Со второй половины 1880-х годов фирма Томаса Эдисона начала массовое производство фонографов – первых коммерчески успешных устройств для звукозаписи. Запись на них осуществлялась на цилиндрах (валиках), обычно с восковым покрытием. Сегодня валики фонографов представляют собой уникальные памятники звуковой истории, но, к сожалению, воспроизводить их аутентичным способом невозможно – воск столетнего возраста просто не выдержит прикосновения металлической иглы фонографа. Для того, чтобы услышать голоса и звуки, записанные более века назад, нужны современные технологии – например такие, которые бы заменили при звуковоспроизведении металлическую иглу лучом лазера. Эта техническая задача была решена в НИЯУ МИФИ. Об уникальном проекте мы беседуем с научным сотрудником лаборатории лазерной диагностики Института лазерных и плазменных технологий НИЯУ МИФИ Андреем Михайлюком и инициатором проекта, генеральным директором Центра наследия Антона Рубинштейна Романом Романовым.
– Роман Владимирович, с чего начался этот проект?
Р.Р. Он начался с прослушивания записи на фоновалике, где Петр Чайковский уговаривает великого пианиста и основателя первой в России консерватории Антона Рубинштейна увековечить его игру на фортепиано. Возможно, это первая аудиозапись в России. На этой записи мы впервые слышим голос Чайковского и там же есть буквально несколько слов самого Рубинштейна. Он говорит: «Да, это дивная вещь» – имея в виду фонограф. Эта запись сподвигла нас на поиск: ведь может быть где-то в архиве хранится второй валик, на котором записана игра Рубинштейна. Мы отправились в Петербург, в фонограммный архив Пушкинского дома, но выяснилось, что уговорить Рубинштейна сыграть так и не удалось. Там развернулась драматичная история. В какой-то момент Рубинштейн согласился, но фонограф отказал, и запись не состоялась. А в следующие разы, когда его вновь уговаривали, он уже отказывался принципиально –на запись могли попасть и его ошибки, а он не хотел бы, чтобы потомки судили о его игре по ним.
Роман Романов НИЯУ МИФИЭто стало нашим первым прикосновением к миру фонографических записей в России. Дальше – больше: оказалось, что в архивах и музейных коллекциях хранятся тысячи фоноваликов, записанных в конце XIX – начале XX века. Их записывали как отдельные энтузиасты, так и фольклорные экспедиции; создавались специальные студии, куда приходили поэты и писатели, и читали на фонограф свои произведения. Среди них – Институт живого слова и Кабинет речевой культуры. В результате нам открылся целый мир уникальных записей, многие из которых до сих пор никем не прослушаны. Сейчас этим фоноваликам уже больше ста лет, и ни один хранитель не решится воспроизвести их на аутентичном фонографе – игла может просто разрушить хрупкий носитель.
– А как этот проект начался для МИФИ?
А.М. Для нас это началось как очередная задача по оптической диагностике. Ведь наша лаборатория так и называется – лаборатория лазерной диагностики. Мы занимаемся проведением любых измерений с помощью лазерных систем. Это и интерферометрия, это и измерения перемещений, скорости, плотности плазмы и многое другое.
– Какая вам была поставлена задача?
А.М. По сути – создать аналог фонографа, который мог бы работать в режиме реального времени и с помощью которого можно было бы снимать звук с имеющихся восковых валиков. Важно, что эти валики создавались до появления обширной индустрии грампластинок, которые были уже более стандартизированы, и выпускались профессиональными фирмами звукозаписи. Фонографы были больше развлечением для людей, которые увлекались техническим прогрессом. Большинство валиков выпускались в стандартных футлярах, по которым совершенно невозможно определить их содержимое. Если сам валик никак специально не промаркирован, узнать, что на нём записано, практически невозможно.
– Технически – с какими трудностями вы столкнулись?
