录音机工作原理是什么(录音机的工作原理是什么)

之前我们说了【数字与模拟-照相机】照相机的数字化,今天聊聊录音机。

说录音机之前,必须说说留声机。留声机是爱迪生1877年宣布发明成功的,研发过程相当复杂,但原理是简单的。

留声机

声音的本质是“波”,是物体振动产生的。以乐器为例,打击乐就是敲击(鼓、钹、木鱼、木琴、三角铁、编钟……)后产生振动,声音就开始传播了;吹管类乐器,也是一样,气流由唇吹出,流经乐器(孔、缝等),产生振动发声;弹拨类乐器(吉他、琵琶……)最为直观,琴弦振动可以看到,声音随之发出。

声波

留声机就是将振动存储,回放时再还原振动。留声机的存储介质是“唱片”,“黑胶木”就是唱片的原材质。唱片胶木上有极为纤细的螺旋(不是同心圆)纹路,从外圈到内圈,每圈轨道内,都是凹凸不平的。有一根针尾端连接喇叭,前端匀速扫过轨道,这叫“唱头”。这根针好比琴弦,凹凸不平的轨道刻痕犹如拨动琴弦的手指,匀速弹动唱针,随着刻痕的疏密、深浅的不同,唱针就带着喇叭产生了振动,于是唱片内的声音记录就报回放了出来。

播放唱片

唱头(针)

黑胶唱片

其实唱片的“灌制”就是上面回放相反的过程。刻针随着声音的振动,在唱片上刻出深浅不一、疏密不同的痕迹,声音就被记录下来了。

显微镜下的唱片轨道刻痕

唱片“母盘”制作完成后,需要给母盘“镀”上一层金属,使得母盘变得坚硬,然后放到“压制”机器上批量生产。压制时,基片原料(早期为天然树脂)还没有完全凝固,表面比较柔软,因此就被“金属”母版压上了痕迹,片基完全凝固后,成品黑胶唱片就完成了,这个过程可以参考视频【视频】。

母盘

生产过程我们发现,从“母盘”到“成品”导致了“音质”的损失(原因读者脑补吧,呵呵)。如果用产品盘再做母盘生产,音质就更加大打折扣,这就是“盗版”唱片音质不佳的主要原因。

随着技术的发展,留声机后期升级至“电唱机”,有了半导体技术的加持,音量、音质有了大幅度提高,唱片的材料也有了突破,聚氯乙烯薄膜唱片也出现了,造价低廉、轻便。电唱机的价格下降,导致了“风行”,成为了当时音乐发烧友的必备,而且普通消费市场也出现了电唱机与半导体收音机的“合体”设备。

便携电唱机

电唱与收音一体机

唱片是典型的“模拟”介质,从录制到生产,各个环节如果把控得当,对声音的还原度还是很高的,而且没有后来数字产品的“数码味”,那种空灵感和现场感是现代CD无法取代的,因此如今很多高阶玩家还是非常推崇的。

最新电唱机

唱片最大的问题是不能反复录制,该产品是“只读”的。录制唱片的设备不是个人能承受的,因此“录音机”就随着磁性材料的发展,横空出世了。

录音机

麦克风的“音膜”在受到自然界的声波振动下,音膜牵引着线圈在磁场中切割磁力线,将声波转换为电波进入录音机。电波经过半导体放大后,将电信号发送给“磁头”,磁头负责将电信号转为了磁信号,磁化了匀速经过其下方的磁带,将信号保存到了磁带中。

录音过程

录音机播放时,磁带匀速通过磁头,磁头将磁带上的信号转换为电流,经过半导体放大后,送给了扬声器的“音圈”,音圈随着电信号在磁场中运动,带动纸盆振动,从而发出了声音,磁带储存的内容就被还原了出来。

磁头

在磁带录音时,录音机需要先对磁带进行“抹音”操作,否则后面录制的声音就会与之前的声音叠加,回放时声音就会掺杂不清了。

最早的录音机体积较大,磁带是盘状的。使用时需要从一满盘播放到空盘上,开始时需要手工牵引磁带经过录音各个滚轴、磁头再到空盘上,操作非常复杂。由于体积大、价格昂贵、操作复杂,因此当时只能在专业领域使用。

古老的盘式录音机

后来随着半导体技术的应用,体积有所减小,出现了“手提”样式的录音机,但是磁带还是盘式的。1953年,荷兰工程师劳德维克·奥登司发明了“盒式”磁带,开启了录音机小型化、微型化的新纪元。

还记得《潜伏》中的小录音机吗?如果没有意外,这个情节就是穿帮的。剧中时间是解放(1949年)前,盒式磁带还未发明,军统怎么就能用上了?

解放前穿帮的袖珍录音机

“盒式”磁带普及后,录音机体积不断缩小,国内百姓最早能看到的小型录音机就是日本的“砖头”,有好几个品牌。除了能录音、放音外,还被作为早期个人电脑程序的存储。

盒式磁带

“砖头”录音机

后来录音机发展为“收录机”,主要加上了收音机功能(调频、调幅、短波等等的内容请关注后期),为了提高音质及音量,体积有所增大,而且还出现了多个喇叭的双声道录音机。当时,将装上电池的大功率便携收录机“扛”在肩头,横逛在街头,是欧美、港台影视作品的流行场面,身边的“小混混”纷纷消防这种洋气。

肩扛录音机

盒式磁带录音机的高潮,是“随身听”的普及,当时班里同学谁有“随身听”,是大家最羡慕的。传借、翻录磁带,抄写歌词,成了青年一代人生活娱乐的一部分。“求爷爷告奶奶”的“学摸”到一盘珍惜的港台歌星的磁带,能让人兴奋、炫耀好一阵子。

磁带随身听

录音机最后的辉煌,恐怕就是“复读机”了,搭载半导体存储技术,让盒式磁带走入了学习场景,学校英语教材都配备了教学磁带。不过,当时有多少学生真正用好了“复读”功能?这个大家心里都明白,呵呵!

复读机

辉煌过后就是寂寞,随身听的高级版就不要磁带了,改为了CD。从此,音频数字化的序幕拉开了。

CD 随身听


希望大家关注、收藏、转发,鼓励我完成后续的文章。请大家留言讨论,多提宝贵意见!