抓住声音的痕迹

　　那句话怎么说来着？没有声音，再好的戏也出不来。可声音这玩意看不见摸不着、左耳进右耳出的，怎么才能把它保存下来呢？今天，《Geek》就跟大家说说从古至今声音是如何被记录的。

　　留声机的诞生

　　咱们中国有句俗话叫“耳听为虚，眼见为实”，它反映出我国古代劳动人民关于感性认识和理性认识的朴素唯物主义世界观，但这句古语到了我们所在的现世，则成了一个杯具。回想当年青春年少，雄姿英发，但每每英语考试之际都要聆听犹如大悲咒般的听力部分，相信大多数Geek跟我一样，对那段不堪回首的岁月只能“内牛满面”。当然，咱今天要说的不是鸟语教育，而是声音。X度百科告诉我们，声音是一种由物体振动而发生的波造成的听觉印象。印象这词通常表示很抽象，100个人能有100多种理解。虽然声音跟文字和图像一样同为信息传播的载体或方式，但文字和图像既方便copy，也易于流通保存，而且只要不刻意地进行修改，所传递的意思基本可以保持不变。所以古时候能流传至今的都是字画一类的东西。试想，如果诸葛亮的《出师表》是口述版，万一孔明兄有点河南口音，再经过几千年的这么流传下来，鬼才知道我们今天能听到的是啥……“玛丽有只小羊羔，雪球儿似一身毛……”

　　可总有那么些人是不信邪的，他偏偏就要把这么虚无缥缈的东西给记录下来。在1877年的某一天，一位名叫托马斯·爱迪生的生意人受人之托，打算测试一下刚发明出来的电话。

　　他发现打电话时，电话传话器的膜板会随着说话声音而震动。于是他拿出短针放在膜板上进行测试，发现原来说话快慢高低能使短针产生不同的颤动。如果短针颤动的频率和幅度能被记录，那么让短针按照记录重新震动是不是就可以发出原来的声音了呢？不得不说，虽然爱迪生是个生意人，但头脑还是挺好使的，就说这一举一反三的能力与极高的求知欲也不是一般人所拥有的。于是，他便深入进行研究并制作相应的模型。终于在1877年8月15日，造出了一台由大圆筒、曲柄、两金属小管和膜板组成的怪机器，并成功记录声音。原音重现了前面看到的那8秒的《小羊羔》，这也是被记为人类录音史上真正意义上的第一声。因为这机器能成功留下来声音，故被记作“留声机”。

　　这个被称为留声机的东西在我们现在看来，其实还是相当简单的。它的主要配件便是那个装在支架上，还配一个曲柄的大圆筒，再加上两根金属小管和一块中心有钝头的针尖膜板。首先在主要配件大圆筒上刻出了一条螺旋槽纹，以方便控制记录声音时指杆的路线，曲柄有着控制的作用，摇动它，圆筒就会相应地转动。录制声音时，用一张锡箔纸包裹在槽纹的上，再将一个金属管的一头装上一块有钝头的针尖膜板，让针头正好碰到金属筒的槽纹上。这个时候，只要慢慢转动曲柄，再对着金属小管说话或唱歌，唱针就在锡箔上跳动而刻出了深浅不同的槽纹，等声音录完后，把针头放回开始录制处，换上另一根小管子（也可以用喇叭，如果需要声音大点的话），再慢慢摇动曲柄，机器不紧不慢、一圈又一圈地转动时，声音就被重新放出了。

　　虽然看起来录制过程相当简单，但在那个时代，这已经是一个相大的突破了。不过那时毕竟是以锡箔为录音原料，录音时间极其有限，而且不宜保存，锡箔只用几次就破损了，根本就无法进行长期的保存。于是在接下来的几年时间里，爱迪生对它的爱作进行了不断的改进，先是用蜡筒代替了原始的锡筒，来增加使用寿命，他还在在面箱里装上了驱动结构，也就是每次只要上紧发条，就可以自动录放，解放了摇动曲柄的工作（毕竟不可能每次摇动的速度一致）。最后1888他还为留声机装上了电源，用电瓶启动，还用接有软管的耳机来收听，使得声音更加清晰逼真。

