科學家弗雷耶馬將磁性鐵粉塗在紙帶和塑料帶上,這就是現代磁帶的雛形。

磁帶是壹種帶有磁性層的磁帶材料,通常是在塑料薄膜磁帶的基礎上再鍍壹層顆粒狀磁性材料或蒸鍍壹層磁性氧化物而成。磁帶錄音的原理也是從電聲錄音機制開始的。首先通過傳感器將聲音振動的能量轉化為強度隨聲音變化的電信號,然後錄音頭根據強度變化的電信號改變其線圈特性,磁化磁帶上的磁性物質,根據電信號的不同,磁化物質特性也不同,從而記錄聲音信號。二戰期間,德國廣播電臺開始大量使用錄音機,但此時磁帶僅用於錄制和播放軍事將領的講話。

戰後,經過美國的改進,磁帶錄音開始和音樂聯系起來。與唱片相比,磁帶有很多優點:第壹,磁帶的記錄時間更無限制;其次,磁帶錄音易於編輯,不必要的片段很容易被剪掉。這種後期剪輯和修改技術的發展對錄音技術和演奏實踐產生了巨大的影響。最後,磁帶錄音使得多軌同時錄音成為可能,即將多組麥克風可以錄到的聲音存儲在不同的獨立軌中,錄音後再進行混音,而這種多軌錄音方式最直接的產物就是立體聲錄音和多聲道錄音。

但是磁帶的壽命比留聲機唱片差很多。壹般磁帶存放10年左右,內部的磁信號會明顯減弱。但是20世紀20年代和30年代的唱片今天依然存在,音質依然不錯,兩者差距明顯。單單是生命的優勢,並沒有影響到磁帶在密密麻麻的記錄中的主導地位。

1963年,荷蘭飛利浦公司研制出盒式磁帶錄音機。由於盒式磁帶具有輕便、耐用、互換性強等優點,該產品壹投放市場就得到迅速推廣和發展。到了20世紀70年代,盒式磁帶作為壹種廉價方便的音樂載體已經風靡全球。

磁帶是壹種帶有磁性層的磁帶材料,通常是在塑料薄膜磁帶基片上鍍壹層顆粒狀磁性材料或蒸鍍壹層磁性氧化物制成。磁帶錄音的原理也是從電聲錄音的機理開始的。首先,聲振動的能量通過傳感器轉換成隨聲強變化的電信號。然後,錄音頭根據電信號改變其線圈特性,對磁帶上的磁性材料進行磁化,磁化後的材料根據不同的電信號具有不同的特性,從而記錄下聲音信號的個數。

二戰期間,德國廣播電臺開始使用錄音機,但磁帶僅用於錄制和播放軍事將領的講話。戰後,隨著美國人的進步,錄音開始與音樂融合。與錄音相比,磁帶有很多優點:第壹,磁帶的錄音時間更無限制;其次,磁帶錄音易於編輯,不必要的片段很容易被剪掉。後期剪輯和修改技術的發展對錄音技術和演奏實踐產生了很大的影響;最後,磁帶帶來了同時錄制多個音軌的可能性,即可以將多組麥克風錄制的聲音存儲在不同的獨立音軌中,然後在錄制後進行混音。

這種多聲道錄音方式的直接產物就是立體聲錄音和多聲道錄音。然而,磁帶的壽命比留聲機唱片差得多。磁帶存放約10年後,磁信號會明顯減弱。不過上世紀二三十年代的唱片還是有的,音質還是很不錯的。兩者的差距是顯而易見的。光是長壽命的優勢並不影響CD刻錄的主導地位。

1963年,荷蘭飛利浦公司研制出盒式磁帶錄音機。由於盒式磁帶具有輕便、耐用、互換性強等優點,產品壹上市就得到迅速推廣和發展。20世紀70年代,盒式磁帶作為壹種廉價方便的音樂載體風靡全球。

1979年飛利浦CD誕生後,飛利浦CD的受歡迎程度在世界上第壹個高密度CD存儲系統中得到了展示。高密度光盤是壹種不同於磁性載體的光存儲介質。它通過磁盤上的小螺旋坑來記錄信息。

CD的記錄原理是:首先將外界聲音信號壓縮處理成脈沖信號,按照脈沖信號的規律控制激光束發射。當光學系統聚光投射到塗有光刻膠的原盤上時,原盤在主軸電機的驅動下運動,激光束在光盤的信息軌跡上形成壹系列凹坑。這些凹坑的長度和間隔對應於控制脈沖,也就是說,它們包含要記錄的聲音信息。在播放光盤信息時,通過探測激光頭照射下光盤凹坑的反射光束來提取信息。

光盤刻錄中引入數字技術,可以有效避免信號和噪聲的幹擾,存儲的音頻信息幹凈不失真。可以說,CD的出現引發了音樂產業的壹場技術革命。其出色的音質和耐磨性標誌著數字音樂時代的開始。

80年代,隨著CD、MD、DVD等數字載體的不斷升級,不僅音質有了新的飛躍,存儲容量也越來越大,體積卻越來越小。比如1979年誕生的第壹張CD,直徑12 cm,可以存儲74分鐘的高清音頻信號,接近普通磁帶的容量;上世紀90年代,飛利浦開發並推出了壹款容量為4.7GB的DVD,可存儲近1,000首流行歌曲。1986年,CD機銷量首次超過錄音機;1988年,光驅銷量首次超過磁帶機。21世紀,錄音機終於淹沒在科技創新的浪潮中,被人們記住。

數字信息雲時代然而,光盤已經蓬勃發展了20多年。從2005年開始,CD媒體的音樂銷量大幅下滑。這得益於20世紀末20世紀初互聯網技術的飛速發展。同時,由於個人電腦性能的不斷提高,存儲容量的不斷增加,以及各種錄音軟件和相關硬件設備的普及,音樂制作機構開始向錄音棚和個性化方向發展。很多音樂人、音樂人、音樂愛好者可以隨時在自己家裏或教室的琴房錄制高質量的唱片,供個人參考、相互交流、在線需求,甚至可以寄給唱片公司正式出版。

在如今的數碼時代,除了智能手機,最專業最常見的錄音設備就是壹種叫做錄音筆的數碼錄音筆。形似鋼筆或小盒子,便於攜帶。同時還具備激光筆和MP3相關功能。手寫筆的主體是內存。由於使用了閃存和VLSI核心系統,整個產品體積小,重量輕。筆的記錄原理是通過數模轉換器對模擬信號進行采樣編碼,將模擬信號轉換成數字信號,然後進行壓縮存儲。即使這個數字信號被多次復制,它的聲音信息也不會被破壞,可以保持不變。

現在有了各種移動應用,我們的手機和平板電腦可以隨時隨地記錄他們的歌曲和對話,並立即分享給朋友。錄音技術不再只是專利設備,而是多媒體技術的壹部分。留聲機、唱片、磁帶、CD今天最先進的技術可能在幾年後被遺忘。

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