جادوی صدا: نگاهی به روند توسعه ابزارهای ذخیره سازی صدا (قسمت اول)
اکنون بیش از ۱۴۰ سال از اولین موفقیتهای بشر برای ضبط و بازپخش صدا میگذرد. ابزارهای ابتدایی ذخیرهسازی و بازپخش صدا تنها میتوانستند صوت را با کیفیتی پایین و برای مدتی کوتاه ذخیره کنند؛ اما همین نیز موجب شگفتی بشر بود و در نگاه عموم، دست کمی از سحر و جادو نداشت. لیکن امروزه ضبط و بازپخش صدا به بخشی عادی و پیش پا افتاده از زندگی و ابزارهای مورد استفادهی ما تبدیل شدهاند که توجه چندانی به آنها نداریم.
از زمانی که دانشمندان موفق به ایجاد اولین ابزارهای ذخیرهسازی صدا شدهاند، پیشرفت در این زمینه همچنان ادامه داشته و خواهد داشت. در این مجموعه از مقالات نگاهی خواهیم داشت به تولد و سیر تکامل ابزارهای ذخیرهسازی صدا؛ فرایندی که در دوران انقلاب صنعتی و با ابتداییترین ابزارهای مکانیکی شروع شد و اکنون به سرویسهای آنلاین استریم موزیک رسیده است. با زومیت همراه باشید.
مجموعه جادوی صدا؛ نگاهی به روند توسعه ابزارهای ذخیرهسازی صداجادوی صدا: نگاهی به روند توسعه ابزارهای ذخیرهسازی صدا (بخش دوم) جادوی صدا: نگاهی به روند توسعه ابزارهای ذخیرهسازی صدا (بخش سوم و پایانی)
اولین تلاشها
اگر بخواهیم تاریخچهی ذخیرهسازی صدا را بهطور کامل بررسی کنیم، باید به بیش از هزار سال پیش بازگردیم. پیش از آن که انسان موفق شود اصوات طبیعی (صدای انسان، حیوانات و...) را ثبت کند، اولین تلاشها بر ذخیرهسازی و بازسازی اصوات تولید شده توسط آلات موسیقی تمرکز داشتند. شاید بتوان از نوشتن نوتهای موسیقی بهعنوان اولین تلاش بشر در این زمینه نام برد؛ اما در قرن نهم میلادی، سه برادر ایرانی موسوم به برادران بنو موسی که اهل خراسان بودند و در بغداد زندگی میکردند، ابزاری تولید کردند که با کمک نیروی آب و استوانههای خاص میتوانست موسیقی را بهصورت خودکار پخش کند. استوانههایی که پینهای کوچک در سطح آنها قرار داشت تا اواسط قرن نوزدهم میلادی جزو معدود ابزارهایی بودند که امکان بازتولید موسیقی بهصورت خودکار را فراهم میکردند. این سه برادر، علاوه بر اختراع این ابزار، ماشینی برای نواختن فلوت نیز اختراع کردند.
نمونهای بازسازی شده از ساز خودکار برادران بنوموسی
پیش از موفقیت انسان در ثبت صداهای طبیعی و بازپخش آنها، برخی ابزارها بهطور رایج برای تولید موسیقی بهصورت خودکار مورد استفاده قرار میگرفتند. شناختهشدهترین ابزارهای پخش موسیقی در آن دوران جعبههای موسیقی و پیانولا بودند. در ادامه نگاهی مختصر به این ابزارها خواهیم داشت.
جعبههای موسیقی
جعبههای موسیقی ابزارهایی هستند که به کمک شانههای فلزی کوچک اصوات مختلفی تولید میکنند. در ابتدا بهجای شانههای فلزی از ترکیب چکشها و زنگهای فلزی استفاده میشود و تولید صدا بهوسیلهی برخورد چکشها با زنگهای مختلف انجام میشد؛ اما با معرفی شانههای فلزی، اندازهی این ابزارها بهطور قابل توجهی کاهش پیدا کرد. استوانههایی که درون جعبههای موسیقی قرار داشت دارای خارهای بودند و حین چرخش استوانه این خارها با تیغههای موجود روی شانهی فلزی برخورد میکردند. با برخورد خارهای موجود روی استوانه با تیغههای شانهی فلزی، این تیغهها به لرزش در میآمدند و صدا تولید میشد.
