Перезапись в цифровой форме на современные компьютерные носители информации аудиозаписей

УДК 621.397

Сохранение и введение в научный оборот РАРИТЕТНЫХ музыкальных коллекций

В.В.Петров, А.А.Крючин, С.М.Шанойло, И.В.Косяк, Л.И.Егупова.

Институт проблем регистрации информации

Национальной академии наук Украины

ул. Шпака, 2, 03113 Киев, Украина

тел. 446-83-89, факс: 241-72-33, e-mail: petrov@ipri.kiev.ua

Перезапись в цифровой форме на современные компьютерные носители информации аудиозаписей, хранящихся на восковых цилиндрах Эдисона, является единственным способом их сохранения и предоставления возможности их анализа и обработки. Технология перезаписи должна обеспечить как полный перенос информации, так и сохранение аудиозаписей на восковых цилиндрах. Разработанный интерференционный оптико-механический метод обеспечивает высококачественное неразрушающее воспроизведение звука с фонографических цилиндров. Форма представления инструментального сигнала, представляющего собой запись профиля звуковой дорожки, позволяет эффективно осуществлять обработку (в первую очередь очистку от шумов) воспроизведенных сигналов. Представлены результаты воспроизведения звука с фонографических цилиндров из различных коллекций.

Издание аудиозаписей, воспроизведенных с фонографических цилиндров, целесообразно осуществлять в мультимедийном представлении, давая наиболее полную информацию об исполнителях и месте проведения записей.

Ключевые слова: фонографический цилиндр Эдисона, фонограф, звуковая дорожка, фонограмма.

Записывать звуки человечество научилось сравнительно недавно. В 1857 г. англичанин Леон Скотт создал устройство «фоноавтограф», регистрирующие акустические колебания, которое позволяло записывать звук, но не воспроизводило. Сделать запись и воспроизвести звук удалось только известному американскому изобретателю Томасу Эдисону в 1877 году, благодаря изобретенному им прибору, названному фонографом. Принцип его действия был прежним. Акустические колебания оказывали давление на мембрану и связанная с ней пишущая игла выдавливала на вращающемся валике канавку переменной глубины. При проигрывании же

валика воспроизводящая игла, двигаясь по записанной канавке, повторяла все колебания пишущей, заставляя вибрировать мембрану. Так получался звук.

Первый фонограф был весьма несовершенным, однако, благодаря усовершенствованиям Т.Эдисона и других известных ученых того времени, стало возможным применение фонографа в различных областях науки, исскуства и в быту. Фонограф быстро распространился по всему миру и использовался для записи и воспроизведения звука приблизительно до 1930 года и наконец был вытеснен граммофоном и грампластинками.

В течение 60 лет на фоноваликах (фоноцилиндрах) были произведены многочисленные записи фольклорной музыки и песен, записаны выступления выдающихся деятелей культуры. Эти записи являются неотъемлемой частью культурного наследия многих народов мира.

Во многих библиотеках и архивах мира сохранились различные по объему коллекции фонографических валиков Эдисона, а именно: Американском Фольклорном центре Библиотеки Конгресса (одно из самых больших собраний); Берлинском Фоноархиве (Германия); Национальном звуковом архиве Британской библиотеки; Венском фонограмархиве (Австрия); Центральном государственном архиве звукозаписи; Музее музыкальной культуры им. М.Глинки, Политехническом музее, Музей Л.Н.Толстого (всё г. Москва, Россия); Фоноархив института русской литературы Российской Академии наук (Пушкинский Дом), Музей связи (оба Санкт-Петербург).

В Украине также хранятся уникальные коллекции на фонографических цилиндрах: в Национальной библиотеке Украины им. В.И.Вернадского - коллекция еврейского музыкального фольклора М.Береговского, в Институте искусствоведения, фольклористики и этнологии им. М. Рыльского - коллекция украинского фольклора первой половины ХХ столетия. Несколько тысяч цилиндров хранится в библиотеках, музеях и у частных коллекционеров Львова, Ужгорода, Черновцов и др. городов западного региона Украины.

Однако время не пощадило первые несовершенные носители информации. Они дошли до нас в плохом состоянии и безвозвратно теряются, так как процесс разрушения и старения, составляющий в среднем 3-5% в год, продолжается. Характерными повреждениями фонографических валиков Эдисона являются механические, физико-химические, вызванные сложными, необратимыми процессами химического старения восковых валиков. Они обусловлены сроком хранения, композиционными и технологическими особенностями воска, а также возникают при эксплуатации, архивной работе и хранении [1]. Хотя воспроизведение звука с таких старых восковых валиков и может быть осуществлено при помощи фонографа Эдисона, однако этот способ обычно вызывает серьезные повреждения звуковых канавок на валиках, что обусловлено давлением тяжелой иглы, а полученный таким образом звук имеет низкое качество из-за шумов и искажений.

