جادوی صدا: نگاهی به روند توسعه‌ ابزارهای ذخیره‌سازی صدا (بخش دوم)

در قسمت قبلی به بررسی اولین ابزارهای ذخیره‌سازی صدا پرداختیم و با آلات موسیقی خودکار همچون پیانولا و روش‌های فیزیکی ذخیره و بازپخش صدا آشنا شدیم. در این قسمت به بررسی نسل دوم ابزارهای ذخیره‌سازی صدا می‌پردازیم. امیدواریم تا انتها زومیت را همراهی کنید.

ابزارهایی مانند فونوگراف و گرامافون با گذر زمان به قطعات الکترونیکی بیشتری مجهز شدند؛ اما اساس کارکرد آن‌ها همچنان ثابت مانده بود؛ ارتعاشات صدا برروی شیارهایی که در سطح دیسک‌ها و استوانه‌ها قرار داشتند حک می‌شد و از آن‌ها برای بازتولید صدا استفاده می‌شد. در سال ۱۸۹۸، مهندسی دانمارکی به‌نام والدمار پولسن موفق شد اولین ابزار مغناطیسی ذخیره‌سازی صدا را تولید کند. اما رواج استفاده از نوارهای مغناطیسی ۴۰ سال بعد در آلمان و در دوران جنگ جهانی دوم شروع شد. در این بخش از جادوی صدا، روند توسعه‌ی ابزارهای مغناطیسی ذخیره و بازپخش صدا را از نظر می‌گذرانیم.

اولین تلاش‌ها برای استفاده از میدان‌های مغناطیسی جهت ذخیره‌ی صدا در واپسین سال‌های قرن ۱۹ و توسط پولسن دانمارکی انجام شد. او در نهایت در سال ۱۸۹۸ موفق به ساخت دستگاهی برای ثبت و پخش صدا شد؛ وی این دستگاه را «تلگرافون» نامید.

نمونه‌ای از تلگرافون

اساس کار تلگرافون که توسط پولسن ایجاد شد، در تمام ابزارهای ذخیره‌سازی مغناطیسی بعدی نیز مورد استفاده قرار گرفت. برای ذخیره‌سازی صدا، سیگنال‌های الکتریکی که اطلاعات صوتی را در خود جای داده‌اند به قطعه‌ای موسوم به «هِد ضبط کنند» (Record Head) منتقل می‌شوند. این هد الگویی مغناطیسی را برروی یک رسانه (سیم مغناطیسی، نوار مغناطیسی و...) ثبت می‌کند. الگوی ثبت شده مادامی که میدان مغناطیسی به وسیله‌ی عوامل خارجی تغییر پیدا نکند روی این رسانه باقی خواهد ماند. برای پخش صدا نیز قطعه‌ای که «هِد پخش کننده» (Playback Head) نامیده می‌شود روی رسانه (برای مثال، سیم مغناطیسی یا نوار مغناطیسی) قرار می‌گیرد. رسانه با همان سرعتی که در زمان ضبط شدن اطلاعات صوتی حرکت می‌کرده به حرکت در می‌آید. هِد تغییرات میدان مغناطیسی را تشخیص داده و نوسانات الکتریکی ایجاد می‌کند؛ از این نوسانات الکتریکی برای بازپخش ارتعاشات صدا استفاده می‌شود. پولسن ساخته‌ی خود را در سال ۱۹۰۰ در نمایشگاه جهانی پاریس به نمایش گذاشت. وی در این نمایشگاه صدای امپراطور وقت اتریش، فرانز جوزف را ثبت کرد؛ این صدای ثبت شده، قدیمی‌ترین نمونه‌ی صدایی است که به‌صورت مغناطیسی ضبط شده و هنوز نیز حفظ شده است.

