Płyta winylowa była najskuteczniejszym narzędziem prywatnej dystrybucji nagrań przez wiele dekad. Nie trzeba było czekać, aż usłyszymy ulubioną piosenkę w radio. Pojawił się nowy rynek, nowy popyt i oczywiście nowa podaż. Do dziś najwięksi fani zespołów muzycznych i artystów uważają ten duży krążek za najlepszy dowód zadowolenia z zawartości. Pisaliśmy już o współczesnej technologii produkcji płyt winylowych, tym razem zajrzymy do przeszłości.

W Centrum Nauki i Techniki EC1 w Łodzi można odwiedzić specjalną część wystawy poświęconą dźwiękowi.
Nie zapomnij zapytać o nią naszych animatorów podczas wakacyjnej wizyty!

Prekursorem gramofonów i płyt winylowych był fonoautograf, który zbudował francuski wynalazca Édouard-Léon Scott de Martinville w 1857 roku. Zainspirowany budową ludzkiego ucha, skonstruował urządzenie przypominające przewód słuchowy, błonę bębenkową i kosteczki słuchowe – rolę przewodu słuchowego i błony bębenkowej pełniła tuba lub otwarta tuleja zakończone elastyczną membraną, np. z pergaminu, a rolę kosteczek słuchowych odgrywało połączenie z cienkim rylcem lub świńskim włosiem. To urządzenie jeszcze nie wydawało dźwięków, a jedynie graficznie odwzorowywało dźwięk, ponieważ drgający rylec (lub włos) pozostawiał ślad na pokrytym barwnikiem sadzowym poruszającym się papierowym lub szklanym kole (wersje pierwotne) lub taśmie osadzonej na walcu (po udoskonaleniu). Dźwięk wychwycony przez tubę, był przekazywany przez membranę do włosia, gdzie w zależności od wahań ciśnienia powietrza kreśliła falującą linię, tworząc zapis fali dźwiękowej, zwany fonoautogramem. Regulując prędkość przesuwania się pola do zapisu, można było albo nagrać krótki, lecz szczegółowy obraz fali - lub uchwycić dłuższe nagranie. Późniejsze urządzenia było również wyposażone w kamerton, którego fonoautogram był swoistym punktem odniesienia.

Choć urządzenie samo z siebie nie pozwalało na odtworzenie zapisanego dźwięku, w 2008 roku grupa Amerykanów postanowiła spróbować odtworzyć znalezione w paryskich archiwach autofonografy. Aby to zrobić, fonoautografy zostały zeskanowane, a następnie program komputerowy przerobił wizualną reprezentację dźwięku na pliki dźwiękowe. I choć nagrania samego Scotta z lat 1853-1857 okazały się niezrozumiałe (niska jakość, krótki fragment, nierówne tempo, to udało się odnaleźć nagrania z 1860 roku, a wśród nich najstarsze nagranie zrozumiałej mowy (pierwsze wersy paryskiego dramatu Torquato Tassa „Amnita”) oraz najstarsze nagrania śpiewu w postaci fragmentu francuskiej piosenki ludowej „Au clair de la lune”, czyli „W świetle księżyca” oraz „Vole, petite abeille” („Leć pszczółko”).

Fonograf

W 1877 roku Thomas Edison stworzył fonograf, czyli pierwsze urządzenie, pozwalające na zarówno zapis, jak i odtworzenie dźwięków. Edison wykorzystał w tym celu inny młody wynalazek, czyli telefon. Do membrany mikrofonu telefonicznego doczepił stalowy bolec, który swoim ostrym końcem dotykał paska papieru nasączonego parafiną,. Pasek ten był nawinięty na mosiężny walec poruszający się ruchem obrotowym i translacyjnym, czyli przesuwającym taśmę. Pod wpływem dźwięku membrana telefonu zaczynał drgać, a bolec wycinał nierówne wgłębienie w paskach parafiny. Kiedy membrana nie drgała a walec się poruszał, to wymuszał poruszanie się bolca, który wprawiał membranę w ruch, odtwarzając dźwięk. Edisonowi udało się dzięki temu urządzeniu po raz pierwszy zapisać i odtworzyć słowo – dwukrotnie powtórzone „Hallo”. Jednak ze względu na miękkość parafiny nagranie było trudne do odtworzenia, więc Edison zmodyfikował fonograf, zastępując papier nasączony parafiną papierem powleczonym folią aluminiową. Ten ulepszony fonograf pozwala już na trzy lub czterokrotne odtworzenie nagrania. Edison nagrywa na ulepszony fonograf pierwsze odtwarzalne nagranie – wykrzykuje (bo śpiewem tego nazwać nie można) piosenkę dla dzieci „Mary miała małego baranka” („Mary had a little lamb”).

