в каком году придумали микрофон
Эволюция микрофона — как появилась звукозапись?
Содержание
Содержание
В 1665 году английский физик Роберт Гук создал самый примитивный «микрофон» из нитки и двух стаканчиков. Если завтра все микрофоны вдруг выйдут из строя, не будет больше телефона, скайпа, ютуба, тв, радио и музыки, а все кино вновь станет немым. Как мир пришел к такой зависимости от микрофонов, как они развивались и что будет дальше?
Первые прототипы
1861 год — немецкий физик Йохан Филипп Райс изобрел звуковой передатчик.
В нем закрепленная на мембране металлическая игла касалась второго контакта, замыкая цепь при вибрации от звуковых волн. Чуть позже американский изобретатель Илайша Грэй создал жидкостный передатчик. В нем диафрагма была прикреплена к подвижной игле, погруженной в кислотный раствор. Игла соприкасалась со проводящим контактом, вибрации от звука меняли сопротивление в цепи, и звуковые волны преобразовывались в электричество.
В 1876 году Александр Белл создает похожее устройство и произносит в него первые слова по только что изобретенному телефону. Год спустя изобретатель граммофона Эмиль Берлинер довел конструкцию до ума, сделав звук сильнее и чище. Именно Берлинера считают отцом первого микрофона. К слову, Белл выкупил его патент и устроил на работу в свою Bell Telephone Company главным инженером по телефонной технике.
1878 год — Дэвид Эдвард Хьюз создал угольный микрофон.
В нем графитовая пыль, зажатая между двух мембран, меняла сопротивление цепи под воздействием колебаний от звуковых волн. Хьюз также по-своему определил слово «микрофон»: на свой девайс он ставил банку с жуками, их шуршание усиливалось примитивным усилителем. Газеты писали, что микрофон работает со звуком так же, как микроскоп со светом.
Новейший девайс не отличался идеальным звуком, по современным стандартам ловил много шумов и уйму искажений. Томас Эдисон модифицировал угольный микрофон, применив вместо пыли графитовые гранулы. Благодаря своей простоте устройство оказалось крайне надежным и нашло самое широкое применение от телефонов до радио и электрофонографов, появившихся позднее. Угольные микрофоны ставились в трубки стационарных телефонов вплоть до 70-80-х годов прошлого века.
Эра радио
1916 год — сотрудник Bell Laboratories изобретатель Е. С. Венте изобрел прототип конденсаторного микрофона.
Новое устройство, как и старые, использовало две мембраны, но вместо графитовых гранул между ними была пустота. Таким образом получался конденсатор. Движущаяся мембрана за счет колебаний от звуковых волн меняла емкость конденсатора, а, значит, и напряжение проходящего через него электричества. Пока что это был лишь прототип. Первый по-настоящему коммерчески успешный конденсаторный микрофон Neumann CMV3 (прозванный бутылкой за свою форму) в 1928 году создал Георг Нойман, основатель одноименной компании. Конденсаторные микрофоны звучат очень чисто и широко применяются для записи вокала и акустических инструментов.
1924 год — немецкие ученые Вальтер Штотки и Эрвин Герлах изобрели прототип ленточного микрофона.
В нем токопроводящая лента, колеблясь в магнитном поле, работает как диафрагма и генерирует небольшой электрический сигнал, который затем многократно усиливается. Спустя несколько лет появились достаточно мощные магниты, позволившие изобретению стать коммерчески успешным. Компания RCA выпускает ленточные PB-31 и PB-17 для радиотрансляций. Ленточные микрофоны до сих пор используются в студиях звукозаписи.
1931 год — компания Western Electric выпускает первый динамический микрофон.
Он назван 618 Electrodynamic Transmitter. Изобретатели Эдвард Венте и Альберт Турас крепят к полистироловой диафрагме катушку из тончайшей проволоки. Вместе с диафрагмой она колеблется в магнитном поле витиеватого вида магнита. Благодаря электромагнитной индукции в катушке возникает электричество. Динамические микрофоны стали важной частью звукозаписи. Модели типа Shure SM57 и SM58 стали культовыми среди гитаристов и вокалистов всего мира благодаря отличному звуку и надежности, граничащей с неразрушимостью.