یک جعبهی موسیقی ساده: استوانه و شانهی تولید کنندهی صدا در تصویر دیده میشوند
در سال ۱۸۸۶ آلمانیها برای اولین بار بهجای استوانههای فلزی از دیسکهای فلزی که برجستگیهایی روی سطح آنها وجود داشت استفاده کردند؛ ساخت دیسکهای فلزی از استوانهها آسانتر بود و همین مسئله باعث شد جعبههای موسیقی بیش از پیش فراگیر شوند. بین سالهای ۱۸۹۵ تا ۱۹۰۵، جعبههای موسیقی با دیسکهای گردان بیشترین فروش را تجربه کردند و پس از آن تدریجا جای خود را به پیانولا و فونوگرافها دادند. با این وجود، تولید کنندگانی در سوئیس، ژاپن و ایالات متحده همچنان به تولید جعبههای موسیقی ادامه میدهند و آنها را به عنوان اشیاء کلکسیونی به فروش میرسانند.
در سال ۲۰۰۱، بیورک گومندسودواتیر، خوانندهی سرشناس ایسلندی در آلبومی با عنوان Vespertine از جعبههای موسیقی با دیسکهای گردان استفاده کرد (برای شنیدن یک نمونه میتوانید این آهنگ را چک کنید). برخی دیگر از خوانندگان نیز در آهنگهای خود از اصوات تولید شده توسط جعبههای موسیقی استفاده میکنند. اگر میخواهید با چگونگی کارکرد جعبههای موسیقی بیشتر آشنا شوید؛ از شما دعوت میکنیم نگاهی به این فیلم داشته باشید.
پیانولا و رولهای پیانو
رولهای پیانو کاغذهایی هستند که سوراخهایی در آنها بریده شده و به شکل طومار پیچیده میشوند. این رولها درون پیانوهایی که پیانولا خوانده میشوند قرار میگیرند. رول کاغذی روی سطحی که «ترکربار» (Tracker Bar) نامیده میشود قرار میگیرند؛ ترکربارها دارای سوراخهایی هستند و هرگاه که یکی از سوراخهای موجود روی رول روی یکی از سوراخهای ترکربار قرار میگیرد، نوتی نواخته میشود. پیانولا برای پخش موسیقی از سیستم پنوماتیکی استفاده میکرد که در زمان خود بسیار پیچیده بود. در صورتی که از دنبالکنندگان سریال وِستوُرلد باشید، مطمئنا استفاده از پیانولا را در تیتراژ آغازین و برخی قسمتهای این سریال مشاهده کردهاید.
پیانولا: در این تصویر رول کاغذی روی ترکربار قرار گرفته است
پیانولا دارای یک پمپ باد است و از طریق پدالهایی باد به درون این پمپ دمیده میشود. با قرار گرفتن سوراخهای رول روی سوراخهای ترکربار، مکش هوا ایجاد میشود؛ هر سوراخ نیز به لولهای وصل است که در انتهای دیگر به یکی از چکشهای پیانو متصل شده است. حرکت چکشها موجب برخورد آنها با سیمهای پیانو میشود و صدا تولید میگردد.
اولین پیانولا در سال ۱۸۷۶ به نمایش گذاشته شد و تولید انبوه آنها از سال ۱۸۹۶ تا ۲۰۰۸ در جریان بود. در اوائل قرن بیستم این ابزارهای پخش موسیقی بسیار پرطرفدار بودند؛ بهگونهای که تنها در سال ۱۹۰۲ بین ۷۰٫۰۰۰ تا ۷۵٫۰۰۰ پیانولا و یک میلیون تا یک میلیون و پانصدهزار رول پیانو در ایالات متحده به تولید رسیده بود. مزیت اصلی پیانولا این بود که به شنوندگان اجازه میداد از موسیقی نواخته شده توسط بزرگترین هنرمندان لذت ببرند. هرچند اقبال پیانولا و رولهای پیانو از سومین دههی قرن بیستم رو به کاهش بود، اما تولید رولها تا سال ۲۰۰۸ ادامه داشت. امروزه این رولهای کاغذی جای خود را به فایلهایی با فرمت MIDI دادهاند که کار رولهای کاغذی را بهصورت دیجیتالی انجام میدهند. برای مشاهدهی چگونگی استفاده از پیانولا و نواخته شدن موسیقی با رولهای کاغذی، بدنیست این ویدئو را تماشا کنید.