Edison pierwotnie zakładał wykorzystywanie fonografów w biurach (do nagrywania dyktowanego tekstu), w domach (do nagrywania historii rodziny) oraz w szkołach (do nagrywania lekcji). Myślał również o zaadaptowaniu tej technologii do stworzenia mówiących lalek i zabawek. Jednak fonograf nie okazał się sukcesem – ludzie mieli problemy z poprawnym używaniem go, a trwałość aluminium nie gwarantowała długiej żywotności nagrań. Jednym słowem, fonograf w swojej formie nie nadawał się do założonych celów. Edison porzucił więc pracę nad wynalazkiem.

Gramofon

Pierwszy gramofon, czyli urządzenie odtwarzające płyty winylowe, został opatentowany w 1887 roku przez Emila Berlinera. Podobnie jak w przypadku fonografu, zapis dźwięku był możliwy dzięki rylcowi, przymocowanemu do metalowej membrany, która drgał pod wpływem fal dźwiękowych. W przeciwieństwie do fonografu Edisona, urządzenia sprzedawane przez Berlinera nadawały się jednak tylko do odtwarzania płyt (ciekawostka – płyty były odtwarzane od środka na zewnątrz, a nie odwrotnie, jak ma to miejsce we współczesnych gramofonach) a sam Berliner zajął się produkcją płyt (poprzez Gramophone Company). Pierwsze płyty produkowane przez Berlinera były szklanymi tarczami, powleczonymi sadzą i olejem lnianym, które po zapisaniu dźwięku (stworzeniu rowków) były utwardzane specjalna żywicą. Następnie, dzięki technice wklęsłodruku, zapis był przenoszony na płytę cynkową. 

Kolejnym krokiem było uproszczenie procesu i zapis bezpośrednio na płycie cynkowej, pokrytej warstwą roztworu wosku pszczelego w benzynie. Rylec żłobi tak przygotowany metal, który następnie jest wytrawiany kwasem, żłobiąc rowki w miejscach zarysowanych przez rylec. W 1892 roku Berliner zaczął produkować kopie wytworzonych płyt i w końcu płyty gramofonowe mogły trafić do szerszego grona odbiorców. Płyty te miały ok. 7 cali i były wtedy wytwarzane z utwardzonej gumy a od 1897 roku w większości z mieszaniny 25% szelaku (naturalnej żywicy z wydzieliny owadów Kerria lacca, czyli czerwców, które żyją głównie w Indiach i Tajlandii na drzewach szelakowych), wypełnienia z bawełny przypominającego papier, sproszkowanych kamieni łupkowych i odrobiny specjalnego woskowego smaru.  Od 1904 roku na rynku istniały również płyty z celuloidu (wczesnego plastiku) na podstawie z papieru, ale mimo ich lepszej trwałości, brak popularności był spowodowany wyjątkowo dużym poziomem szumów w czasie odtwarzania.

W 1901 roku Gramophone Company Berlinera połączyło się z firmą Eldridga Johnsona i tak powstał Victor Talking Machine Company, która produkowała zarówno gramofony, jak i płyty. W 1901 roku firma Victor Company wypuściła na rynek gramofon Red Seal, odtwarzający dziesięciocalowe winyle i zaczęła produkcję  takich płyt, które mieściły ok 3 minuty nagrania (w 1910 roku płyty dziesięciocalowe były już najpopularniejszym formatem). W 1903 roku pojawiły się na rynku również płyty dwunastocalowe, na których najczęściej pojawiały się nagrania muzyki klasycznej i operowej, które mogły zawierać 4-5 minut nagrania. Eldridge Johnson pracował dalej nad wyglądem samego gramofonu i udało mu się zmienić nachylenie tuby i zmniejszyć wymiary, tak by w 1906 roku zaprezentować Victrolę.

