Оптический звук — это способ хранения звукозаписей на прозрачной пленке. Первоначально разработанная для военных целей, эта технология впервые получила широкое распространение в 1920-х годах как формат звука на пленке для кинофильмов . Оптический звук в конечном итоге вытеснил все другие технологии звукового кино, пока появление цифрового звука не стало стандартом в кабинах для кинопроекции. Оптический звук также использовался для многодорожечной записи и для создания эффектов в некоторых музыкальных синтезаторах .
Основываясь на принципе, впервые продемонстрированном фотофоном Александра Грэхема Белла в 1880 году, оптический звук был разработан несколькими изобретателями, заинтересованными в беспроводной связи посредством передачи света, в первую очередь для использования с корабля на корабль . Идея заключалась в том, что звуковые импульсы можно было бы преобразовать в световые импульсы, передать с одного корабля и уловить другим, где световые импульсы затем снова преобразовывались бы в звук.
Пионером в этой технологии был американский физик Теодор Кейс . Во время учебы в Йельском университете Кейс заинтересовался использованием модулированного света в качестве средства передачи и записи речи. В 1914 году он открыл исследовательскую лабораторию Кейса для экспериментов с фотоэлектрическими свойствами различных материалов, что привело к разработке ячейки Таллофида (сокращение от оксисульфида таллия ), светочувствительной вакуумной трубки . Первоначально трубка Таллофида использовалась ВМС США в сверхсекретной инфракрасной системе передачи сигналов между кораблями, разработанной в лаборатории Кейса с его помощником Эрлом Спонэйблом. Система Кейса и Спонэйбла была впервые испытана у берегов Нью-Джерси в 1917 году, и на испытаниях присутствовал Томас Эдисон , нанятый ВМС для оценки новых технологий. Испытание прошло успешно, и ВМС США использовали эту систему во время и после Первой мировой войны . [1]
Современником работ Кейса и Спонабла был паллофотофон Чарльза А. Хокси ( от греческих корней, означающих «трясущийся светлый звук»), производимый General Electric (GE). Подобно инфракрасной системе Кейса, используемой ВМФ, паллофотофон также предназначался для беспроводной связи на море, но затем был адаптирован для записи речи. При поддержке GE изобретение Хокси использовалось в 1922–1923 годах для записи тогдашнего вице-президента Кэлвина Кулиджа и других для радиопередач.
Ранние работы Кейса, Спонэйбла и Хокси сыграли важную роль в разработке систем звукозаписи для кинофильмов в 1920-х годах.
Большинство изобретений, которые привели к оптической технологии звука на пленке , использовали электрическую лампу , называемую «возбудителем», которая светила через полупрозрачную волновую форму, напечатанную на краю кинопленки. Когда свет проходит через пленку, он считывается фоточувствительным материалом и подается через процессор, который преобразует фотоэлектрический импульс в электрический сигнал, который затем усиливается и преобразуется в аналоговые звуковые волны через динамик.
В 1920-х годах появились три типа оптической технологии звукозаписи на пленку: Phonofilm, Photophone и Movietone. Четвертый основной претендент на рынок звукового кино — система звукозаписи Vitaphone компании Warner Brothers , которая синхронизировала большие (16") фонографические записи с кинопроектором, использовалась в ранних звуковых фильмах , таких как их хит 1927 года The Jazz Singer (который позиционировался как « сплошное пение », хотя разговоры были спорадическими и использовались только в нескольких изолированных эпизодах), использовала диски Vitaphone, но к 1931 году оптическая система звукозаписи на пленку вытеснила отдельную технологию звукозаписи на диск.