علاوه بر وسائل فوق، ابزارهای دیگری نیز برای بازتولید موسیقی مورد استفاده قرار میگرفتند که از میان آنها میتوان به ارگهای گردان اشاره کرد. این ارگها از استوانههای چوبی با خارهای فلزی برای تولید موسیقی استفاده میکردند؛ هرچند در برخی نمونههای رولهای کاغذی جایگزین استوانهها شده بود. از نظر ساختار و اندازه این ابزارها در اشکال مختلفی تولید میشدند؛ برخی از آنها تماما مکانیکی بودند و برخی دیگر نیز دارای اجزای پنوماتیک یا هیدرولیکی بودند. برای تولید اصوات مختلف نیز از روشهای مختلف نظیر شانههای فلزی، زنگها و... استفاده میشد.
استوانهی چوبی ارگ گردان با خارهای فلزی
ذخیرهسازی صدای انسان بهصورت فیزیکی
اولین تلاشها برای ذخیرهسازی صدای انسان به میانهی قرن ۱۹ میلادی باز میگردد. پس از آن نیز افرادی مانند توماس ادیسون، الکساندر بل و امیل برلینر این مسیر را ادامه دادند. در ادامه با این تلاشها و نتایج آنها بیشتر آشنا میشویم.
فنوتوگراف
حیات ابزارهای ذخیرهسازی و بازپخش صدا مدیون تلاشهای پیشگامانهی مخترعی بهنام ادوارد لئون اسکات دومارتینویل است. این مبتکر فرانسوی موفق به ساخت اولین ابزار ذخیرهسازی صدا شد؛ با این وجود، وی نمیتوانست صدای ضبط شده را بازتولید کند. ابزاری که او موفق به ساخت آن شده بود «فنوتوگراف» نام گرفت و پتنت آن در ۲۵ مارس ۱۸۵۷ (۵ فروردین ۱۲۳۶ شمسی) به ثبت رسید. دومارتینویل کار خود را از سال ۱۸۵۴ با مطالعهی متون پزشکی در ارتباط با آناتومی گوش انسان شروع کرد.
فنوتوگراف از مخروطی تشکیل شده بود که صدا را در خود جمع میکرد، پس از آن صدا به دیافراگمی انعطاف پذیر منتقل میشود و این دیافراگم نیز به یک قلم متصل بود. این قلم تغییرات صدا را روی کاغذ (در برخی موارد چوب یا شیشه) ثبت میگرد. برای ثبت مداوم تغییرات صدا، اهرمی به فنوتوگراف متصل بود که با چرخاندن آن کاغذ جابهجا میشد؛ کاغذی که اطلاعات صوتی روی آن ثبت شده بود «فنوتوگرام» نامیده میشد.
نمونهای بازسازی شده از فنوتوگراف
دومارتینویل در ادامه با همکاری دانشمندی آلمانی به نام رودولف کوئینگ اختراع خود را بیش از پیش بهبود بخشید؛ اما از این ابزار تنها برای ثبت ویژگیهای صدا و امور آزمایشگاهی استفاده میشد و این دانشمند موفق نشد صدای ذخیره شده را بازسازی کند. جالب است بدانید که در سال ۲۰۰۸، فنوتوگرامی پیدا شد که اطلاعات صوتی کافی روی آن ثبت شده بود و دانشمندان موفق شدند صدای ذخیره شده را که به شخص دومارتینویل نسبت داده میشود بازسازی کنند؛ صدایی که قدمت آن به یک قرن و نیم پیش باز میگردد. در این ویدئو میتوانید به صدای دومارتینویل که طی چندین مرحله بازسازی شده گوش دهید. در هر مرحله با انجام تغییراتی کیفیت صدا بهبود یافته است.