1941 год — инженер компании RCA Гарри Олсон получил патент на микрофон-пушку (shotgun microphone).
Такие устройства имеют вытянутую форму и выглядят как длинная трубка. Половина этой трубки — сам микрофон, вторая половина — специальная сетка, которая не дает звуку проникать с боков устройства. Таким образом получается крайне узконаправленный микрофон, ловящий звук в небольшой области, на которую нацелен. Дизайн нашел большое применение в кинематографе и телевидении.
Эра транзистора
1957 год — инженер Раймонд Литке получает патент на первый беспроводной микрофон.
Он создан для ТВ, радио и концертных выступлений. Первые прототипы появились чуть раньше: компания Shure представила свою модель беспроводного микрофона Vagabond 88 за 5 лет до этого, а Sennheiser выпустила свой Microport одновременно с Литке.
1964 год — исследователи Bell Laboratories Джеймс Вест и Герхард Сесслер получают патент на электретный микрофон.
По принципу работы устройство похоже на конденсаторный микрофон, но неподвижная диафрагма сделана из электретного материала и держит требуемый фиксированный заряд между пластинами. Это значит, что, в отличие от конденсаторных микрофонов, новинке не нужно дополнительное питание. Первые прототипы были созданы еще в начале века японским ученым Йогучи. Правда, в начале века еще не было электретных материалов, способных долго удерживать заряд, но к 1964 году это изобретение полностью меняет мир акустики. Электретный микрофон ловит звук достаточно точно и аккуратно, при этом обладает небольшими размерами и стоит копейки. Сегодня почти любой дешевый микрофон на рынке является электретным. Производится более миллиарда таких устройств ежегодно.
1966 год — выпущен первый коммерческий микрофон с фантомным питанием +48V.
Стандарт разработан компаниями Neumann и NRK (Норвежской Вещательной Корпорацией). До этого конденсаторные микрофоны подключались с помощью специальных шнуров в предусилитель, снабжающий их радиосхемы электричеством и усиливающий сигнал. Теперь же стало возможным подключать микрофоны стандартным кабелем XLR, что упростило коммутацию в студиях и на сценах. Neumann сразу же выпускают первый в мире микрофон с фантомным питанием KM 84.
1973 год — Neumann выпускает манекен головы с микрофонами для бинауральной записи KU80.
Трудно представить, но до 60-х годов большинство записей делались в моно, и даже с появлением стереозаписи дело не менялось вплоть до 70-х. Когда же публика осознала достоинства стерео, возник интерес и к бинауральному аудио. Для его записи нужна искусственная голова с микрофонами в ушах, чтобы записываемый звук отражался от нее и вел себя в ушных раковинах так же, как это происходит со среднестатистическим человеком. Результат можно оценить только в наушниках, поэтому интерес к такому виду звукозаписи возник лишь в последнее время вместе с тем, как наушники стали способом прослушивания аудио номер один. Сегодня на ютубе можно найти множество бинауральных записей от прогулок по городу до АСМР.
1983 год — Sennheiser изобретает первый петличный микрофон-клипсу MKE 40.
Он крепится к одежде и за счет узкой направленности ловит мало посторонних звуков, поэтому сразу завоевывает признание у журналистов, актеров и музыкантов.
Цифровая эра
2002 год — появляется первый на рынке микрофон типа MEMS (микрофонная электромеханическая система).
Как и в случае с электретной моделью, MEMS изобрели задолго до появления на рынке — в 1983 году инженеры Д. Хом и Г. Сесслер. Это миниатюрные микрофоны размером с радиоэлемент на печатной плате. Причем устройство содержит не только мембрану, но и предусилитель с аналого-цифровым конвертером, поэтому может сразу выводить звук в нулях и единицах. Такой модуль нашел широкое применение в современных гаджетах.
2003 год — первый на рынке студийный цифровой микрофон Neumann Solution-D D-01.