Уже несколько десятков лет информацию с фонографических валиков Эдисона пытаются перенести на современные носители информации. Учёными и специалистами многих стран, таких, как США, Австрия, Германия, Япония, Швеция и др., была проделана огромная работа по решению проблемы качественного воспроизведения звука с валиков Эдисона [2, 3].

Хорошо исследованные и развитые методы и оборудование для воспроизведения грамзаписей (электродинамический, пьезоэлектрический и т.п.) достаточно «жесткие» для такого специфического материала, как композиционный воск, из которого изготовлены фоновалики. Попытки создания системы бесконтактного оптического воспроизведения также не увенчались успехом, в основном, из-за неоднородности отражающей поверхности звуковой дорожки валика. Полученный при этом сигнал очень зашумлен помехами и добиться качественного воспроизведения звука весьма затруднительно [4].

Аудиоинформация, воспроизведенная с фонографических цилиндров Эдисона, характеризуется высоким уровнем шумов и искажениями полученного сигнала. Природа этих шумов и искажений связана с процессами первоначальной записи информации на восковые цилиндры, воспроизведения информации на современных устройствах и повреждениями поверхности цилиндров при длительном хранении.

Работы по перезаписи валиков Эдисона в Институте проблем регистрации информации НАН Украины были начаты в январе 1996 года по просьбе ЮНЕСКО и Международного музыкального совета, а также лично, лорда Егуди Минухина, известного музыканта прошлого века, с целью сохранения уникальной коллекции еврейской музыки М.Береговского, хранящейся в Национальной библиотеке Украины им. В.И.Вернадского (г. Киев).

В результате анализа причин, искажающих качество воспроизведенных с фонографических цилиндров сигналов, существующей аппаратуры и принципов воспроизведения, в Институте проблем регистрации информации НАН Украины был предложен и реализован принципиально новый метод высококачественного воспроизведения звука с фонографических цилиндров Эдисона. Предложенный цифровой оптико-механический метод с интерферометрической схемой измерения позволяет обеспечить физическую сохранность восковых цилиндров и получить высококачественное воспроизведение звука, сведя до минимума перечисленные выше недостатки.

Одна из главных характерных особенностей разработанного и исследованного метода состоит в том, что профиль звуковой дорожки в цифровой форме снимается с цилиндра и вводится в компьютер и после соответствующей обработки преобразуется в звук. Такой метод имеет ряд преимуществ. Во-первых, регистрация профиля звуковой дорожки может быть выполнена со скоростью в 10-50 раз ниже, чем первоначальная скорость записи звука. Значительное уменьшение скорости вращения цилиндра позволяет решить задачу резкого уменьшения динамической нагрузки на поверхности цилиндра, что является очень важным с точки зрения его сохранения. При уменьшении скорости вращения цилиндра до 3-6 оборотов в минуту динамическая нагрузка на поверхность цилиндра в системе воспроизведения может быть уменьшена в 300-500 раз, по сравнению с пьезоэлектрическим методом [5].

Во-вторых, метод позволяет значительно улучшить качество воспроизведения звука. Анализ процесса воспроизведения звука с цилиндров Эдисона показал, что один из главных шумов – шум, возникающий при контакте иглы звукоснимателя с частицами пыли и царапинами. Размер пылинок (3-10) мкм и большинства царапин (5-10) мкм намного меньше длины отпечатка, соответствующего высокочастотным составляющим звукового сигнала, (действительно при линейной скорости движения иглы по фоноцилиндру 0,5 м/с частоте 5 кГц соответствует продольное углубление длиной примерно (80) мкм). При взаимодействии иглы с пылинками и микротрещинами при традиционных методах считывания возникает импульсная шумовая помеха, имеющая широкий спектральный диапазон и трудно отделимая от полезного сигнала. Чтобы уменьшать шум, произведенный пылинками, трещинами и другими явными дефектами, предлагается профиль, снятый от поверхности звуковой дорожки, до преобразованием его в звук, аппроксимировать более гладкой кривой, исключая явные выбросы, связанные с пылью, трещинами и т.д.