فونوگراف و رقابت ادیسون و بل
گویا تا هفتمین دهه از قرن نوزدهم میلادی، به ذهن کسی خطور نکرده بود که میتوان با معکوس ساختن فرایند ثبت صدا در فنوتوگراف، میتوان صدای ثبت شده را بازسازی کرد. در سال ۱۸۷۷، چارلز کراس، شاعر و مخترع فرانسوی دریافت گه اگر خطوط ثبت شده روی فنوتوگرام روی سطی دیگر حکاکی شود، از شیارهای ایجاد شده میتوان برای بازسازی صدای ثبت شده استفاده کرد.
در دسامبر ۱۹۷۷، پیش از آن که کراس بتواند ایدهی خود را عملی کند، مرد جوانی وارد دفتر نشریهی Sientific America شد و دستگاهی را به مسئولان نشریه نشان داد، وی پس از ارائهی توضیحاتی اندک، اهرم چرخان دستگاه را به حرکت درآورد تا حاضرین را شگفت زده کند. در کمال شگفتی، افراد حاضر صدایی که از دستگاه پخش میشد را شنیدند، صدایی که میگفت:
صبح بخیر. حالتان چطور است؟ نظر شما در مورد فونوگراف چیست؟
این جوان توماس ادیسون بود که دستگاه خود را «فونوگراف» نامگذاری کرده بود. اختراع ادیسون شباهت زیادی به فنوتوگراف دومارتینویل داشت، با این تفاوت که قلم استفاده شده در فنوتوگراف، بهجای ثبت اطلاعات روی کاغذ، شیارهایی را روی استوانهای با پوشش قلع ایجاد میکرد. اهرم دستگاه نیز وطیفهی چرخاندن و جابهجایی استوانه را بر عهده داشت؛ با قرار گرفتن تیغهی قلم در استوانه و چرخش مجدد آن، صدای ثبت شده بازسازی میشد.
نمونهای از فونوگراف تولید شده توسط الکساندر بل
اما مشکل اصلی اختراع ادیسون این بود که قلع در برای فشار و ضربه مقاومت چندانی نداشت. رقیب سرسخت ادیسون، الکساندر بل، قلع را با موم جایگزین کرد. استوانههای مومی بل نسبت به استوانههای ساخته شده توسط ادیسون مقاومتر بودند و کیفیت صدای ذخیره شده نیز بالاتر بود؛ به همین دلیل، این استوانهها در میان مردم از مقبولیت بیشتری برخوردار بودند. اهرمهای دستی نیز بعدها جای خود را به موتورهای الکتریکی و فنرهای کوکی دادند.
بهواسطهی تمرکز ادیسون بر پروژههای دیگر، از جمله پروژهی پنجسالهی توسعهی خطوط برق نیویورک، وی تمرکز کمتری روی فونوگراف داشت. این مسئله باعث شد بل در این زمینه بر ادیسون پیشی گیرد. بل دستگاه خود را که از استوانههای مومی استفاده میکرد «گرافوفون» نامید و تدریجا بهبودهای مختلفی در آن ایجاد کرد. او شرکتی با نام «شرکت گرافوفون ولتا» تاسیس کرد، سپس این شرکت با شرکت دیگری بهنام «شرکت گرافوفون آمریکا» ادغام شد؛ شرکتی که از ادغام این دو به وجود آمد، امروزه با نام Columbia Records شناخته میشود که یکی از زیرمجموعههای شناخته شدهی سونی است و همچنان در زمینهی تولید موسیقی فعالیت میکند.
در ویدئوی زیر میتوانید جزئیات فونوگراف را مشاهده کنید.