А.М. Задача была не самой простой в плане технической реализации, потому что всё-таки лазерное излучение очень сильно отличается от иглы. Валики несовершенны. Дорожка, которую продавливает игла, бывает очень сильно искривлена, она никогда не бывает прямой. Кстати, в пластинках та же самая история. Когда звук считывается с валика иглой фонографа, считывание происходит за счет того, что у иглы есть какая-то степень свободы, и игла сама следует за всеми изгибами дорожки. Но она также и воздействует на дорожку. Лазерное излучение на дорожку не воздействует, но лазерное излучение не знает, когда изогнулась дорожка, а когда не изогнулась. Поэтому самой интересной частью разработанного устройства является система обратной связи, которая удерживает лазерное излучение на дорожке. И теперь – неважно, как искривляется дорожка, лазерное излучение всегда стремится подстраиваться. Поэтому, если, допустим, посмотреть, как воспроизводится запись, можно видеть, что наша система с лазером постоянно колеблется туда-сюда. Это как раз она пытается удержаться на дорожке за счёт вращения микрометрического винта линейного позиционера.
Андрей Михайлюк НИЯУ МИФИ– Как устроена эта система обратной связи?
А.М. Дело в том, что когда лазерное излучение попадает на дорожку, оно от него отражается. И в зависимости от того, какой угол наклона поверхности валика, меняется точка на детекторе, на который попадает излучение. Если система фиксирует смещение по одной из осей, которая у нас выделена как отвечающая за положение дорожки, она с помощью приводов пытается вернуться. Всё это происходит в режиме реального времени, с учётом того, что постоянно происходит вращение валика с определённой скоростью.
– Можно ли сказать, что ваша система работает по принципу радара? Луч отражается и фиксируется детектором?
А.М. Я бы сказал, что не по принципу радара, а скорее по принципу трангуляционных датчиков. Это метод измерения формы поверхности, который фиксирует отклонения отражённого луча. По сути, мы измеряем форму поверхности, на лету преобразуя эту форму поверхности сразу в звук.
– А откуда взялся софт для преобразования формы поверхности в звук? Его надо было разработать или он был готовым?
А.М. Софт надо было разработать, но в основном нам нужно было просто вычислить соответствие между смещением луча на детекторе и частотой звука. На валик записывается звук определённой частоты. Частота напрямую связана с наклоном дорожки. Чем сильнее наклон, тем выше частота. Вот, собственно, это и фиксируется.
– Эти соотношения наклонов и частот были определены в процессе работы?
А.М. Не знаю, можно ли сказать, что нам повезло, но практически сразу всё это получилось. То есть буквально прямой аналоговый сигнал с датчика уже выдавал звук.
– Какой лазер был выбран для решения этой задачи?
А.М. Самый простой полупроводниковый лазер – того же типа, что стоит в обычных лазерных указках. Особых требований к параметрам излучения задача не предъявляла, и это оказалось преимуществом: такой лазер по своим характеристикам не уступает лазерам, применяемым в приводах CD-ROM, при этом отличаясь предельной простотой, низкой стоимостью и полной безопасностью – как для оператора, так и для сканируемых объектов.
– В процессе работы над этим прибором вы читали что-нибудь об аналогичных разработках в других странах, может быть?
А.М. Похожие приборы были. Есть японский прибор такого рода, он был произведен в 1986 году в единственном экземпляре. В России таких приборов, насколько я знаю, не было. Есть приборы, которые, допустим, могут целиком считать форму поверхности валика. Это сложные конфокальные микроскопы. Когда у нас только появились эти валики, мы, в том числе, с помощью микроскопов их изучали, смотрели, какое расстояние между дорожками, какая глубина, узнавали всё это, что было неизвестно, проводили все эти измерения на оборудовании, которое имеется в МИФИ.
– Вы могли бы заняться следующим этапом? Я имею в виду обработкой самих звуков, их очисткой, может быть, реконструкцией?
