Перезапись в цифровой форме на современные компьютерные носители информации аудиозаписей (стр. 1 из 2)

УДК 621.397

Сохранение и введение в научный оборот РАРИТЕТНЫХ музыкальных коллекций

В.В.Петров, А.А.Крючин, С.М.Шанойло, И.В.Косяк, Л.И.Егупова.

Институт проблем регистрации информации

Национальной академии наук Украины

ул. Шпака, 2, 03113 Киев, Украина

тел. 446-83-89, факс: 241-72-33, e-mail: petrov@ipri.kiev.ua

Реферат

Перезапись в цифровой форме на современные компьютерные носители информации аудиозаписей, хранящихся на восковых цилиндрах Эдисона, является единственным способом их сохранения и предоставления возможности их анализа и обработки. Технология перезаписи должна обеспечить как полный перенос информации, так и сохранение аудиозаписей на восковых цилиндрах. Разработанный интерференционный оптико-механический метод обеспечивает высококачественное неразрушающее воспроизведение звука с фонографических цилиндров. Форма представления инструментального сигнала, представляющего собой запись профиля звуковой дорожки, позволяет эффективно осуществлять обработку (в первую очередь очистку от шумов) воспроизведенных сигналов. Представлены результаты воспроизведения звука с фонографических цилиндров из различных коллекций.

Издание аудиозаписей, воспроизведенных с фонографических цилиндров, целесообразно осуществлять в мультимедийном представлении, давая наиболее полную информацию об исполнителях и месте проведения записей.

Ключевые слова: фонографический цилиндр Эдисона, фонограф, звуковая дорожка, фонограмма.

Записывать звуки человечество научилось сравнительно недавно. В 1857 г. англичанин Леон Скотт создал устройство «фоноавтограф», регистрирующие акустические колебания, которое позволяло записывать звук, но не воспроизводило. Сделать запись и воспроизвести звук удалось только известному американскому изобретателю Томасу Эдисону в 1877 году, благодаря изобретенному им прибору, названному фонографом. Принцип его действия был прежним. Акустические колебания оказывали давление на мембрану и связанная с ней пишущая игла выдавливала на вращающемся валике канавку переменной глубины. При проигрывании же

валика воспроизводящая игла, двигаясь по записанной канавке, повторяла все колебания пишущей, заставляя вибрировать мембрану. Так получался звук.

Первый фонограф был весьма несовершенным, однако, благодаря усовершенствованиям Т.Эдисона и других известных ученых того времени, стало возможным применение фонографа в различных областях науки, исскуства и в быту. Фонограф быстро распространился по всему миру и использовался для записи и воспроизведения звука приблизительно до 1930 года и наконец был вытеснен граммофоном и грампластинками.

В течение 60 лет на фоноваликах (фоноцилиндрах) были произведены многочисленные записи фольклорной музыки и песен, записаны выступления выдающихся деятелей культуры. Эти записи являются неотъемлемой частью культурного наследия многих народов мира.

Во многих библиотеках и архивах мира сохранились различные по объему коллекции фонографических валиков Эдисона, а именно: Американском Фольклорном центре Библиотеки Конгресса (одно из самых больших собраний); Берлинском Фоноархиве (Германия); Национальном звуковом архиве Британской библиотеки; Венском фонограмархиве (Австрия); Центральном государственном архиве звукозаписи; Музее музыкальной культуры им. М.Глинки, Политехническом музее, Музей Л.Н.Толстого (всё г. Москва, Россия); Фоноархив института русской литературы Российской Академии наук (Пушкинский Дом), Музей связи (оба Санкт-Петербург).

В Украине также хранятся уникальные коллекции на фонографических цилиндрах: в Национальной библиотеке Украины им. В.И.Вернадского - коллекция еврейского музыкального фольклора М.Береговского, в Институте искусствоведения, фольклористики и этнологии им. М. Рыльского - коллекция украинского фольклора первой половины ХХ столетия. Несколько тысяч цилиндров хранится в библиотеках, музеях и у частных коллекционеров Львова, Ужгорода, Черновцов и др. городов западного региона Украины.

Однако время не пощадило первые несовершенные носители информации. Они дошли до нас в плохом состоянии и безвозвратно теряются, так как процесс разрушения и старения, составляющий в среднем 3-5% в год, продолжается. Характерными повреждениями фонографических валиков Эдисона являются механические, физико-химические, вызванные сложными, необратимыми процессами химического старения восковых валиков. Они обусловлены сроком хранения, композиционными и технологическими особенностями воска, а также возникают при эксплуатации, архивной работе и хранении [1]. Хотя воспроизведение звука с таких старых восковых валиков и может быть осуществлено при помощи фонографа Эдисона, однако этот способ обычно вызывает серьезные повреждения звуковых канавок на валиках, что обусловлено давлением тяжелой иглы, а полученный таким образом звук имеет низкое качество из-за шумов и искажений.

Уже несколько десятков лет информацию с фонографических валиков Эдисона пытаются перенести на современные носители информации. Учёными и специалистами многих стран, таких, как США, Австрия, Германия, Япония, Швеция и др., была проделана огромная работа по решению проблемы качественного воспроизведения звука с валиков Эдисона [2, 3].

Хорошо исследованные и развитые методы и оборудование для воспроизведения грамзаписей (электродинамический, пьезоэлектрический и т.п.) достаточно «жесткие» для такого специфического материала, как композиционный воск, из которого изготовлены фоновалики. Попытки создания системы бесконтактного оптического воспроизведения также не увенчались успехом, в основном, из-за неоднородности отражающей поверхности звуковой дорожки валика. Полученный при этом сигнал очень зашумлен помехами и добиться качественного воспроизведения звука весьма затруднительно [4].