یکی از بزرگ‌ترین موفقیت‌های تکنیک ضبط مغناطیسی در روز کریسمس ۱۹۳۲ رقم خورد؛ در این روز بی‌بی‌سی پذیرفت که استفاده از ابزارهای ذخیره‌سازی مغناطیسی را شروع کند. این ابزارها بسیار آسیب‌پذیر بودند و حمل و نگه‌داری‌شان نیازمند توجه و دقت بالا بود؛ اما اجازه‌ی ضبط و بازپخش صدا به مدت ۳۰ دقیقه را فراهم می‌کردند. علاوه‌بر این، از سیم‌های مغناطیسی به‌عنوان ابزاری برای دیکته استفاده می‌شد. دیگر نیازی نبود که سخنان چهره‌های سرشناس (نظیر رجال سیاسی) توسط تند نویسان ثبت شود؛ بلکه می‌شد آن‌ها را روی سیم‌های مغناطیسی ثبت کرد و بعدا از صدای ضبط شده برای تهیه‌ی متن سخنان این افراد استفاده کرد.

تصویری قدیمی از پوستر تبلیغاتی دستگاه سیم مغناطیسی Webster-Chicago

علاوه بر کاربردهای سازمانی، سیم‌های مغناطیسی برای ذخیره‌سازی موسیقی نیز استفاده می‌شدند. همچنین، خانواده‌ها می‌توانستند صحبت‌های خود را به آسانی و به مدت طولانی روی سیم‌های مغناطیسی ذخیره کنند. در حالی که ضبط کننده‌های گرامافون خانگی تنها چند دقیقه صدا را ضبط می‌کردند؛ یک حلقه‌ی ۲۲۰ سانتی‌متری سیم مغناطیسی که تنها ۷.۶ سانتیمتر قطر داشت می‌توانست مدت ۶۰ دقیقه صدا را ضبط کند.

سیم‌های مغناطیسی در دهه‌های ۴۰ و ۵۰ میلادی به اوج محبوبیت رسیدند و پس از آن تدریجا جای خود را به نوارهای مغناطیسی دادند؛ اما در دهه‌ی ۶۰ نیز در برخی محصولات خاص و همچنین در سیستم سرگرمی هواپیماهای مسافربری استفاده از آن‌ها ادامه پیدا کرد. یکی از مشکلات اساسی سیم مغناطیسی، پاره شدن سیم‌ها بود، این سیم‌ها مقاومت کمی در برابر فشار داشتند و به سادگی پاره می‌شدند. علاوه بر این، اگرچه کیفیت آن‌ها برای ذخیره‌ی سخنان روزمره و دیکته مناسب بود؛ اما برای ذخیره‌ی موسیقی از کیفیت خوبی برخوردار نبودند و نمی‌توانستند با گرامافون‌ها رقابت کنند.

در این ویدئو می‌توانید به نمونه‌ موسیقی پخش شده توسط سیم مغناطیسی گوش فرا دهید.

تماشای ویدئو در یوتیوب

اولین نمونه از نوارهای مغناطیسی کاربردی در دهه‌ی ۳۰ در یک لابراتوار آلمانی به‌نام «شرکت شمیایی BASF» و با همکاری رادیوی ملی آلمان و شرکت صنایع الکترونیک AEG تولید شد. این نوار برای اولین بار در سال ۱۹۳۵ در دستگاهی به نام «مگنتافون کِی-۱» (Magnetophone K1) مورد استفاده قرار گرفت. تولید نوارهای اولیه با قرار گرفتن پودر اکسید آهن روی سطح نوارهای کاغذی انجام می‌شد. ماده‌ای که «همبست‌گر» یا «بایندر» نامیده می‌شد وظیفه‌ی ثابت کردن پودر اکسید آن روی کاغذ را بر عهده داشت؛ ضمن این‌که از برخی مواد دیگر برای محکم‌تر شدن نوار استفاده می‌شد. پس از مدتی، آلمانی‌ها به تکنیکی موسوم به AC Biasing دست پیدا کردند؛ در این تکنیک، حین ضبط صدا، سیگنال‌هایی با فرکانس‌های غیر قابل شنیدن (در محدوده‌ی ۴۰ تا ۱۵۰ کیلوهرتز) به سیگنال صوتی اصلی اضافه می‌شد. در نتیجه‌ی اضافه کردن این سیگنال، جزئیات صوتی ثبت شده افزایش پیدا می‌کرد.