После войны Теодор Кейс и Эрл И. Спонэбл сотрудничали с пионером беспроводной связи Ли де Форестом , изобретателем аудионной трубки , чтобы применить свою оптическую звуковую систему к кинофильмам. Де Форест получил общие патенты на процесс записи звука на пленку в 1919 году, хотя именно изобретения исследовательской лаборатории Кейса сделали системы де Фореста работоспособными. В 1922 году лаборатория Кейса впервые переделала старый проектор немого кино в записывающее устройство, используя свет проектора для экспонирования звуковой дорожки на пленку. Процесс (который де Форест назвал Фонофильмом ) записывал звук в виде параллельных линий различных оттенков серого, фотографически транскрибируя электрические формы волн с микрофона , которые были переведены обратно в звуковые волны при проецировании фильма.
Case Lab доработала процесс с помощью изобретения под названием «Aeo-light» для использования в звуковых камерах. Во время съемок аудиосигналы модулировали Aeo-light, чтобы экспонировать звук фильма непосредственно внутри камеры, оптимизируя процесс Phonofilm для синхронизации кинофильма со звуковой дорожкой. В 1924 году Sponable сосредоточился на разработке этих односистемных камер, в которых и звук, и изображение записывались на один и тот же негатив. Он обратился к Bell & Howell с просьбой модифицировать одну из их камер для его конструкции, но результаты оказались неудовлетворительными. Позже Wall Camera Corporation переделала машину с улучшенными результатами.
Де Форест также работал с одним из первых создателей кинохроники Фрименом Харрисоном Оуэнсом , который к 1921 году разработал собственную запатентованную звуковую камеру, и провел некоторое время в Берлине, работая с корпорацией Tri-Ergon и исследуя развитие европейских систем звукового кино. [ необходима цитата ] Там он встретился с финским изобретателем Эриком Тигерстедтом («финский Томас Эдисон»), который усовершенствовал систему усиления Phonofilm, сделав ее слышимой в большом театре.
Phonofilm использовался в основном для записи сценических выступлений, речей и музыкальных номеров в Нью-Йорке и его окрестностях, но голливудские киностудии не проявили особого интереса к этой системе. Поскольку голливудские студии контролировали основные сети кинотеатров, де Форест показывал свои фильмы в независимых кинотеатрах в виде короткометражных серий, похожих на водевиль , в том числе «Song Car-Tunes » Макса и Дэйва Флейшеров . Флейшеры использовали процесс Phonofilm для своих анимационных короткометражек, в том числе теперь уже классического трюка « Follow the Bouncing Ball ».
В 1924 году Оуэнс расстался с де Форестом, а Кейс последовал его примеру в 1925 году, поскольку де Форест взял на себя единоличное право на Phonofilm. [2] В августе 1926 года Warner Brothers представили свою систему Vitaphone sound-on-disc , разработанную Western Electric , с фильмом Джона Берримора Don Juan . Месяц спустя компания Phonofilm объявила о банкротстве . Кейс и Sponable продолжили внедрять свои оптические инновации в области звука на пленке в виде звуковой системы Movietone , а права на Phonofilm в Великобритании были куплены владельцем сети кинотеатров Изадором Шлезингером, который использовал эту технологию для выпуска короткометражных фильмов исполнителей британских мюзик-холлов до 1929 года.
В то время как Ли де Форест боролся за продвижение Phonofilm, Pallophotophone Чарльза А. Хокси имел успех как оптическое записывающее устройство благодаря поддержке General Electric . Pallophotophone использовал всю ширину неразмотанной 35-миллиметровой монохромной пленки Kodak для записи и воспроизведения нескольких звуковых дорожек. В отличие от Phonofilm, эта оптическая звуковая технология использовала фотоэлектрический процесс, который улавливал звуковые волновые формы, генерируемые вибрирующим зеркальным гальванометром , и была первой эффективной многодорожечной системой записи , опередив многодорожечные магнитофоны на магнитной ленте по крайней мере на 20 лет. С начала 1920-х до начала 30-х годов GE транслировала более 1000 записей Pallophotophone со своей радиостанции WGY в Скенектади, штат Нью-Йорк , включая речи президентов Кэлвина Кулиджа и Герберта Гувера , а также изобретателей-бизнесменов Томаса Эдисона и Генри Форда .