Он самостоятельно преобразует звук в цифровой сигнал, в результате — меньше паразитных шумов и более широкий динамический диапазон. Цифровые микрофоны кинулись захватывать мир и в следующее десятилетие перешли из разряда студийных устройств в потребительский сегмент. Современные USB-микрофоны качественно записывают голос или акустический инструмент с минимумом приложенных усилий и затрат.
2016 год — Sennheiser выпускает микрофон для записи 360-градусного аудио в формате Ambisonic — Ambeo VR Mic.
Появляются и похожие микрофоны от других производителей — Rode NT-SF, Zoom H3-VR и так далее. Они записывают аудио в четырех направлениях, то есть к обычному стерео прибавляются еще два канала по вертикали. Что еще интереснее, в комплекте к таким микрофонам идет плагин, позволяющий при обработке задавать направление звука — так же, как при съемке 360-градусных видео. Кроме того, одним кликом мыши можно задать любой формат аудио при постпродакшене от стерео до 9.1, что невероятно полезно для кино и игр, особенно в VR.
Рынок студийных микрофонов для музыкальной индустрии очень консервативен, каждая культовая модель обладает своим характером, областью применения и навсегда остается актуальной. Поэтому современные артисты могут записываться в аутентичные Telefunken U47 пятидесятых годов выпуска. Новые знаковые модели появляются редко, потому что в довольно простой конструкции таких устройств сложно сделать что-то кардинально новое.
В то же время кино- и игровая индустрия, и даже видеоблоггинг активно осваивают новые технологии и экспериментируют с 3D-аудио. Поэтому в последнее время появляется множество новинок для бинауральной записи и 360-градусного аудио.
Кто создал первый микрофон
4 марта 1877 года американец Эмиль Берлинер создал телефонный передатчик с неплотным контактом, который назвал микрофоном. Идею своего изобретения он позаимствовал у Александра Белла. Жидкостный передатчик Белл представил на филадельфийской выставке, посвященной столетию американской революции. Берлинер решил, что сможет сделать прибор не хуже.
Берлинер сумел очистить и усилить передаваемые звуки и изобрел своеобразный телефонный передатчик с неплотным контактом, который назвал микрофоном. Благодаря усовершенствованиям Берлинера телефон перестал быть просто технической новинкой и стал эффективным средством связи, способным передавать звуки на большие расстояния.
Когда Белл узнал про микрофон, он подал в суд на Берлинера, но последнему удалось выиграть дело. Тогда Белл решил пойти другим путем — патент, выданный Берлинеру, был выкуплен за 50 тысяч долларов, а самого изобретателя приняли в Bell Telephone Company на постоянное жалование в качестве главного специалиста по телефонной технике.
Сегодня без микрофона сложно представить многие достижения цивилизации. Ведь распространение мультимедийных технологий неразрывно связано с задачей передачи больших объёмов информации, в том числе и звуковой, на значительные расстояния. От начального этапа преобразования голоса, музыки или шумов зависит и качество отображаемого контента. Именно поэтому, разменявший второе столетие микрофон, и сегодня остаётся востребованным техническим изобретением.
Интересное за неделю
В рубрике «Деловая экспертиза» могут публиковаться материалы на правах рекламы
Кто придумал микрофон: продолжение истории изобретения
Первый конденсаторный микрофон изобрел Эдуард Венте в 1916 году, американец, сотрудник Bell Labs. Первая конструкция такого микрофона предполагала воздействие звука на металлическую мембрану, изменяющую положение относительно металлического корпуса. С помощью постоянного напряжения изменение емкости образовало ток через конденсатор, генерируя электрический сигнал в рамках внешней цепи.
Спустя некоторое время были изобретены динамические микрофоны. Они обладали лучшими характеристиками, чем угольные микрофоны и повышенными электрическими свойствами. Дата изобретения – 1924 год. Создал первый такой микрофон Эрвин Эрлах в содружестве с Вальтером Шоттки. Они же модернизировали конструкцию и получили ленточный электродинамический микрофон.
Электродинамические микрофоны и в настоящее время используются для звукозаписи в студиях, обладая широкой частотой. Микрофоны отличаются большими размерами и невысокой чувствительностью, что затрудняет использование распространенных усилителей.
