Фоноавтограф — самое раннее известное устройство для записи звука . Ранее были получены записи звуковых вибрационных движений камертонов и других объектов путем физического контакта с ними, но не реальных звуковых волн, распространяющихся по воздуху или другим средам . Изобретенный французом Эдуардом-Леоном Скоттом де Мартенвилем , он был запатентован 25 марта 1857 года. [2] Он транскрибировал звуковые волны как волнообразные движения или другие отклонения в линии, начерченной на закопченной бумаге или стекле. Скотт считал, что будущие технологии позволят расшифровывать записи как своего рода «естественную стенографию ». [3] Задуманный как лабораторный прибор для изучения акустики , он использовался для визуального изучения и измерения амплитудных огибающих и волновых форм речи и других звуков или для определения частоты заданной музыкальной высоты тона путем сравнения с одновременно записанной опорной частотой.
По-видимому, до 1870-х годов никому не приходило в голову, что записи, называемые фоноавтограммами , содержат достаточно информации о звуке, чтобы их можно было, в теории, использовать для его воссоздания. Поскольку трассировка фоноавтограммы представляла собой несущественную двумерную линию, прямое физическое воспроизведение было невозможно в любом случае. Однако несколько фоноавтограмм, записанных до 1861 года, были успешно воспроизведены как звук в 2008 году путем их оптического сканирования и использования компьютера для обработки сканов в цифровые аудиофайлы.
Фоноавтограф был запатентован 25 марта 1857 года французом Эдуардом-Леоном Скоттом де Мартенвилем, [4] редактором и типографом рукописей в научном издательстве в Париже. [5] Однажды, редактируя Traité de Physiologie профессора Лонже , он наткнулся на гравированную иллюстрацию этого клиента, изображающую анатомию человеческого уха, и у него возникла «неосторожная идея сфотографировать слово». В 1853 или 1854 году (Скотт указал оба года) он начал работать над «le problème de la parole s'écrivant elle-même» («проблемой самого письма»), стремясь создать устройство, которое могло бы воспроизвести функцию человеческого уха. [5] [6]
Скотт покрыл пластину стекла тонким слоем сажи . Затем он взял акустическую трубу и на ее сужающемся конце прикрепил тонкую мембрану, которая служила аналогом барабанной перепонки . В центре этой мембраны он прикрепил жесткую щетину кабана длиной примерно в сантиметр, расположив ее так, чтобы она слегка касалась сажи. Когда стеклянная пластина скользила горизонтально в хорошо сформированной канавке со скоростью один метр в секунду, человек говорил в трубу, заставляя мембрану вибрировать, а стилус чертить фигуры [5] , которые были процарапаны на саже. [7] 25 марта 1857 года Скотт получил французский патент [8] № 17,897/31,470 на свое устройство, которое он назвал фоноавтографом. [9] Самая ранняя известная разборчивая запись человеческого голоса была сделана 9 апреля 1860 года, когда Скотт записал [7] кого-то, поющего песню « Au Clair de la Lune » («При свете луны») на устройстве. [10] Однако устройство не было предназначено для воспроизведения звуков, [7] [11] поскольку Скотт предполагал, что люди будут считывать записи, [12] которые он назвал фоноавтограммами. [6] Это был не первый случай, когда кто-то использовал устройство для создания прямых записей колебаний звукоиздающих объектов, поскольку камертоны использовались таким образом английским физиком Томасом Янгом в 1807 году. [13] К концу 1857 года при поддержке Société d'encouragement pour l'industrie nationale фоноавтограф Скотта записывал звуки с достаточной точностью, чтобы быть принятым научным сообществом, прокладывая путь для зарождающейся науки акустики. [6]
Истинное значение устройства в истории записанного звука не было полностью осознано до марта 2008 года, когда оно было обнаружено и воскрешено в патентном бюро Парижа First Sounds, неформальным совместным предприятием американских историков аудио, звукорежиссеров и звуковых архивистов, основанным для того, чтобы сделать самые ранние звукозаписи доступными для общественности. Затем фоноавтограммы были преобразованы в цифровую форму учеными из Национальной лаборатории Лоуренса в Беркли в Калифорнии, которые смогли воспроизвести записанные звуки, чего Скотт никогда не мог себе представить. До этого момента самой ранней известной записью человеческого голоса считалась запись фонографа 1877 года Томаса Эдисона . [7] [14] Фоноавтограф сыграл свою роль в развитии граммофона , изобретатель которого Эмиль Берлинер работал с фоноавтографом в ходе разработки своего собственного устройства. [15]