А.М. Какую-то минимальную обработку мы делали, это не очень сложно. Звук записывается, загружается в аудиоредактор, там дальше можно и шумы почистить.
– Воск — очень нежный и очень легкоплавкий материал. Его лазер не нагревает? Я понимаю, что игла его бы сильно разрушала, но лазер, после 100 использований не будет его тоже разрушать?
А.М. Нет, это специально вычислялось, естественно. Это достаточно маломощный лазер, даже будучи сфокусированным. И более того, мы не до конца фокусируем излучение, потому что в этом случае появляется много посторонних шумов. Всё-таки мы стараемся как-то коррелировать с размером иглы, с размером дорожки.
– Роман Владимирович, на каком этапе сейчас проект? Началась ли уже как бы серийная обработка валиков или пока вы только отрабатываете технологию?
Р.Р. Сейчас идет отработка технологии. Кроме того, мы ждём большую партию самых разных тиражных фоноваликов — с их помощью удастся провести тонкую настройку прибора. Скоро у нас появится и фонограф, на котором сможем услышать эталонное звучание, с которым потом будем сравнивать звучание, получаемое от прибора.
На днях у нас произошло важное событие. Коллеги из Музея Толстого привезли нам фоновалики, которые были записаны самим Львом Николаевичем в Ясной Поляне. Он использовал фонограф как диктофон, начитывал письма своим близким людям, а дальше их расшифровывали секретари. Есть запись голоса Толстого на английском языке, а также валики с неизвестным содержанием.
В музейных коллекциях по всей стране хранятся даже не сотни, а тысячи валиков. Среди них есть и те, что действительно ни разу не воспроизводились и все еще ждут своего часа. Мы решили назвать прибор «Дивная вещь»: именно эти слова произнёс под запись Антон Григорьевич Рубинштейн, так он охарактеризовал фонограф.
– Какие ваши дальнейшие планы, когда технология будет более-менее в рабочем состоянии?
Р.Р. Планов и надежд у нас много. Коллеги из музеев, где хранятся валики, знают о нашей разработке, а мы открыты к сотрудничеству. Как только завершим работу над самим устройством — этой «Дивной вещью» — мы будем готовы к оцифровке записей.
В будущем нам хотелось бы вместе с музейными коллегами создать общедоступную аудиоколлекцию, возможно, разместить ее на портале. Кроме того, мы планируем оборудовать в нашем Центре Рубинштейна специальное место для воспроизведения и прослушивания записей. Сейчас мы как раз проектируем здание, и один из залов будет оснащён системой иммерсивного звука — это передовая технология звукозаписи и звуковоспроизведения. Наша цель — соединить первые записи, сделанные более ста лет назад, с современными звуковыми решениями: снимать звук с фоноваликов, которым 150 лет, с помощью лазерного фонографа и воспроизводить его на системах XXI века.
Это могут быть коллективные прослушивания с научными комментариями, ведь многие записи будут открыты впервые. Так, в первый раз можно будет услышать материалы фольклорных экспедиций, которые в большом количестве проводились в 1920–1930-е годы. Бывали случаи, когда энтузиасты приносили фонографы, чтобы записать последние звоны знаменитых колоколен, которым грозило уничтожение. За этим — бездна нашего национального звукового наследия, которое обязательно должно быть проявлено. Сейчас оно молчаливо: валики лежат в хранилищах и ждут, когда их смогут воспроизвести.
А дальше предстоит огромная научная работа: атрибуция и обработка. Валики находятся в разной степени сохранности, их по-разному записывали и хранили. Впереди — работа на годы: возвращение слов, звуков, музыки и, по сути, самих людей, которые когда-то сделали эти записи.
– МИФИ может изготовить устройство, которое будет работать в музее?
А.М. Конечно. Мы, собственно, занимаемся приборостроением. Для нас выпускать готовые приборы — это обычное дело. Новое устройство — компактное и мобильное, его можно использовать непосредственно в местах хранения фоноваликов.