История пьезоэлектрического микрофона
Пьезоэлектрический микрофон создал советский ученый Ржевкин в сотрудничестве с Яковлевым в 1925 году. В конструкции прибора был предусмотрен датчик звукового давления в виде пластинки из вещества с пьезоэлектрическими характеристиками. Именно это изобретение способствовало созданию гидрофонов, записывающих звуки морских животных.
Совершенствование динамического микрофона
В 1931 году в Америке изобрели динамический микрофон с катушкой, закрепленной на мембране из фольги или полистирола. Он отличался от ленточного прибора высоким сопротивлением и небольшим размером, а также был «обратимым», то есть мог выполнять функцию телефона.
Совершенствование электроники и создание первых транзисторов привело к тому, что современный микрофон может обладать размером меньше 1 см. И сегодня такие изобретения уже никого не удивляют.
История микрофона
Современные микрофоны – это высокотехнологичные устройства с невероятными электрическими и частотными характеристиками. Есть проводные и без проводные, с регулятором уровня и без него. Однако общая конструктивная черта у всех у них практически идентична, причем за последние почти 100 лет она не претерпела особых изменений. Рассмотрим историю создания этого электронного прибора.
Стоит отметить, что в настоящее время используется несколько типов микрофонов: угольный, конденсаторный, электретный, динамический, динамический с катушкой, пьезоэлектрический и их разновидности. Об их особенностях и принципе действия мы поговорим в статье как работает микрофон, а сейчас все же ближе к истории.
Первым был угольный микрофон. Еще в 1856 году французский ученый Дю Монсель в своих исследованиях показал, что графитовые электроды даже при небольшом изменении площади соприкосновения проводников, значительно изменяют свое электрическое сопротивление. В 1877 году первый действующий микрофон на основе угольных стержней был создан американским изобретателем Эмилем Берлинером. Год спустя в 1878 другой американец Дэвид Эдвард Хьюз немного совершенствовал конструкцию соотечественника, прикрепив к одному заостренному угольному стержню мембрану.
Несколько лет спустя великий Томас Эдисон усовершенствовал конструкцию Хьюза, использовав вместо угольных стержней порошок. Кстати именно такой тип угольного микрофона (с угольным порошком) до сих пор используется в аналоговых телефонных аппаратах. Около 25 лет инженеры и изобретатели лишь совершенствовали угольный микрофон, не прибегая к изобретению каких-либо других кардинально отличающихся типов микрофонов.
Лишь в 1916 году инженер американской компании Bell Labs Эдуард Венте изобрел конденсаторный микрофон. В нем преобразование звука в электрический сигнал происходило не за счет изменения сопротивления, а в результате изменения емкости. Вначале 20-х годов японский ученый и инженер Ёгути создал разновидность этого вида – электретный микрофон.
В 1924 году немецкие ученые Гервин Эрлах и Вальтер Шоттки создают динамический микрофон. Он работал намного качественнее угольного, а по электрическим характеристикам был лучше конденсаторного.
Еще через год в 1925 году уже российские ученые Сергей Николаевич Ржевкин и Александр Иванович Яковлев создают пьезоэлектрический микрофон, в котором для преобразования давления воздуха в электрический сигнал использовался пьезоэлектрик. На основе такой конструкции позже бил создан гидрофон – микрофон, записывающий звуки под водой.
В 1931 году американские инженеры Альберт Терес и уже знакомый нам Эдуард Венте разрабатывают и создают динамический микрофон с катушкой. Именно этот вид микрофона до сих пор используется в звукозаписывающих компаниях, так как обладает наилучшими частотными характеристиками.
Когда изобрели микрофон
Первые угольные микрофоны
Американский изобретатель Эмиль Берлинер первым запатентовал микрофон, но его изобретение не было первым устройством, способным усиливать голос. Системы акустического усиления существовали еще со времен древнего театра. Комедии и трагедии были представлены в открытых амфитеатрах с резонирующими сосудами, вмонтированными в стены и ряды, и рогами, вмонтированными в маски актеров.
Но не театры решили оспорить превосходство Берлинера в суде, а телефонная компания. Американец Александр Белл за год до своего оппонента — в 1876 году — представил на Международной выставке в Филадельфии изобретение для передачи звука и назвал его «жидкостным передатчиком».