مگنتافون

تلاش‌های دانشمندان آلمانی در زمینه‌ی نوارهای صوتی منجر به تولید نوارهای مغناطیسی و دستگاه‌های ضبط و پخش‌کننده‌ای شد که می‌توانستند صدا را با کیفیت و جزئیات عالی ثبت کند. در جریان جنگ جهانی دوم، سخنرانی‌های رادیویی مقامات نازی به‌طور همزمان از چندین مکان پخش می‌شد؛ برخی از کارشناسان متفقین معتقد بودند که این سخنرانی‌ها ضبط شده هستند، اما کیفیت صدای شنیده شده بسیار بالا بود و مدت سخنرانی‌ها نیز بالاتر از ظرفیت صفحه‌های ویژه‌ی ضبط گفتار بود. هرچند متفقین می‌دانستند که آلمانی‌ها پیش از شروع جنگ اقدام به ساخت مگنتافون کرده‌ بودند؛ اما از ساخت نوارهای با کیفیت PVC و تکنیک‌های جدید ضبط صدا که توسط دانشمندان آلمانی ایجاد شده بودند اطلاع نداشتند. پس از مدتی، نیروهای متفق از پیشرفت‌های آلمانی‌ها در زمینه‌ی ضبط و بازپخش صدا آگاه شدند و توانستند چندین نمونه از آخرین مگنتافون‌های آلمانی را به دست آورند. مشاهده‌ی پیشرفت‌های دانشمندان آلمانی در زمینه‌ی ذخیره‌سازی صدا با ابزارهای مغناطیسی توجه زیادی را در جامعه‌ی علمی غرب به خود معطوف کرد.

خط تولید مگنتافون

یکی از افرادی که بیشترین نقش را در موفقیت تجاری نوارهای مغناطیسی داشت شخصی بود به نام جان مولین. وی پس از پایان جنگ جهانی دوم توانست چند دستگاه مگنتافون آلمانی را تصاحب کند. او چندین سال از زندگی خود را به بهبود مگنتافون‌ها اختصاص داد و زمانی که مطمئن شد مگنتافون را به تکامل رسانده، راهی هالیوود شد تا این دستگاه را به رؤسای شرکت رسانه‌ای MGM نشان دهد. رؤسای MGM با شنیدن کیفیت صدای مگنتافونِ بهبود یافته‌ی مولین و با آگاه شدن از ظرفیت ذخیره و بازپخش آن، دانستند که این دستگاه از پتانسیل تجاری بالایی برخوردار است. از آن لحظه به بعد، نوارهای مغناطیسی به ابزاری استاندارد برای پخش موسیقی در میان طرفداران پر و پاقرص موسیقی و استودیوهای موسیقی تبدیل شدند. همان‌گونه که می‌دانید، از این نوارها برای ذخیره‌ی داده‌های رایانه‌ای نیز استفاده می‌شده است.

در زمان گسترش کاربرد نوارهای مغناطیسی، این ابزارها نه با نام مگنتافون، بلکه با عنوان «نوار حلقه باز» (Open-Reel Tape) یا «نوار حلقه به حلقه» (Reel-to-Reel Tape) شناخته می‌شدند. دلیل این مسئله این است که در این دستگاه‌ها نوار دور یک حلقه پیچیده می‌شود و در زمان پخش بایستی حلقه روی دستگاه قرار گیرد و انتهای نوار به یک حلقه‌ی خالی متصل می‌شود. اولین دستگاه حلقه باز تجاری با نام Ampex Model 200 در سال ۱۹۴۸ به بازار عرضه شد. یک سال بعد نیز دستگاه‌های ارزان‌قیمت خانگی ارائه شدند که در خانه‌ها و مراکز آموزشی مورد استفاده قرار می‌گرفتند.

نوار حلقه باز

در دستگاه‌های خانگی از نوارهایی با عرض یک‌چهارم اینچ استفاده می‌شد که با سرعت ۱.۸۷۵ اینچ بر ثانیه حرکت می‌کردند؛ اما در دستگاه‌های حرفه‌ای‌تر از نوارهایی با عرض ۳.۷۵ اینچ استفاده می‌شد که با سرعت ۷.۵ اینچ بر ثانیه حرکت می‌کردند. قطر حلقه‌ها نیز به‌طور معمول ۷، ۵ یا ۳ اینچ بود. نوارهایی که با سرعت بالاتر حرکت می‌کردند از کیفیت بالاتری برخوردار بودند؛ اما این به معنی مصرف نوار بیشتر بود.