Аудиоинформация, воспроизведенная с фонографических цилиндров Эдисона, характеризуется высоким уровнем шумов и искажениями полученного сигнала. Природа этих шумов и искажений связана с процессами первоначальной записи информации на восковые цилиндры, воспроизведения информации на современных устройствах и повреждениями поверхности цилиндров при длительном хранении.

Работы по перезаписи валиков Эдисона в Институте проблем регистрации информации НАН Украины были начаты в январе 1996 года по просьбе ЮНЕСКО и Международного музыкального совета, а также лично, лорда Егуди Минухина, известного музыканта прошлого века, с целью сохранения уникальной коллекции еврейской музыки М.Береговского, хранящейся в Национальной библиотеке Украины им. В.И.Вернадского (г. Киев).

В результате анализа причин, искажающих качество воспроизведенных с фонографических цилиндров сигналов, существующей аппаратуры и принципов воспроизведения, в Институте проблем регистрации информации НАН Украины был предложен и реализован принципиально новый метод высококачественного воспроизведения звука с фонографических цилиндров Эдисона. Предложенный цифровой оптико-механический метод с интерферометрической схемой измерения позволяет обеспечить физическую сохранность восковых цилиндров и получить высококачественное воспроизведение звука, сведя до минимума перечисленные выше недостатки.

Одна из главных характерных особенностей разработанного и исследованного метода состоит в том, что профиль звуковой дорожки в цифровой форме снимается с цилиндра и вводится в компьютер и после соответствующей обработки преобразуется в звук. Такой метод имеет ряд преимуществ. Во-первых, регистрация профиля звуковой дорожки может быть выполнена со скоростью в 10-50 раз ниже, чем первоначальная скорость записи звука. Значительное уменьшение скорости вращения цилиндра позволяет решить задачу резкого уменьшения динамической нагрузки на поверхности цилиндра, что является очень важным с точки зрения его сохранения. При уменьшении скорости вращения цилиндра до 3-6 оборотов в минуту динамическая нагрузка на поверхность цилиндра в системе воспроизведения может быть уменьшена в 300-500 раз, по сравнению с пьезоэлектрическим методом [5].

Во-вторых, метод позволяет значительно улучшить качество воспроизведения звука. Анализ процесса воспроизведения звука с цилиндров Эдисона показал, что один из главных шумов – шум, возникающий при контакте иглы звукоснимателя с частицами пыли и царапинами. Размер пылинок (3-10) мкм и большинства царапин (5-10) мкм намного меньше длины отпечатка, соответствующего высокочастотным составляющим звукового сигнала, (действительно при линейной скорости движения иглы по фоноцилиндру 0,5 м/с частоте 5 кГц соответствует продольное углубление длиной примерно (80

) мкм). При взаимодействии иглы с пылинками и микротрещинами при традиционных методах считывания возникает импульсная шумовая помеха, имеющая широкий спектральный диапазон и трудно отделимая от полезного сигнала. Чтобы уменьшать шум, произведенный пылинками, трещинами и другими явными дефектами, предлагается профиль, снятый от поверхности звуковой дорожки, до преобразованием его в звук, аппроксимировать более гладкой кривой, исключая явные выбросы, связанные с пылью, трещинами и т.д.

В-третьих, компьютерная обработка и преобразование профиля дорожки в звук исключают необходимость повторения процессов воспроизведения с целью выбора оптимальной скорости вращения, соответствующей той, на которой была выполнена запись. Это значительно уменьшает вероятность повреждения цилиндров при воспроизведении. В качестве системы съема профиля звуковой дорожки была предложена, разработана и исследована комбинированная оптико-механическая интерферометрическая система, построенная по классической схеме интерферометра Майкельсона. При разработке установки интерференционного воспроизведения звука с фонографических цилиндров Эдисона был использован опыт по созданию оптических запоминающих устройств, в частности конструирования сверхточных аэростатических направляющих, интерференционных датчиков. Профиль звуковой дорожки цилиндра отслеживается при помощи специального зонда эллиптической формы. С зондом жестко связан оптический элемент измерительного плеча интерферометра, перемещение которого, соответствующее профилю звуковой дорожки, измеряется с дискретностью около 0,1 мкм и заносится в ЭВМ. Точная скорость вращения, при которой производилась запись для большинства цилиндров неизвестна (0,3; 0,5 и даже 0,1 м/сек). При помощи компьютера оптимизируется скорость воспроизведения и выбирается скорость, соответствующая скорости вращения при записи. Компьютерная обработка после записи профиля поверхности позволяет выбрать оптимальную скорость воспроизведения при одном проходе звукоснимателя. С целью обеспечения стабильности и точности интерферометрической измерительной системы в разработанной установке для воспроизведения звука с цилиндров Эдисона она выполнена неподвижной. Съем профиля звуковой дорожки (сканирование цилиндра) осуществляется посредством синхронных вращений (система вращения) и осевого перемещения цилиндра относительно неподвижной интерферометрической системы (система позиционирования). Для минимизации внешних вибраций и шумов разработанная установка, имеющая массу около 3 тонн, оснащена системой пневматических и резиновых амортизаторов и смонтирована на фундаменте массой 120 тонн. Привода вращения и линейного перемещения выполнены на аэростатических опорах, что позволило избежать шума подшипников.