«Излучатель был выполнен в виде бака, в котором постоянная мембрана отделяла провод от слабого раствора кислоты. При воздействии голоса мембрана колебалась, и провод более или менее соприкасался с жидкостью, изменяя сопротивление электрической цепи», — говорит Владимир Шипилов, директор по проектированию Октавского завода ГК «Ростех».
Эмиль Берлинер и его изобретение / ©ujew.com.ua
В 1877 году Эмиль Берлинер усовершенствовал изобретение Александра Белла. Он сделал звук для передачи чище и громче. Это изменение рассматривается как изобретение первого микрофона, свободный контактный передатчик для телефонии. В споре между двумя изобретателями суд встал на сторону молодого берлинца. Затем Белл купил патент за 50 000 долларов и нанял своего оппонента в качестве главного инженера-телефониста в компании Bell Telephone.
Среди пионеров микрофонных устройств также называют русского Павла Голубицкого и польского Генриха Махальского. Но в мае 1878 года самым известным стало изобретение англо-американского физика Дэвида Хьюза, принцип действия которого заключался в следующем: заостренный стержень из углерода соприкасался с двумя углеродными чашами и имел точечное соединение с подвижной мембраной. Впоследствии микрофон Хьюза неоднократно модифицировался.
«Несмотря на то, что этот микрофон называется первым микрофоном с древесным углем, сегодня этот тип микрофонов известен благодаря Томасу Эдисону, который предложил герметичное капсульное устройство с древесным порошком между металлическими пластинами. Еще одним автором более привычного дизайна угольного микрофона является Энтони Уайт. Он изобрел свой микрофон в 1890 году. В России производство микрофонов началось во второй пятилетке. Микрофоны на древесном угле производились в советское время на Октавском заводе в Туле. Известными моделями являются ММ-1 и MRU», — сказал Владимир Шипилов.
Устройство микрофона
Как работает микрофон с движущейся катушкой
Октавский конденсаторный микрофон МК-319 внутри
Принцип работы микрофона заключается в том, что давление звуковых колебаний от воздуха, воды или твердого вещества действует на тонкую мембрану микрофона. В свою очередь, колебания мембраны возбуждают электрические колебания; в зависимости от типа микрофона для этого используется явление электромагнитной индукции, изменение емкости конденсатора или пьезоэлектрический эффект.
Свойства акусто-механической системы сильно зависят от того, воздействует ли звуковое давление на одну сторону мембраны (микрофон с градиентом давления) или на обе стороны, и в последнем случае, симметричен ли эффект (микрофон с градиентом давления) или одна сторона мембраны непосредственно возбуждена вибрацией, а другая сторона подвергается какому-либо механическому или акустическому сопротивлению или системе задержки (микрофон с асимметричным градиентом давления).
На работу микрофона сильно влияет его механоэлектрическая часть.
Эволюция микрофона
В 1916 году было объявлено об изобретении конденсаторного микрофона. «Она основана на конденсаторе, мембрана колеблется при воздействии звука, и емкость конденсатора меняется при этом. Когда конденсатор заряжается, изменение его емкости вызывает скачок напряжения, что позволяет микрофону воспроизводить сигнал», — объясняет Шипилов.
Еще в 1920-х годах японский ученый Йогути изобрел электретный микрофон. Это связано с современным конденсаторным микрофоном по дизайну и принципу работы. История динамических микрофонов начинается в 1924 году, благодаря немецким ученым Эрлаху и Шотки. Первоначально их изобретение заменило конденсаторные микрофоны. А в 1925 году советские конструкторы Ржевкин и Яковлев создали пьезоэлектрический микрофон. В 1936 году в Октаве начал выпускаться первый динамический микрофон СССР.
Диктор Радио Госкомитета СССР по телевидению и радиовещанию, народный артист СССР Юрий Левитан у микрофона завода «Октава» / © Пресс-служба «Ростех».
В послевоенные годы на заводе был разработан динамичный студийный микрофон RDM, который заменил углеродные микрофоны в системах записи и звукоусиления страны.
