Сейчас музыка живет в приложениях и ваших плейлистах. Чтобы послушать великую классику или модный рэп, достаточно сделать пару кликов. И все это онлайн, а если хотите оффлайн-решение, из облака музыка сразу скачивается на телефон. Но всего 100 лет назад каждая проигранная мелодия требовала механики, а в 80-е она только начинала цифровизироваться. 

В этой подборке пройдем путь главных устройств, которые меняли не только формат хранения звука, но и саму жизнь. Детали внутри.

Фонограф / граммофон

Как часто на неделе вы задумываетесь о Римской империи о том, как на балах конца XIX века танцевали? Под какую музыку это происходило и кто или что ее тогда играло?

Музыка не была фоном для пробежки как сейчас, а была механическим чудом, записанным вручную. Именно фонограф и граммофон позволили музыке превратиться в вещь, доступную каждому в собственном доме. Первые попытки записать звук на цилиндры принадлежали Кро и Эдисону в 1877 году. 

Как же работала технология? Звук рождался благодаря игле, без капли электроники. Принцип их работы основан на механическом преобразовании звуковых волн в физическую форму, а затем обратно в звук.

В первых фонографах звук записывался на вращающийся цилиндр, покрытый мягким восковым слоем. При записи звуковые колебания передавались игле, которая прорезала микродорожки (царапины) с переменной глубиной и шириной на поверхности воска. Эти дорожки были физической анаграммой звуковой волны. По сути, физический аналог колебаний звука. При воспроизведении игла вновь проходила по этим микрорельефам, двигаясь вверх и вниз или в стороны, в зависимости от типа записи (вертикальная или горизонтальная). 

Колебания иглы передавались на диафрагму или мембрану, которая преобразовывала колебания в звук. Цилиндр вращался с помощью заводного механизма с пружиной, контролировавшего скорость прокрутки.

Эмиль Берлинер пошел дальше: он заменил неудобные цилиндры на плоские диски и запатентовал граммофон 26 сентября 1887 года. Первые пластинки делали из цинка, потом перешли на эбонит, а позже на шеллак — материал становился лучше по мере развития технологии. Резец, связанный с вибрирующей мембраной, вырезал на лакированном диске спиральный след, который при тиражировании переносился на пластинку. А при заводе пружины диск крутился, игла бежала по спирали и превращала вырезанные колебания обратно в звук. Звуковая дорожка вырезалась по спирали от внешнего края к центру. 

Главное техническое преимущество — поперечная запись. Она снизила искажения в разы и дала более громкое, чистое воспроизведение. Граммофон стал более популярным проигрывателем.

Selectel Tech Day — 8 октября

Разберем реальный опыт IT-команд, технический бэкстейдж и ML без спецэффектов. 15 стендов и интерактивных зон, доклады, мастер-классы, вечерняя программа и нетворкинг. Участие бесплатное: нужна только регистрация.

Зарегистрироваться →

Винил и проигрыватель

Продолжением граммофона стал проигрыватель виниловых пластинок. Проигрыватель — это электрофон с электромотором, приводом и электронной схемой усиления звука. Вибрации иглы преобразовывались в электрические сигналы, которые проходили через фонокорректор и усилитель для того, чтобы слушать музыку через внешние колонки или наушники. Конечно, как и в случае с граммофоном, необходим был материал, на который все бы записывалось. Им была виниловая пластинка — плоский диск из поливинилхлорида с нанесенной спиральной аналоговой канавкой. 

При этом воспроизведение винила — процесс тонкий и требующий точной настройки тонарма, выбора качественного картриджа и правильного давления иглы, чтобы сохранить качество звука и избежать износа пластинки. Тонарм — это сбалансированная и отрегулированная деталь, обеспечивающая движение иглы по дорожке. 

Особенность винила в том, что запись здесь аналоговая, то есть звук хранится в непрерывной форме, близкой к естественным звуковым волнам. Из-за этого многие ценители винила говорят о так называемом «теплом звуке» — мягком, насыщенном и живом звучании, которое сложно полностью воспроизвести с помощью цифровых форматов. 

Радио и транзистор

Почти каждый слышал, что радио изобрел Александр Попов — имя давно стало символом российского вклада в эту революционную технологию. Еще в 1895 году, показывая свой прибор, он передавал сигналы азбукой Морзе на расстояние до нескольких сотен метров. Для того времени это было настоящее чудо техники — возможность без проводов передавать информацию. Однако Попов больше был ученым-изобретателем, который сосредоточился на практических экспериментах и не спешил оформлять патенты или создавать бизнес.

Параллельно в Англии молодой итальянец Гульельмо Маркони работал над подобной идеей: он был не только инженером, но и предпринимателем, который видел не только техническую, но и коммерческую выгоду изобретения. В 1896 году Маркони подал первый патент на радиосвязь и уже через несколько лет смог отправить радиосигнал через Атлантический океан — факт, который сделал его знаменитым по всему миру. 