К середине апреля 1877 года Чарльз Крос понял, что запись фоноавтографа можно преобразовать обратно в звук, фотогравируя отпечаток на металлической поверхности, чтобы создать воспроизводимую канавку, а затем используя иглу и диафрагму, похожие на те, что у фоноавтографа, чтобы обратить процесс записи и воссоздать звук. Прежде чем он смог воплотить свои идеи в жизнь, объявление Томаса Эдисона о фонографе , который записывал звуковые волны, вдавливая их в лист фольги, с которого они могли быть немедленно воспроизведены, временно отправило менее прямой метод Кроса в безвестность. [16]
Десять лет спустя, ранние эксперименты Эмиля Берлинера, создателя дискового граммофона , использовали записывающую машину, которая по сути была дисковой формой фоноавтографа. Она прочерчивала четкую звуковую модулированную спиральную линию через тонкое черное покрытие на стеклянном диске. Метод фотогравировки, впервые предложенный Кросом, затем использовался для производства металлического диска с воспроизводимой канавкой. Можно утверждать, что эти эксперименты Берлинера около 1887 года были первыми известными воспроизведениями звука с записей фоноавтографа. [16]
Однако, насколько известно, не было предпринято ни одной попытки использовать этот метод для воспроизведения какой-либо из сохранившихся ранних фоноавтограмм, сделанных Скоттом де Мартинвиллем. Возможно, это было связано с тем, что немногие изображения, обычно доступные в книгах и периодических изданиях, представляли собой необещающие короткие всплески звука, фрагментарные области более длинных записей или просто были слишком грубыми и нечеткими, чтобы поощрять такой эксперимент. [17]
Почти через 150 лет после того, как они были записаны, многообещающие образцы фоноавтограмм Скотта де Мартинвиля, хранящиеся среди его бумаг в патентном бюро Франции и в Академии наук, были обнаружены американскими историками аудио. Были получены их высококачественные изображения. В 2008 году команда впервые воспроизвела записи как звук. Для воспроизведения использовались современные компьютерные методы обработки изображений. Первые результаты были получены с использованием специализированной системы, разработанной для оптического воспроизведения записей на более обычных носителях, которые были слишком хрупкими или поврежденными для воспроизведения традиционными способами. Позже было обнаружено, что общедоступное программное обеспечение для редактирования изображений и преобразования изображения в звук, требующее только высококачественного сканирования фоноавтограммы и обычного персонального компьютера, является достаточным для этого приложения. [18] [19]
Для релиза "Au Clair de la Lune" от First Sounds в марте 2008 года инженеры написали программное обеспечение для улучшения стабильности звука. То же самое было сделано с записью "Gamme de la Voix" от 17 мая 1860 года, которую First Sounds представили на съезде Audie Engineering Society в конце 2008 года. [20]
Одна фоноавтограмма, созданная 9 апреля 1860 года, оказалась 20-секундной записью французской народной песни « Au clair de la lune ». [21] Первоначально она воспроизводилась на скорости, вдвое превышающей первоначальную, и считалось, что это был голос женщины или ребенка. Однако были обнаружены дополнительные записи, сопровождавшиеся заметками Скотта де Мартинвиля, которые непреднамеренно идентифицировали его как говорящего. [22] При правильной скорости слышен голос мужчины, почти наверняка самого Скотта де Мартинвиля, поющего песню очень медленно. [1] Также были обнаружены две записи 1860 года «Vole, petite abeille» («Лети, пчелка»), живой песни из комической оперы. [23] Ранее самой ранней известной записью вокальной музыки была запись на восковом цилиндре фонографа Эдисона 1888 года хорового концерта Генделя .
Также была найдена фоноавтограмма, содержащая начальные строки пасторальной драмы Торквато Тассо «Аминта» . Вероятно, записанная в апреле или мае 1860 года, эта фоноавтограмма является самой ранней известной записью понятных устных слов, которые были воспроизведены, [24] [25] предшествовавшей записи говорящих часов Фрэнка Ламберта 1878 года . Более ранние записи, сделанные в 1857, 1854 и 1853 годах, также содержат голос Скотта де Мартинвиля, но они неразборчивы из-за их низкого качества, краткости и нерегулярности скорости. [26] Только одна из этих записей, запись корнетовой гаммы 1857 года, была восстановлена и сделана разборчивой. [27]