«Но микрофоны из угольной пыли стали не прошлым, а другой нишей». До середины восьмидесятых годов двадцатого века такие микрофоны встречались в самых распространенных бытовых телефонных аппаратах с диалекторным диском. В современных приборах углеродные микрофоны используются только в спецназначении технологии. Согласно ГОСТ 7153-85 разработка телефонов с углеродным микрофоном прекращена с января 1987 года», — отмечает эксперт Ростехнадзора.
Современные микрофоны
В конце 1970-х годов конденсаторные микрофоны вернулись в массовое производство. На Тульском электроакустическом заводе их производство достигло миллиона единиц в год. Именно динамичные и конденсаторные микрофоны являются наиболее распространенными на сегодняшний день.
Модели конденсаторов многие считают лучшими: они предназначены для передачи высоких частот и известны тем, что передают высококачественный звук. Но выбор той или иной модели микрофона во многом зависит от цели его использования.
«Например, динамические микрофоны чаще всего используются для живых выступлений, в то время как конденсаторные микрофоны почти всегда используются в оборудованных студиях звукозаписи. Это связано с тем, что для живого выступления требуется яркий звук, в то время как запись должна иметь более чистый звук, без посторонних шумов», — говорит директор по дизайну компании Rostec.
Самое главное при выборе микрофона — личные предпочтения певца, его исполнительская техника, особенности голоса. Микрофон — что-то индивидуальное и каждый певец в процессе работы находит «свою» марку и модель, и редко меняет этот выбор. Например, певица Адель предпочитает динамические микрофоны немецкой марки Sennheiser. В то время как Мария Кери предпочитает конденсаторную модель Shure KSM9, от американской компании Shure. А исполнители лейбла «Черная звезда» — такие как Клава Кока, Назима, Миша Марвин — предпочитают МК-117 Октавы.
Певица Клава Кока у микрофона Октавского завода / © Пресс-служба Ростец
Копия микрофона МК-117 / © Пресс-служба Ростех.
Другими ведущими мировыми производителями микрофонной техники являются Neumann, Beyerdynamic, AKG, Sony, DPA и многие другие. Российскому лидеру в этой области Октаве уже давно есть чем гордиться. Известно, что в микрофоне «Октава» Юрий Гагарин сказал свое знаменитое «Поехали!». Тульские микрофоны выбирали и выбирают многие известные отечественные исполнители, в частности, Владимир Высоцкий предпочитал работать с ними.
«Октава» также пользуется спросом за рубежом. Такие звезды, как Sting, Iron Maiden, U2 и Radiohead используют тульское микрофонное оборудование в профессиональных записях. Например, студия Electrical Audio, основанная в 1997 году в Чикаго, где Nirvana, Джимми Пейдж, PJ Harvey и Robert Plant записывали свои альбомы, сейчас использует микрофоны Octava.
Микрофон MKL-5000 / © Пресс-служба Ростец
В сегодняшнем ассортименте оборудования — вокальные микрофоны для профессиональной студийной записи МК-117, ламповые микрофоны МКЛ-5000 в ретро стиле, который ценится за теплый звук, компактные микрофоны МК-012, которые используются в эфире, дубляже фильмов, усиление звука в театрах и студиях звукозаписи.
Опыт работы с этим микрофоном показывает, что он является одним из лучших для записи акустических музыкальных инструментов.
МК-012 Микрофон / © Пресс-служба Ростека
Звук этого микрофона был по достоинству оценен, например, фронтменом Radiohead Томом Йорком. Он записал вокал для альбома OK Computer с MK-012. Кстати, альбом достиг вершины британских чартов, что стало новым достижением для группы. Новинкой 2020 года является динамический вокальный микрофон MD-305, который предназначен для передачи голоса певца без искажений даже на высоких уровнях громкости.
Микрофон может стать востребованным в музыкальных учебных заведениях и концертных залах, говорит директор по маркетингу Октавского завода Любовь Стальнова. «Нам удалось создать универсальную модель, идеально подходящую для вокальной и голосовой работы, при этом имея возможность андер-игры на самых разнообразных музыкальных инструментах», — говорит она.