Между тем, Попов оставался в Научной академии России и не стремился к продаже своих устройств. Но именно Попова большинство ученых считают пионером в создании радиосвязи. 

В начале XX века появились первые AM- и позже FM-радиостанции. Музыка и новости шли из эфира. Первые радиоприемники были основаны на электролампах. Минусов было достаточно: устройства требовали питания, высокого напряжения и выделяли много тепла. Лампы выступали главными элементами, усиливая слабые радиоволны и превращая их в звуковой сигнал. Такой приемник был далеко не портативным — весил он нередко несколько килограммов и требовал электричества.

Транзистор в 1947 году стал решением проблемы. Он смог заменить лампу в радиоприемнике и при этом занимал гораздо меньше места. Появились карманные «транзисторники», которые можно было носить с собой и слушать музыку или новости в любом месте — от парка до транспорта. Этот переход открыл новую эру для массовой культуры. 

Интересно, что в переходный период создавались гибридные лампово-транзисторные модели, где мощные усилительные каскады оставались на лампах, а остальные элементы на транзисторах. Но уже к 1960-м годам лампы окончательно уступили место.

Магнитофоны 

Магнитофон дал музыке новую жизнь благодаря записи на магнитную ленту. Скорость ее движения влияет на качество звука. При высокой скорости звук получается более детализированным, захватываются высокие частоты, а шум и искажения становятся менее заметны. Для бытовых магнитофонов скорость обычно составляла 19 см/с, а для профессиональной записи — 38 см/с и выше. Чем быстрее движется лента и чем она шире, тем больше звуковой информации можно уловить и воспроизвести. То есть, это обеспечивает широкий частотный диапазон и богатую динамику.

В основе работы — принцип магнитной индукции. Аудиосигнал преобразуется в переменное магнитное поле, которое записывается на магнитную ленту с помощью записывающих головок. При воспроизведении магнитная лента проходит через воспроизводящую головку, где магнитные вариации конвертируются обратно в электрический сигнал. 

Важно, чтобы лента двигалась с одинаковой скоростью. Любые скачки или вибрации вызывают искажения и шумы, заметные слуху. Поэтому профессиональные студийные магнитофоны оснащались системами подвески, механизмами против вибрации и моторами с контролем скорости. Это и создавало максимально чистый и натуральный звук.

Магнитофоны подарили музыку многим поколениям в по-настоящему живом и натуральном звучании, которое сложно воспроизвести цифровыми форматами без потерь. В свою очередь, качество записи многократно усиливалось за счет профессионально подобранного эквалайзера RIAA и тщательно настроенных усилителей.

Аудиокассета, Walkman

Формат, который появился в 1963 году и быстро завоевал мир своей компактностью и мобильностью — аудиокассета. Ее основой служила магнитная лента шириной всего 3,81 мм, на которой записывался звук. Лента двигалась со скоростью около 4,76 см в секунду. Это сохраняло высокое качество записи при компактных размерах. Внутри кассеты три или четыре дорожки — это два стереоканала, записанных в одном или двух направлениях.

Ленты делятся на три основных типа:

• I — феррооксидные (стандартные),

• II — хромовые (повышенного качества),

• IV — металлические (самое высокое качество, применяемое в профессиональном звуковоспроизведении).

Каждый тип имеет свои особенности и требования по работе с магнитофоном. По мере того как лента движется, магнитные частицы на ней намагничиваются в соответствии с входящим аудиосигналом. Качество этого механизма и тип магнитной ленты часто влияли на чистоту звучания.

С появлением портативного Walkman от Sony в 1979 году аудиокассета получила новую жизнь. Теперь музыка всегда с собой. Walkman подарил свободу перемещения под музыку, и это кардинально изменило привычки слушателей, вводя новое понятие личного музыкального пространства. Бумбоксы с мощными встроенными динамиками, создавали общественные музыкальные зоны, особенно в субкультурных кругах хип-хопа 80–90-х, когда громкое уличное звучание стало символом свободы и протеста.

CD и Discman — начало цифровой массовости

Цифровая эпоха музыки началась с компакт-диска (CD) и портативного проигрывателя — Discman. В 1982 году первые коммерческие CD-проигрыватели появились на рынке от компаний Sony и Philips, а в 1984 году Sony выпустила знаменитый портативный Discman D-50, который стал первым массовым устройством для цифрового аудио вне дома.

Принцип работы CD основан на оптическом считывании цифровой информации, записанной на диск в формате PCM (Pulse Code Modulation). На поверхности компакт-диска расположена спиральная дорожка, состоящая из гладких участков и ямок (pit), которые кодируют цифровой звук в виде последовательности нулей и единиц. Лазерный луч, направленный на диск, отражается от этих участков и воспринимается фотодетектором, который превращает отражения в электрический цифровой сигнал.