　　世界在进步，技术同样在进步，虽然爱先生不断改进他的爱作，使之能赶上技术发展的脚步，但人们的要求也是越来越高。仅仅几秒钟的存储时间远远不能满足对声音的存储需求，一场更新换代的技术革命悄然展开。

　　唱片

　　如果说圆筒留声机记录时间太短是因为记录时间为一圆筒的周长的话，那么想要增加录制时间唯一的方法便是增大圆筒的周长，可带来的结果就是体积变大，但是总不能让它无限制增大吧，大得装满一个房间？于是，聪明的德国人埃米尔·玻里纳将圆筒横向切开。你不要以为他是用来练习刀功的，他是将录制的界面选择成了圆筒的横截面，也就是圆盘。试想，如果在这个横截面上刻上螺旋纹路，长度当然就比圆筒长多了，记录量当然也就大多了。

　　1888年，玻里纳用镀金的铜模作为母盘，同样以硬蜡作为录制原料，做出了世界上第一个体积缩小几倍，录制时间却增加几十倍的第二代录音产品—唱片。它的出现也结束了圆筒留声机不能复制的缺点，唱片则可以用母盘制作好模具后就可以不断地浇铸拷贝。

　　虽然唱片的录制时间相对于圆筒留声机增加了几十倍，但它却不像大家想像的那样多，按照最开始每分钟78转的速度，再长的环形跑道也不够转，所以整张12寸的唱片每面录制时间不超过三分钟。这样的限制决定了当时的流行音乐一定是短小精悍的（据说现在的流行音乐大多是三分钟到五分钟间就是那个时候的遗留问题，影响够深远的呀）。

　　很明显，唱片这东西实在比留声机科学多了，因此在很长一段时间内，它成为了记录声音的第一选择。不过它可没因为自己是主流就固步自封，而是选择不断地改进，追求更高的精度也追求更低的成本，用虫胶代替硬蜡便成为唱片史上第一个改变。虫胶属天然树脂，红色结晶状，经收集后被用作唱片的主要原料，因其价格便宜，造出唱片的成本更低，在当时那个追求经济效益的年代得到较大发展。

　　成本更低了，录制效果也更好了，按理它应该顺着这条光明大道走下去，但是有一天，三分钟也变得越来越不能满足要求了。因为喜欢流行音乐的只是一部分人，还有一部分人却对古典音乐犹其钟爱，但是古典音乐大多都是十几分钟左右，也就是如果想要完全地录制这样一首歌就需要三到四张唱片，需要多次换碟才能听到完整的音乐。这对音乐有严格要求的人来说无疑是不可接受的。于是能录制更长时间的唱片的需求日益紧迫。另一方面，二战的爆发切断了虫胶的来源，记录原料的丢失及长时间录制的要求都需要能够找到一种的新的材料代替虫胶。时势造英雄，英雄造时势，就在唱片道路走向瓶颈的时候，PVC材料的兴起为唱片业带来了新的希望。经过试验发现，采用PVC作为原料制造的唱片的颗粒会更细，精度的提高使得原来每分钟78转的转速被成功降低到每分钟33又1/3转，录制时间一下子拉到了三十分钟，这就是现在那些复古迷们最推崇的“黑胶唱片”。

　　磁带

　　要说当时唱片的录制技术已到达非常先进的水平，录音效果也是很不错了。但如果说到便捷性，咱都就不敢恭维了，12寸的唱片不管放到哪都会觉得不方便，而且它随着保存时间的延长，会逐渐发脆，还有可能破裂。由于唱片机和唱片之间是物理接触的，如果播放的频率较高还会加速唱片的磨损。另外，虽说唱片已有30分钟的录音时间，可人们还是不知足，毕竟只有抱着这种永不知足的心态才是正确的科学发展观嘛。于是20世纪30年代，另外一种两个圆盘的录音产品诞生了。它拥有两个圆盘，中间连有一条长长的磁带，它绕在一个圆盘上，其中一头连接到另外一个圆盘上。转动圆盘，磁带会随着绕到另外一个圆盘上，途中路过一个叫磁头的地方。怎么看，咱都觉得这东西是留声机的圆筒和黑胶唱片的圆盘的结合体。这个由带基和磁性层组成的磁带就成为录音资料存储的载体了。