К середине 1920-х годов GE адаптировала изобретение Хокси для воспроизведения звука в кинофильмах, впоследствии продаваемое как коммерческий продукт тогдашней дочерней компанией GE RCA как « RCA Photophone ». Первые демонстрации фотофона состоялись в 1926 году, а в 1927 году звуковая версия (только музыка и звуковые эффекты) немого фильма « Крылья » гастролировала по дюжине специально оборудованных кинотеатров. [3]
В то время как работа Хокси нашла свой путь в национальные кинотеатры через RCA, Теодор Кейс и Эрл Спонэбл нашли пристанище в Fox Film Corporation после ухода из de Forest и Phonofilm. Звуковая система Movietone Кейса и Спонэбла внесла несколько изменений в более раннюю систему Phonofilm, которую они помогли создать. Одна из них заключалась в перемещении положения звуковой головки проектора с верхней части головки изображения (как это было в Phonofilm) на 14+1 ⁄ 2 дюйма (370 мм) ниже головки изображения (близко к современному стандарту). Кейс также принял скорость 24 кадра в секунду для Movietone, приведя ее в соответствие со скоростью, уже выбранной для системы звука на диске Vitaphone компании Warner Brothers , установив 24 кадра в секунду как фактическую скорость для всех звуковых фильмов, будь то звук на диске или звук на пленке. [4] [5]
В 1926 году Fox наняла Sponible, купила патенты Case (они уже приобрели патенты Freeman Owens и Tri-Ergon) [6] и начала массовое производство Case's Aeo-light для использования во всех камерах Movietone News с 1928 по 1939 год. Эти камеры записали все художественные фильмы Fox в этот период, начиная с Sunrise: A Song of Two Humans (1927) Ф. В. Мурнау . Как первый профессионально созданный художественный фильм с оптической звуковой дорожкой, он включал в себя в основном музыку и звуковые эффекты, с очень небольшим количеством несинхронизированных слов.
После 1931 года производство художественных фильмов Fox перешло на двухмашинную систему, которую Western Electric разработала на основе фотофона RCA, с появлением светового клапана, изобретенного Эдвардом К. Венте. В этой системе одна камера снимала кадры, а вторая безлинзовая «звуковая камера» служила оптическим регистратором, который был механически связан с изображением. Fox продолжила снимать Movietone Newsreels с помощью односистемных камер из-за их простоты мобильности.
В течение полувека звуковые системы в кинотеатрах лицензировались либо RCA, либо Western Electric, а кинопродюсеры выбирали лицензировать одну или другую, или даже обе. Это продолжалось до 1976 года, когда оптическая запись звука была преобразована в стереосистему переменной площади Western Electric (названную «Westrex»).
Из-за зернистости пленки и возможной пыли на звуковой дорожке оптический звук мог быть шумным или иметь потрескивающие звуки, особенно при проецировании изношенных прокатных отпечатков . На участках с низким объемом (где шум был бы особенно заметен) шумоподавление изначально выполнялось либо путем частичного маскирования дорожки, либо, при записи с переменной областью, путем сужения ширины прозрачных колебаний. Позднее стало использоваться электронное шумоподавление (например, аналоговое Dolby A ).
Поскольку цифровой звук стал стандартом воспроизведения звука в 21 веке, 35- и 70-мм фильмы все чаще включают цифровую версию звуковой дорожки по краям кинопленки. Большинство фильмов продолжают обрабатываться как с цифровыми, так и с аналоговыми звуковыми дорожками, поэтому их можно считывать любыми проекционными системами в кинотеатре.