Płyty z szelaku były głównym środkiem zapisu muzyki do lat 50. XX wieku. Ze względu na prędkość odtwarzania często mówi się o nich 78s. A dlaczego akurat takie prędkości obrotu były dobierane? Na samym początku historii płyt gramofonowych (1900-1925), prędkość nagrań była bardzo zmienna, najczęściej w zakresie 74 – 82 RPM.  W 1925 roku wybrano 78.26 RPM jako standardową prędkość. Miało to związek z wprowadzeniem elektrycznego silnika zasilającego talerz gramofonu. Ten silnik wykonywał 3600 obrotów na minutę a przełożenie zębatek wynosiło 46:1 (prędkość silnika była zwalniana 46-krotnie), co dawało wypadkową prędkość właśnie 78.26 RPM. Jednak w częściach świata gdzie dostarczany prąd miał 50 Hz, standardowa prędkość obrotu wynosiła 77.92 RPM (3000 rpm silnika z przełożeniem zębatek 38.5:1). 

W 1930 roku, RCA Victor wypuściła pierwsze płyty winylowe LP (long- play), które miały 12 cali i po raz pierwszy były stworzone dla odtwarzania na 33 1/3 RPM. W porównaniu z plytami szelakowymi były bardziej wytrzymałe i dawały lepszą jakość dźwięku, pozbawioną większości szumów i trzasków. Od 1939 roku w rozwój płyt winylowych włączyła się Columbia Records i skupiła się głównie na rozwiązaniu problemu nagrywania i odtwarzania przy zachowaniu wąskich rowków. W 1948 roku, Columbia Records wypuściła krążki 12-calowe LP 33 1/3RPM z PVC, czyli chlorku poliwinylu z mikrorowkami. W 1949 roku RCA Victor wypuściło na rynek pierwsze płyty siedmiocalowe 45 RPM, które były produkowane z winylu lub polistyrenu. Obydwa nowe typy płyt miały dużo węższe rowki – 25 micrometrów zamiast 76 micrometrów.W połowie lat 50. XX wieku udało się też osiągnąć porozumienie wśród firm produkujących nagrania i ustalić wspólny standard nagrań, znany jako wyrównanie RIAA (Record Industry Association of America). Lata 1948-1950 to lata znane w historii gramofonów i płyt jako „Wojna prędkości”, ponieważ zarówno główni producenci nagrań (czyli Columbia Records i RCA Victor), jak i odbiorcy, nie wiedzieli, który z dwóch nowych formatów się przyjmie. Jak wiemy obecnie, wygrały płyty dwunastocalowe o prędkości odtwarzania 33 1/3 RPM.

Wszystko to wpłynęło na niezbędny stopień skomplikowania adapterów – musiały one umożliwiać odtwarzanie w prędkościach 78, 45 i 33 1/3 RPM, zawierać igłę zarówno dla szerszych rowków na płytach 78, jak i dla mikrorowków oraz adapter do odtwarzania płyt 45 rpm z większym centralnym otworem (ze względu na szafy grające). W 1958 roku, na rynku pojawiły się płyty stereo, a za nimi kolejne rodzaje odtwarzaczy. Złoty okres płyt winylowych trwał od 1948 do 1988 roku, kiedy to po raz pierwszy płyty CD (wynalezione przez Sony 6 lat wcześniej) wyprzedziły winyle pod względem sprzedaży. 

Dziś renesans płyt winylowych spowodował reakcję największych producentów. Pojawiają się gramofony z wbudowanym radiem (i wejściem USB, gdyby ktoś chciał włączyć muzykę z plików MP3), odkurzono projekty technologiczne z lat 90. XX wieku, podejmowane są także próby kolejnej rewolucji - gramofony obsługujące transmisję Bluetooth wprost do słuchawek zaprojektowanych pod kątem smartfonów. Jednak cały czas najważniejsze elementy nie uległy zmianie: drobny rowek, winyl i doskonała diamentowa igła to wszystko, czego potrzebujemy do upajania się muzyką z płyt gramofonowych.

dr Karolina Mirowska

PS. Artykuł dedykuję mojemu Ojcu, zapalonemu audiofilowi, dzięki któremu świat dźwięków mojego dzieciństwa był absolutnie niezwykły.

Gramofon z Bluetooth