В-третьих, компьютерная обработка и преобразование профиля дорожки в звук исключают необходимость повторения процессов воспроизведения с целью выбора оптимальной скорости вращения, соответствующей той, на которой была выполнена запись. Это значительно уменьшает вероятность повреждения цилиндров при воспроизведении. В качестве системы съема профиля звуковой дорожки была предложена, разработана и исследована комбинированная оптико-механическая интерферометрическая система, построенная по классической схеме интерферометра Майкельсона. При разработке установки интерференционного воспроизведения звука с фонографических цилиндров Эдисона был использован опыт по созданию оптических запоминающих устройств, в частности конструирования сверхточных аэростатических направляющих, интерференционных датчиков. Профиль звуковой дорожки цилиндра отслеживается при помощи специального зонда эллиптической формы. С зондом жестко связан оптический элемент измерительного плеча интерферометра, перемещение которого, соответствующее профилю звуковой дорожки, измеряется с дискретностью около 0,1 мкм и заносится в ЭВМ. Точная скорость вращения, при которой производилась запись для большинства цилиндров неизвестна (0,3; 0,5 и даже 0,1 м/сек). При помощи компьютера оптимизируется скорость воспроизведения и выбирается скорость, соответствующая скорости вращения при записи. Компьютерная обработка после записи профиля поверхности позволяет выбрать оптимальную скорость воспроизведения при одном проходе звукоснимателя. С целью обеспечения стабильности и точности интерферометрической измерительной системы в разработанной установке для воспроизведения звука с цилиндров Эдисона она выполнена неподвижной. Съем профиля звуковой дорожки (сканирование цилиндра) осуществляется посредством синхронных вращений (система вращения) и осевого перемещения цилиндра относительно неподвижной интерферометрической системы (система позиционирования). Для минимизации внешних вибраций и шумов разработанная установка, имеющая массу около 3 тонн, оснащена системой пневматических и резиновых амортизаторов и смонтирована на фундаменте массой 120 тонн. Привода вращения и линейного перемещения выполнены на аэростатических опорах, что позволило избежать шума подшипников.

Как уже упоминалось ранее, звук, воспроизведенный с фонографических цилиндров Эдисона, характеризуется высоким уровнем шумов и искажениями полученного сигнала. Поэтому были разработаны методы обработки считанных фонограмм. Обработка фонограмм происходит в 2 этапа: предварительная обработка и аппроксимация аналоговыми методами и цифровая обработка путем применения сложных математических алгоритмов.

Техническая реализация предложенного метода, цифровая обработка фонограмм позволяют получить высококачественный сигнал с фонографических валиков Эдисона, не разрушая поверхности валика.

Для введения в научный оборот и обеспечения открытого доступа широкого круга исследователей, музыкантов, историков и других к раритетным музыкальным коллекциям, кроме их перезаписи необходимо также предоставить всю относящуюся к коллекциям информацию. Издание аудиозаписей, воспроизведенных с фонографических цилиндров целесообразно осуществлять в мультимедийном представлении, давая наиболее полную информацию о времени и месте записи.

Как известно, источниками этой информации служат как сами валики, так и полевые записи, переписка, опубликованные и неопубликованные рукописи и консультации с различными специалистами.

Первичным источником информации является, конечно, сам валик. На валиках могут быть вырезаны собственные имена собирателей, даты записи и другие, определяющие отметки.

Контейнер валика тоже используется при документировании коллекции. Собиратели надписывали этикетки от руки на внешней стороне коробки или делали надписи на изогнутой их поверхности, или вкладывали листочки с информацией внутрь контейнеров.

Вторичный источник информации – любой письменный материал, относящийся к коллекции (библиографии, интервью, копии переводов, текстов, фотографии тех мест, где происходили экспедиции, карты, сообщения из газет, отрывки из дневников современников). Самым ценным источником являются архивы, описывающие коллекции.

Исходя из вышеизложенного следует, что воспроизведенные аудиозаписи вызовут наибольший интерес, если будут представлены следующим образом:

- запись сигнала, воспроизведенного с фоновалика;

- запись очищенного сигнала;

- весь письменный, графический и любой другой материал, относящийся к времени записи, со списками справочных номеров, снабженных перекрестными связями.

В настоящее время, используя принципиально новый цифровой оптико-механический метод и аппаратуру неразрушающего воспроизведения звука, закончены работы по перезаписи с фонографических цилиндров Эдисона на цифровые носители «Исторической коллекции еврейской музыки М.Береговского», хранящейся в Национальной библиотеке Украины им. В.И.Вернадского.

Коллекция состоит из 1200 восковых цилиндров и содержит более 2000 фонограмм, собранных в первой половине ХХ ст. (1912-1947 гг.) на территории Украины и (в меньшей степени) Белоруссии. Записи производились в украинских и белорусских городках и местечках с традиционно многочисленным еврейским населением. Собрание имеет огромную историческую и культурологическую ценность и является результатом историко-этнографических экспедиций известного писателя и этнографа С.А.Ан-ского (Шломо Раппопорта), композитора и музыковеда Ю.Энгеля, известного фольклориста и учёного М.Береговского, а также других исследователей - энтузиастов. Коллекция сохраняет музыкальные традиции очень богатого периода восточноевропейской еврейской культуры и содержит традиционную еврейскую музыку разных жанров: напевы без слов, инструментальные пьесы, бытовые песни, части синагогальных литургий, еврейские театрализованные пьесы, а также выступления выдающихся еврейских деятелей культуры. Только лишь каталог фоноцилиндров коллекции М.Береговского записан в Золотую Книгу ЮНЕСКО. В коллекции содержится также единственная достоверная фонограмма записи - голоса Шолом-Алейхема, на компьютерные носители переписан звуковой материал с более, чем 800 восковых цилиндров, который предполагается издать в виде звуковой антологии еврейских мелодий ХХ век на 50 компакт-дисках.