Цифровой формат подарил музыке невероятную чистоту и стабильность воспроизведения по сравнению с аналоговыми носителями. Отсутствие механического контакта позволяет избежать привычных для винила и магнитных лент царапающих тресков и шумов, а высокая точность кодирования звука обеспечивает максимально достоверное воспроизведение оригинальной записи.

Discman же стал портативной революцией, давая возможность слушать цифровую музыку в удобном формате. 

Хотя первый Discman по размеру сравнивали с четырьмя коробками для компакт-дисков и он был достаточно тяжелым, это устройство открыло эру мобильного цифрового звука. Благодаря дальнейшему развитию технологий компакт-диски и портативные плееры обрели более компактные и функциональные формы, что сделало цифровую музыку массовым и повсеместным явлением.

MP3-плееры и iPod 

Что позволит сохранить тысячи треков на встроенной флеш-памяти или жестком диске? Для этого понадобится несколько сотен CD-дисков. Спасли положение MP3-плееры. Это устройства, которые используют сжатые аудиоформаты (MP3, AAC) для хранения и воспроизведения музыки в цифровом виде. Они работают с файлами, где звук преобразован в последовательность цифровых данных. Управление музыкой происходит через меню с возможностью сортировки, создания плейлистов и случайного воспроизведения (shuffle), что значительно меняет привычный способ прослушивания — теперь слушатель выбирает, как и что слушать.

Apple iPod, появившийся в 2001 году, стал стандартом MP3-плееров. Он использовал встроенный жесткий диск для хранения музыки. Что повысило вместимость в несколько раз по сравнению с флеш-накопителями того времени. В основе работы iPod лежит простая, но эффективная схема: музыка загружается с помощью программы iTunes, хранится на диске в формате AAC или MP3 и выводится через встроенный аудиочип. Для управления интерфейсом iPod применялось механическое колесо прокрутки (Click Wheel), позволявшее быстро листать треки, регулировать громкость и выбирать плейлисты.

Аппаратно iPod содержал центральный процессор, контроллер хранения, аудиокодек и встроенный аккумулятор. Энергопитание и оптимизация софта позволяли слушать музыку до 20 часов без подзарядки. Благодаря компактности и удобному интерфейсу, iPod сделал музыку персональной, доступной всегда и везде, что сильно повлияло на культуру прослушивания и погружение пользователя в собственный музыкальный мир.

Периферия Bluetooth 

Все этапы развития привели нас к  школьникам с колонками на полную громкость Bluetooth-колонкам и наушникам. С развитием стандартов Bluetooth и появлением новых аудиокодеков — SBC, AAC, aptX, LDAC — качество передачи звука заметно выросло. Каждый кодек преследует разные задачи: SBC является универсальным и широко поддерживаемым, AAC работает лучше на устройствах Apple и обеспечивает лучшее качество при одинаковом битрейте, aptX и LDAC позволяют передавать звук высокого разрешения с минимальной задержкой. 

Встроенные аккумуляторы существенно расширили мобильность колонок и наушников — теперь они способны работать до 20 часов и больше, избавляя пользователя от поиска розеток. При этом емкие батареи квалифицированно управляются электроникой, чтобы оптимизировать нагрузку и продлить срок службы.

Немаловажная часть — защита от воды и пыли по стандартам IPX5 и выше. Конструкция и материалы учитывают экстремальные условия, будь то пляж, поход или спортивная тренировка.

Наушники с Bluetooth сегодня отличаются компактностью, удобством использования и функциями активного шумоподавления. Версия Bluetooth 5.x и особенно Bluetooth LE Audio (начиная с 5.2) значительно снижают энергопотребление.

LE Audio вводит новый кодек LC3, который способен обеспечить высокое качество звучания при меньшем битрейте. Кроме того, поддержка многопотоковой передачи (Multi-Stream Audio) позволяет синхронно отправлять отдельные звуковые потоки на каждый наушник, устраняя задержки и улучшая стереоэффект.

Другие функции — это расширенная поддержка True Wireless Stereo (TWS) с улучшенной синхронизацией левого и правого канала, возможность подключения сразу нескольких пар наушников к одному источнику, а также интеграция с функциями голосовых ассистентов и микрофонами для звонков. 

Что ждет в будущем

История прослушивания музыки — это история постоянного технического прогресса и совершенствования форматов и устройств. Крупные изменения в прослушивании музыки были неоднократно. Появление магнитной ленты, электронные носители и аудиокодеки сделали музыку более доступной. Интернет обеспечил глобализацию музыки и сам стал ее носителем. Ранее можно было определить регион по звучанию, а сегодня границы между стилями стерты благодаря свободному распространению и смешению культур.

В будущем музыка может стать еще более персонализированной и интегрированной в тело человека — например, через чипы, встроенные под кожу, которые будут напрямую передавать звук или создавать индивидуальные звуковые ощущения. Искусственный интеллект уже сейчас способен создавать полноценные композиции, а с развитием технологий сможет и интегрироваться в IoT, а потом уже и человека. Что думаете по этому поводу? Делитесь мнением в комментариях.