　　之所以称之为磁带是因为它颠覆了圆筒留声机和唱片的机械录音方式，而采用的磁性存储的方式。也就是在那个塑料薄膜带基（最早的带基使用纸和赛璐珞，后来才用强度高、稳定性好且不易变形的聚酯薄膜）上涂覆了一层颗粒状的磁性材料（如针状γ-Fe2O3磁粉或金属磁粉）或蒸发上一层磁性氧化物。在录音时，由于磁带轴的转动带动磁带一起高速经过开有微小断口的U型电磁铁的磁头，微音器把空气的振动转换为音频电流，这电经过录音放大器放大，输送到录音磁头，录音磁头就产生相应变化的磁力线，这些变化的磁力线在铁心断口处漏出来，把经过的磁带磁化，声音就被记录下来了。不过从小到大我就都有个疑问。磁带正反面都可以录音，为什么声音没有混在一起，而彼此独立呢？现在才知道磁带的正反面根本不是录制在带基的两面，而是将 0.4mm宽的磁带从中间分为两部分的，分别记录了正转和反转信息，而磁头有四个空气隙，正转时利用两个，一个通过直流电使其工作产生恒定电场，一个通过音频输送到前置放大器，反转时通过另外两个，而前两个则不再有电流通过。 磁带录制后无需加工，当然也不会存在声音失真的情况发生了。

　　光储存时代

　　就在磁带在录音市场中享着有举足轻重地位的时候，另外一个新兴事物也在孕育着，那就是CD。也许大多数人也跟咱一样，以为光盘这个东西是由SONY和Philips在1980年间捣出来的，但是现在咱不得不说，这就是一个阴谋。真正发明它的是詹姆斯·拉塞尔，可能你会说没听说过。他的确是一个普通人，他不是什么发明家更不是什么科学家，能发明光盘这样的东西完全出自对古典音乐的喜爱。他拥有大量的塑料唱片，不过这东西年代一久远，放出的声音可以让人有杀人的冲动。

　　因为唱片采用模拟录音方式，在其表面记录音乐的方式是通过指针的运动留下其沟壑，这就注定了唱片在刚刚制成后的效果非常不错，但是读取时间一长，针头在唱片上的摩擦会导致沟壑大小的变化，声音失真就不可避，最好的记忆应该靠光束来进行，倘若能让代码足够紧密地排列在一起，那么利用它们不仅可以保存音符，而还可以保存百科全书。于是拉塞尔发誓要捣出一种新的存储音乐的玩意。两年的时间，拉塞尔终发明出第一个光学数字录制与恢复系统。就这样，第一个数字光盘问世了。

　　说到这里咱不得不插句嘴，科技的进步真的能使老东西重新焕发青春，CD这玩意儿左看右看都是唱片的高精度版本，它用更高的技术使唱片中记录声音的沟壑变小，带来的结果是记录的时间又变长了；用无物理接触的读取方式使唱片不会在多次播放中磨损。

　　CD之所以具有高保真度的录音和可以完美回放，是因为它采用了数字录音的方式，也就是录音时，一个叫模数转换器ADC的东西将模拟波转换成数字流，播放时当然靠数模转换器DAC回转，放出声音。所以只要不损坏数字也就是对CD光盘进行物理破坏，由DAC生成的模拟波每次都是一样的，当然失真的现象也就避免了。

　　由于各大唱片公司的推广，C D一直持续到2001年都是市场的主流，可是网络的出现使得一个叫MP3的东西开始为人民群众所喜闻乐见，并由此开启了一个崭新的时代，这段历史相信大家都能耳熟能详了，咱就不多说废话了。至于未来会出现怎样的新式存储方式，咱现在还不敢断言，毕竟科技的发展是一日千里的，让我们一起拭目以待吧！