تولد گرامافون
شاید امروزه کسی فونوگراف را نشناسد، اما حتی نسل جدید نیز دست کم در فیلمها و سریالها گرامافون را دیدهاند. در واپسین دههی قرن نوزدهم، امیل برلینر راهکاری ارائه داد تا بهجای استفاده از استوانههای مومی، موسیقی روی دیسکهای مسطح ذخیره شود. او دستگاه ساخته شده را «گرامافون» نامید. برتری اصلی گرامافون بر گرافوفون این بود که تولید دیسکهای مسطح بهمراتب از تولید استوانهها سادهتر بود، ظرفیت ثبت صدا نیز در این دیسکها بیشتر بود و میشد بهسادگی از آنها استفاده کرد.
گرامافون
برلینر شرکتی با نام «شرکت ماشین سخنگوی ویکتور» تاسیس کرد؛ این شرکت دیسکها یا همان صفحات گرامافون را در اندازههای مختلف عرضه میکرد. موارد به کار رفته در این صفحات نیز دستخوش تغییراتی میشد، اما از میانهی قرن بیستم تا کنون، اکثر این صفحات از وینیل ساخته میشوند و بههمین دلیل صفحات گرامافون را صفحات وینیل نیز مینامند. از نظر ظرفیت ثبت صدا نیز در نمونههای اولیه حداکثر مدت زمان ضبط صدا چهار دقیقه بود، اما با پیشرفتهای بعدی، در هر سمت از صفحات گرامافون امکان ذخیرهی ۴۵ دقیقه موسیقی فراهم شد. در ویدئوی زیر میتوانید یکی از اولین نمونههای گرامافون را در حال پخش موسیقی مشاهده کنید.
گرامافونها تدریجا پیشرفت کردند و اجزای الکترونیکی بیشتر و بیشتری به آنها اضافه شد. امروزه این دستگاههای توسعه یافته معمولا Record Player نامیده میشوند؛ رکورد پلیرها از صفحات چرخان، تقویت کنندهی الکترونیکی (آمپلیفایر) و بلندگو تشکیل شدهاند. در مقابل، صفحات چرخانی نیز وجود دارند که برای پخش صدا به تقویت کنندهی الکترونیکی و بلندگوهای جداگانه نیاز دارند.
علاوه بر ذخیرهسازی موسیقی، برخی سازمانها از صفحات وینیل برای مقاصد دیگر استفاده میکردند. برای مثال، کتابخانهی ملی آمریکا از سال ۱۹۶۵ تا ۱۹۹۴ از صفحات وینیل برای تهیهی کتابها و مجلات صوتی برای افراد نابینا استفاده میکرد. این صفحات نسبت به صفحات گرامافون معمولی ظرفیت بالاتری داشتند و صرفا برای ذخیرهسازی صدای انسان مناسب بودند؛ دلیل این مسئله این است که صفحات گرامافون عادی با سرعتی حدود ۳۳ دور در دقیقه چرخش میکنند، اما در این صفحات سرعت چرخش به حدود ۸ دور در دقیقه دقیقه محدود است و کیفیت کمتری دارند.
سونی فلامینگو: نمونهای از یک صفحهی چرخان تمام الکترونیکی
تولد دوبارهی صفحات وینیل
از دید افرادی که خود را از جملهی هواداران پر و پا قرص موسیقی به حساب میآورند،گرامافون هیچگاه نمرده است. گرامافونها که از ابتدای قرن نوزدهم مهمان خانههای مردم بودند، توانستند در مقابله با ابزارهای مغناطیسی ذخیرهسازی صدا نیز از خود مقاومت نشان دهند. بهگونهای که با وجود فراگیر شدن نوارهای کاست و ابزارهای مشابه، بسیاری همچنان ترجیح میدادند از صفحات وینیل برای گوش دادن به موسیقی استفاده کنند.