حلقه‌های نوار مغناطیسی با موسیقی از پیش ضبط شده در سال ۱۹۴۹ در ایالات متحده عرضه شدند؛ پس از آن ارائه‌ی این حلقه‌ها از سال ۱۹۵۲ در بریتانیا نیز شروع شد و در دهه‌ی ۶۰ نوارهای مغناطیسی حلقه باز به اوج محبوبیت خود رسیدند. اما در اواخر دهه‌ی ۷۰، نوارهای حلقه به حلقه به‌طور کل از خانه‌ها رخت بربسته بودند؛ اگرچه ادامه‌ی استفاده از آن‌ها در استودیوهای حرفه‌ای تا دهه‌ی ۸۰ ادامه داشت. دلیل اصلی افول این دستگاه‌ها عرضه‌ی کاست‌های نوار مغناطیسی بود. در حالی که دستگاه‌های پخش نوارهای حلقه باز نسبتا بزرگ و جاگیر بودند و استفاده از نوارهای حلقه‌باز نیز به‌خاطر مکانیزم دستی اتصال حلقه‌ها مشکل بود؛ کاست‌ها می‌توانستند به آسانی مورد استفاده قرار گیرند. همین عامل نیز تدریجا زمینه‌ی مرگ نوار حلقه باز را فراهم کرد.

در این ویدئو می‌توانید نمونه صدای پخش شده توسط دستگاه نوار حلقه باز را بشنوید.

تماشای ویدئو در یوتیوب

در دهه‌ی پنجاه، برخی شرکت‌ها با جای دادن حلقه‌های نوار مغناطیسی در محفظه‌هایی، سعی کردند محصولی ساده‌تر ارائه کنند. از آن‌جا که حلقه‌های عادی بسیار حجیم بودند و قرار دادن آن‌ها در یک محفظه‌ی کوچک ممکن نبود؛ شرکت‌ها سعی می‌کردند از نوارهای باریک‌تر با سرعت حرکت پایین‌تر استفاده کنند تا حجم این محفظه‌ها که بعدا «کاست» نام گرفتند کاهش پیدا کند. برای مثال می‌توان به محصولی به‌نام Mohawk Midgetape اشاره کرد که در آن دو حلقه روی هم در یک محفظه جای گرفته بودند.

کاست و دستگاه ضبط و پخش Mohawk Midgetape

هرچند حمل و نقل این کاست‌های اولیه آسان‌تر بود؛ اما استفاده از نوارهای باریک‌تر و سرعت پایینِ حرکت نوار به معنی کیفیت پایین‌تر صدای ضبط شده نیز بود، به همین دلیل، این کاست‌ها برای ضبط و بازپخش موسیقی مناسب نبودند و از آن‌ها فقط برای ضبط صدای افراد در جلسات و سخنرانی‌ها استفاده می‌شد. در دهه‌ی پنجاه شرکت‌های مختلفی مانند دیکتافون و فیلیپس کاست‌های ویژه‌ی دیکته را ارائه می‌کردند.

کارتریج نوار صوتی

در سال ۱۹۵۸، RCA که یکی از اصلی‌ترین شرکت‌های فعال در زمینه‌ی ارائه‌ی سیستم‌های صوتی بود، دست به ارائه‌ی محصولی موسوم به «کارتریج نوار صوتی» (Sound Tape Cartridge) زد؛ هدف RCA ارائه‌ی محصولی بود که جایگزین نوارهای حلقه باز شود. در این محصول از نوارهای یک‌چهارم اینچی استفاده شده بود که با سرعت ۳.۷۵ اینچ بر ثانیه حرکت می‌کرد و می‌توانست مجموعا ۶۰ دقیقه موزیک را در خود جای دهد. کیفیت صدای تولید شده عالی نبود؛ اما برای مصارف خانگی کفایت می‌کرد. علی‌رغم اهداف بلندپروازانه‌ی RCA، تاخیر در عرضه‌ی دستگاه‌های پخش کننده و همچنین تاخیر در عقد قرارداد با شرکت‌های تولید کننده‌ی موسیقی موجب شد این محصول به یک شکست تبدیل شود؛ به گونه‌ای که در سال ‍۱۹۶۴ ارائه‌ی این محصول پایان یافت.