На сегодняшний день издано 2 компакт-диска с фонограммами коллекции: в 1997 году компакт-диск под названием «Сокровища еврейской культуры в Украине» и в 2001 году - «Материалы этнографической экспедиции Ю.Энгеля 1912 г».

Компакт-диск «Сокровища еврейской культуры в Украине» содержит запись выступления Шолом-Алейхема на открытии Еврейского историко-этнографического музея в Петербурге (1914 год), а также 40 музыкальных произведений (от 1912 до 1945 гг.). Анализ первого сигнального диска коллекции, проведенный в Музее еврейской культуры в Амстердаме в 1999 г., показал, что из 40 фонограмм только 3 имеется во всемирно известной антологии еврейской песни, изданной в Иерусалиме, Нью-Йорке и Амстердаме, что подтверждает уникальность коллекции. Прием в Лондонском университете 21 февраля 1999 г. по случаю окончания перезаписи этой коллекции был последней публичной акцией лорда Менухина накануне его смерти.

В буклете к компакт-диску рассказывается об истории этой коллекции, об учёных её создавших, прилагается перечень музыкальных произведений, записанных на диске. Буклет иллюстрирован фрагментами живописи прошлого века, фотографиями из архива коллекции, а также представлена фотография оборудования для перезаписи фоноцилиндров, разработанного Институтом проблем регистрации информации НАН Украины. Буклет выпущен на русском и английском языках.

Сокращенная версия этого диска, содержащая запись голоса Шолом-Алейхема и голосов известных деятелей еврейской музыкальной культуры начала ХХ века З.Кисельгофа, Ю.Энгеля и других, была подарена Президентом Украины народу Израиля на заседании Кнессета в 1996 году.

Второй компакт-диск «Материалы этнографической экспедиции Ю.Энгеля 1912», содержит наиболее ранние по времени записи с частной коллекции Ю.Энгеля, видного еврейского композитора и музыковеда. Записи сделаны во время первой пробной этнографической экспедиции в 1912 г. в еврейских местечках Киевской и Волынской губернии. На компакт-диске представлено 18 фонограмм, содержащих религиозные песнопения, хасидские напевы, еврейские народные песни, а также прилагается текстовый и нотный материал, относящийся к этим фонограммам

Кроме вышеуказанного, также переписаны на цифровые носители: коллекция украинского музыкального фольклора Института искусствоведения, фольклористики и этнологии им. М.Рыльского НАН Украины, коллекция цилиндров с фонограммами выдающегося датского композитора Карла Нильсена (г.Ааргус, Дания). По оценке датских специалистов, проводивших тестирование систем перезаписи фоноваликов Эдисона разных стран, оборудование, разработанное в Институте проблем регистрации информации НАН Украины, является лучшим в мире, в связи с чем в 1999 году Институту было предоставлено право осуществить перезапись этого национального достояния.

Таким образом созданное уникальное оборудование позволяет осуществлять высококачественную перезапись аудиоинформации с фонографических цилиндров на современные цифровые носители, что дает возможность ввести в научный оборот раритетные музыкальные коллекции прошлых веков.

Новикова Г., Скобець І. До питання про збереження фонографічніх воскових циліндрів (у НБУ ім. В.І. Вернадського) // Бібліотечний вісник. — 1996. — № 6. — С. 10-12.

Lechleitner F. A newly constructed cylinder replay machine for z-inch diameter cylinders, Archiving the Audio-Visual Heritage // Third Joint Technical Symposium. — Ottava. — 1990, May. — P. 145-148.

Frank H., Pichler H. and SchullerD. Rosetta tone — a technical quality fingerprint for audio recordings // An Audio Eng. Soc. Preprint (Preprint 3342), Vienna. — 1992, March

Toshiaki Iwai et al. Reproduction of sound from old wax phonograph cylinders using the laser-beam reflection method // Appl. Opt. — 1986. — Vol. 2. — № 5. — P. 597-604.

Petrov V.V., Shanoylo S.M. et al. Optomechanical method of Edison cylinders sound reproduction // An Audio Eng. Soc. Preprint (Preprint 4491), Munich. — 1997, March.