После того, как в начале 1930-х годов паллофотофон компании General Electric вышел из употребления, оптическая многодорожечная запись не возрождалась в течение почти трех десятилетий, пока высококачественные и стереофонические записи не стали коммерчески доступными. Уолт Дисней предпринял попытку в 1940 году, когда начал звуковое производство для Fantasia с Филадельфийским оркестром . [7] Дисней установил 33 микрофона в Академии музыки и подключил их к восьми независимо управляемым станциям микширования. Затем восемь дорожек были записаны оптически на 35-миллиметровую пленку, а девятая дорожка добавляла темп художникам Диснея, чтобы синхронизировать их анимацию со звуковой дорожкой. [8] Позже Дисней смикшировал эти девять дорожек в четыре для использования с системой Fantasound , которая гастролировала с фильмом по некоторым кинотеатрам в 1941 году. В качестве ранней кинематографической системы объемного звучания Диснею пришлось переоборудовать каждый театр специальным оборудованием Fantasound , которое позже было демонтировано и отправлено на военные нужды. В 1942 году RKO Pictures сделала ремастеринг «Фантазии» для распространения с монофонической звуковой дорожкой. [9] Фильм был снова ремастерирован для стерео в 1956 году, когда кинотеатры стали оснащаться дуофоническими звуковыми системами.
Было изготовлено несколько музыкальных инструментов, использующих для воспроизведения оптический звук.
В 1971 году производитель игрушек Mattel выпустил Optigan (сокращение от « optical organ » ), синтезатор, похожий на орган , чья звуковая библиотека хранилась на сменных 12-дюймовых прозрачных ацетатных «программных дисках». Каждый программный диск был закодирован 57 концентрическими оптическими дорожками, которые вращались на проигрывателе внутри машины. Затем Optigan преобразовывал аналоговые формы волн на каждом диске в аудиосигнал с помощью лампы-возбудителя, просвечивающей через диск и на фотоэлемент . 37 дорожек программного диска были одиночными нотами , а 21 содержала аккорды в разных тональностях и ритмические дорожки, во многом похожие на стиль электрооргана или аккордеона . Optigan поставлялся со «стартовым набором» дисков, которые содержали стандартные звуки инструментов и темпы. Другие звуки были доступны при покупке дополнительных упаковок дисков. Mattel прекратила производство Optigan в 1976 году. [10]
Orchestron был версией Optigan, созданной Vako Synthesizers Inc., предназначенной для профессионального использования в качестве альтернативы Mellotron в середине 1970-х годов. Orchestron отличался улучшенными записанными звуками по сравнению с Optigan, хотя многие известные профессиональные музыканты выступали и записывались, используя игрушечную версию Mattel. [11]
Только недавно были предприняты попытки сохранить ранние примеры оптического звука. Хотя ни один из оригинальных паллофотофонов GE не существует, было найдено несколько катушек с записями радиопередач на паллофотофонах. В отличие от кинопленки , эти 35-миллиметровые катушки не содержат зубчатых колес . Новые проигрыватели были построены с использованием современных компонентов для восстановления звука со старых катушек. [12] Среди материалов на сохранившихся катушках есть ранняя семинотная версия курантов NBC , трансляция школьного баскетбольного матча (считается второй старейшей записью спортивной трансляции в мире) и историческая запись 1929 года 82-летнего Томаса Эдисона с Генри Фордом и президентом Гербертом Гувером , выступающим в передаче, посвященной 50-летию изобретения лампы накаливания . [13]
Возрождение интереса к Optigan привело к появлению сети коллекционеров, торгующих программными дисками. [10] Хотя изначально Optigan продавался как игрушечный инструмент , профессиональные музыканты использовали его для достижения необычных звуков, и инструмент эпизодически появлялся в записях Брюса Хаака (1973), Алана Стюарда (1976), Стива Хакетта (1980) и Дево (1981). В 1990-х годах Optigan стал популярен как винтажный синтезатор, а образцы его звуков были выпущены в виде цифрового программного обеспечения, что сделало звуки доступными для музыкантов, которые не могли приобрести настоящий инструмент. С тех пор музыку Optigan использовали многочисленные артисты, работающие в популярной музыке, на телевидении, в кино, и он является основным инструментом для группы Optiganally Yours. [14]