دستگاه پخش کارتریج نوار صوتی

در سال ‍۱۹۶۲ شخصی به نام ارل مونتز دست به ارائه‌ی کارتریج‌هایی موسوم به 4Track یا Stereo-Pak زد؛ این کاست‌ها برای پخش موسیقی در خودروها ساخته شده بودند اما بعدا پخش کننده‌های خانگی نیز ارائه شدند. علی‌رغم کیفیت نه چندان بالای صدا، به دلیل اندازه‌ی کوچک کارتریج‌ها، این محصول با اقبال نسبی روبه‌رو شد و استفاده از آن تا سال ۱۹۷۰ ادامه داشت.

Stereo-Pak جای خود را به رقیبی داد که 8Track یا «استریو-۸» (Stereo 8) نامیده می‌شد. این محصول توسط مجموعه‌ای از شرکت‌ها ارائه می‌شد؛ اصلی‌ترین اعضای این مجموعه فورد، جنرال موتورز، موتورولا، RCA، Ampex و Learjet بودند. استریو-۸ در سال ‍۱۹۶۴ عرضه شد و هدف اصلی آن آوردن موسیقی به درون خودروها بود. به لطف برخورداری از حمایت خودروسازانی همچون فورد و به‌ واسطه‌ی رشد بازار خودرو در ایالات متحده، استریو-۸ به یک موفقیت تمام عیار تبدیل شد.

دلیل انتخاب نام «استریو-۸» یا 8Track این بود که نوارهای مغناطیسی مورد استفاده در آن به ۴ مسیر یا Track تقسیم شده بودند و هر Track نیز به دو مسیر فرعی برای ثبت سیگنال‌های صوتی چپ و راست تقسیم شده‌ بود؛ به همین دلیل از نام استریو-۸ استفاده می‌شد. ساختار استریو-۸ نیز در نوع خود جالب بود، این کارتریج‌ها تنها یک حلقه داشتند؛ نوار از بخش درونی حلقه خارج می‌شد و پس از پخش شدن، روی بخش بیرونی جمع می‌شد (به تصویر زیر توجه کنید). به واسطه‌ی استفاده از تنها یک حلقه، امکان حرکت نوار به‌صورت معکوس وجود نداشت. در سال ‍۱۹۶۶ پخش کننده‌های خانگی استریو-۸ نیز معرفی شدند؛ اما استقبال چندانی از آن‌ها صورت نگرفت.

نمای بیرونی و اجزای داخلی کارتریج استریو-۸

استریو-۸ نیز علی‌رغم موفقیت‌اش از مشکلاتی رنج می‌برد. در بسیاری از موارد نوار در کارتریج گیر می‌کرد؛ کیفیت صدا نیز به هیچ‌وجه دلچسب نبود و طرفداران پر و پا قرص موسیقی را آزرده‌خاطر می‌کرد. تولید کنندگان نیز تدریجا برای کاهش هزینه‌ها دست به استفاده از نوارهایی با کیفیت پایین‌تر زدند که موجب افت بیش از پیش کیفیت صدا شده بود. در دهه‌ی هشتاد استریو-۸ تدریجا از رده خارج شد تا جای خود را به نوار کاست دهد. در این ویدئو می‌توانید نمونه صدای پخش شده توسط یک پخش کننده‌ی خانگی استریو-۸ را بشنوید.

تماشای ویدئو در یوتیوب

نوار کم حجم (Compact Cassette) که در ایران بیشتر با نام نوار کاست شناخته می‌شد را می‌توان موفق‌ترین ابزار ذخیره‌سازی صدا به صورت مغناطیسی به شمار آورد. این کاست‌ها در سال ۱۹۶۳ توسط فیلیپس و به منظور دیکته ارائه شدند؛ اما کیفیت مناسب و ابعاد کوچک آن‌ها به این معنی بود که برای ذخیره و پخش موسیقی نیز مناسب بودند. نوارهای استفاده شده به ۴ مسیر (Track) تقسیم می‌شدند؛ هر دو مسیری که در کنار هم قرار داشتند نیز برای ذخیره‌ی سیگنال‌های چپ و راست مورد استفاده قرار می‌گرفتند. به این شکل، با حرکت نوار در هر جهت، صدای ثبت شده روی دو مسیر پخش می‌شد و با تغییر جهت حرکت نوار، امکان گوش دادن به صداهای متفاوتی وجود داشت.