در دههی نود، با شروع استفاده از سیدیها و فراگیر شدن ابزارهای دیجیتال، ستارهی بخت گرامافون و صفحات وینیل تدریجا رو به افول نهاد. اما در سال ۲۰۱۶، آمارها نشان دهندهی روی آوردن مجدد مردم به سوی صفحات وینیل بودند. بر اساس مقالهای که سال گذشته در نشریهی گاردین منتشر شد، دو عامل اصلی باعث رشد فروش صفحات وینیل بودند. اولین عامل، مرگ خوانندگان سرشناسی مانند دیوید بوئی بود که باعث شده بود مردم تصمیم بگیرند آلبومهای آنها را در قالب صفحات وینیل تهیه کرده و بهعنوان یادگار حفظ کنند. دومین عامل نیز رشد سرویسهای استریم موسیقی بود، افرادی که موسیقی مورد علاقهی خود را در سرویسهایی مانند اسپاتیفای پیدا میکردند، تصمیم میگرفتند تا آنها را بهصورت فیزیکی و با فرمتی که حسی نوستالژیک با آنها القا میکرد تهیه کنند.
شایان ذکر است که رکورد پلیرهای فعلی کیفیت کمابیش قابل قبولی دارند و کیفیت صدا بهگونهای نخواهد بود که افراد را از خرید صفحات وینیل پشیمان کند؛ البته به شرطی که از دستگاه مناسبی استفاده کنید و صفحهی وینیل نیز در شرایط خوبی باشد. رشد وینیل در سالهای اخیر به حدی بوده که سونی مجبور شد مجتمع تولید صفحات وینیل خود در ژاپن را مجددا راهاندازی کند. در ویدئوی زیر میتوانید نمونه صدای پخش شده توسط یک رکورد پلیر مدرن را بشنوید.
تفیفون
اگر اهل آلمان نیستید، احتمال کمی وجود دارد که با تفیفون آشنا باشید. این ابزار ذخیرهسازی موسیقی همچون ترکیبی از چندین ابزار ذخیرهسازی موسیقی است که در قالب یک دستگاه قرار گرفته. کارتریجهای تفیفون شبیه به کاستهای 8-Track هستند که نوارهای مغناطیسی را در خود جای میدهند؛ اما در تفیفون بهجای نوارهای مغناطیسی از نوارهایی شیاردار استفاده شده و همانند صفحات وینیل، با جابهجایی سوزن روی این شیارها صدا تولید میشوند.
تفیفون و کارتریجهای موسوم به «تفی»
این دستگاه در سال ۱۹۳۰ و توسط مخترعی آلمانی به نام کارل دنیل اختراع شد. در ابتدا تفیفون برای ثبت گفتار (نه موسیقی) و در امور نظامی مورد استفاده قرار میگرفت. سپس در سال ۱۹۴۰ عرضهی نسخههای خانگی تفیفون جهت پخش موسیقی هم شروع شد، اما به دلائلی نتوانست بهاندازهی صفحات وینیل موفق باشد. یکی از این دلائل کیفیت کمتر صدای تولید شده توسط تفیفون در مقایسه با صفحات وینیل بود. با توجه به اینکه اکثر هنرمندان نیز با شرکتهای تولید کنندهی موسیقی در قالب وینیل قرارداد بسته بودند، امکان ارائهی کارهای این هنرمندان با این فرمت امکانپذیر نبود؛ از این رو اغلب آلبومهای منتشر شده برای تفیفون مربوط به خوانندگان نه چندان سرشناس بودند.
در دههی شصت، تفیفون بهطور محدود در آمریکا نیز به فروش رفت، اما چندان موفق نبود و بیشتر در آلمان غربی مورد استفاده قرار میگرفت. کارتریجهای تفیفون «تِفی» نامیده میشدند و در سه اندازهی مختلف ارائه میشدند. کارتریجهای کوچک ۱۸ دقیقه موسیقی ذخیره میکردند؛ حداکثر ظرفیت کارتریجهای متوسط ۶۰ دقیقه بود و کارتریجهای بزرگ نیز میتوانستند ۴ ساعت موسیقی را ذخیره کنند.
در ویدئوی زیر میتوانید نمونهای از صدای پخش شده توسط این ابزار را بشنوید.
در اولین بخش از این مطلب نگاهی داشتیم به اولین تلاشها برای بازتولید موسیقی توسط ابزارهای موسیقی خودکار؛ همچنین ابزارهای ذخیرهسازی فیزیکی صدا را مورد بررسی قرار دادیم. در قسمت بعدی نگاهی خواهیم داشت به دومین موج از ابزارهای ذخیرهسازی موسیقی.