کارتریج نوار صوتی (سمت راست) در مقایسه با نوار کاست (سمت چپ)

قطر نوارهای استفاده شده ۴ میلیمتر بود و با سرعت ۴.۷۶ سانتیمتر بر ثانیه حرکت می‌کردند. کاست‌ها معمولا در ظرفیت‌های ۶۰ دقیقه‌ای (۳۰ دقیقه در هر سمت)، ۹۰ دقیقه‌ای (۴۵ دقیقه در هر سمت) و ۱۲۰ دقیقه‌ای (۶۰ دقیقه در هر سمت) ارائه می‌شدند. کاست‌هایی که ظرفیت بالاتری داشتند معمولا از نوارهای نازک‌تری استفاده می‌کردند که کیفیت پایین‌تری داشتند و به آسانی پاره می‌شدند؛ به همین دلیل حتی‌الامکان از کاست‌های ۶۰ دقیقه‌ای برای ذخیره‌ی موسیقی استفاده می‌شد. کاست‌هایی با ظرفیت ‍۱۵ دقیقه نیز ارائه می‌شدند؛ اما از آن‌ها بیشتر برای ذخیره‌ی داده استفاده می‌شد.

با گذر زمان، مواد استفاده شده برای ساخت کاست‌ها نیز دست‌خوش تغییراتی شدند؛ در کاست‌های نوع اول (Type I) از نوارهایی با پوشش فریک اکسید استفاده می‌شد. در نوارهای نوع دوم (Type II)، فریک اکسید جای خود را به کروم داد. برای مدتی نیز نوارهای نوع سوم (Type III) با ترکیبی از فریک اکسید و کرومیوم دی‌اکسید ارائه می‌شدند. آخرین نوع از کاست‌ها نیز که نوع چهارم (Type IV) نام گرفتند از ذرات فلز خالص برای پوشش نوار استفاده می‌کردند.

فیلیپس به شرکت‌های سازنده‌ی موسیقی اجازه داد به‌طور مجانی و بدون نیاز به پرداخت حق امتیاز از نوارهای کاست برای پخش موسیقی استفاده کنند. این مسئله، در کنار کیفیت مناسب نوارها باعث شد نوارهای کاست به موفقیتی تمام‌عیار تبدیل شوند. نوارهای کاست با موسیقی از پیش ذخیره‌شده از سال ‍۱۹۶۵ در اروپا به فروش می‌رسیدند؛ طی دهه‌های ۷۰ و ۸۰ نوار کاست به عنوان اصلی‌ترین ابزار ذخیره و فروش موسیقی شناخته می‌شدند؛ اما در دهه‌ی ۹۰ تدریجا جای خود را به لوح‌های فشرده (CD) دادند.

یکی از دلائل محبوبیت نوارهای کاست، پخش‌کننده‌های کوچک و قابل حملی بودند که توسط سونی عرضه می‌شدند و «واکمن» نام داشتند. اولین واکمن در ابتدای جولای ۱۹۷۹ (۱۰ تیر ۱۳۵۸) عرضه شد. در زمانی که خبری از آیپاد و گوشی‌های هوشمند نبود؛ واکمن ابزاری رؤیایی برای پخش موسیقی بود. سونی در مجموع ۲۰۰ میلیون پخش کننده‌ی نوار کاست از سری واکمن را به فروش رساند که یک موفقیت تمام‌عیار قلمداد می‌شود. سونی در محصولات بعدی خود نیز به استفاده از برند واکمن ادامه داد و سعی کرد تا از محبوبیت این برند خوش‌نام استفاده کند.

در این قسمت به معرفی ابزارهای مغناطیسی ذخیره‌سازی صدا پرداختیم و اصلی‌ترین تحولات صورت گرفته در زمینه‌ی ذخیره‌سازی صدا در دهه‌های ۳۰ تا اوائل دهه‌ی ۹۰ را مرور کردیم. در بخش بعدی جادوی صدا نگاهی خواهیم داشت بر ابزارهای ذخیره‌سازی صدا در عصر دیجیتال.

واکمن سونی