從留聲機(jī)、磁帶錄音機(jī)到MP3_細(xì)數(shù)這些“會說話的機(jī)器”知識

從留聲機(jī)、磁帶錄音機(jī)到MP3 細(xì)數(shù)這些“會說話的機(jī)器”

"會說話的機(jī)器"誕生的消息，轟動了全世界。187712，愛迪生公開表演了留聲機(jī)，外界輿論馬上把他譽(yù)為"科學(xué)界之拿破侖"，是19世紀(jì)最引人振奮的三大發(fā)明之一。即將開幕的巴黎世界博覽會立即把它作為時新展品展出。就連當(dāng)時美國總統(tǒng)海斯也在留聲機(jī)旁轉(zhuǎn)了2個多小時。

10后，愛迪生又把留聲機(jī)上的大圓筒和小曲柄改進(jìn)成類似時鐘發(fā)條的裝置，由馬達(dá)帶動一個薄薄的蠟制大圓盤轉(zhuǎn)動的式樣，留聲機(jī)才廣為普及。雖然愛迪生發(fā)明了留聲機(jī)，實(shí)現(xiàn)了錄音。但是那時的錄音機(jī)主要用機(jī)械原理實(shí)現(xiàn)聲音的再現(xiàn)。它錄制的聲音音量低，以至錄音時要對著喇叭大聲地喊話。為了改進(jìn)這種錄音方式，丹麥科學(xué)家包爾森利用電話傳聲的原理，開始嘗試用磁性儲存聲音。包爾森用鋼絲做實(shí)驗(yàn)，在磁力的作用下鋼絲會變成磁鐵，磁力消失后，在磁場中的鋼絲仍然會保有磁性，這種保留下來的磁性，叫做剩磁。包爾森把一條長鋼絲纏繞到一個卷軸上，鋼絲通過一個電磁鐵與另一個卷軸相連，錄音話筒與電磁鐵的線圈相連。這樣，通電的電磁鐵就把電話筒里的電磁信號變成磁場，在磁場中的鋼絲受到磁化，產(chǎn)生隨聲音大小而強(qiáng)弱不同的剩磁，聲音就被記錄在鋼絲上了。由于這種磁性錄音要用質(zhì)量很高的鋼絲和鋼帶，而且笨重不便，影響了這種錄音方式的普及。

在錄音機(jī)廣泛普及的過程中起關(guān)鍵作用的是美國的無線電愛好者馬文?卡姆拉斯。他在研究錄音信號受損的問題時產(chǎn)生了這樣一個念頭：鋼絲表層的磁性總是一樣的，如果能在鋼絲的表層均勻地錄下聲音，不就可以得到均勻的聲音信號了嗎？當(dāng)時的錄音機(jī)原理是用一根金屬指針作記錄針去接觸鋼絲表面，這樣，只有在兩者接觸處的鋼絲才被磁化，因此產(chǎn)生了錄音不均衡的現(xiàn)象。

卡姆拉斯想用一個磁頭去改良它，即用一個完整的磁性圈作為磁頭，把鋼絲穿過磁性圈并使兩者之間保持向等距離，然后利用鋼絲周圍的空氣間隔進(jìn)行錄音。與前者相比，卡姆拉斯的改進(jìn)在于在錄音過程中利用空氣間隙代替金屬指針，避免了磁信號的破壞。

錄音機(jī)的真正流行和實(shí)際應(yīng)用還是在發(fā)明磁帶以后。1935德國科學(xué)家老耶瑪發(fā)明了代替鋼絲的磁帶。這種磁帶是以紙帶。帶基上涂了一種叫四氧化三鐵的鐵性粉末，并用化學(xué)膠體粘在一起。這種磁帶不但重量非常輕，而且有韌性，便于剪切。隨后，福勞耶瑪又將鐵粉涂在紙袋上代替鋼絲和鋼帶，并于1936獲得成功。紙帶價格便宜，攜帶方便，被人們認(rèn)同和接受。

發(fā)明家卡姆拉斯也不甘落后。第二次世界大戰(zhàn)接近尾聲時，卡姆拉斯發(fā)現(xiàn)了一種磁性顆粒，這種顆粒就是氧化鐵粉。他把這種粉末混入亮漆或凡立水中，再涂在紙帶和紙盤上。當(dāng)涂料未干時，就將它放入磁場，在磁場的作用下，所有的顆粒就會按一定的方向排列起來。這就是現(xiàn)代磁帶的雛形。

50代當(dāng)荷蘭菲利浦公司在開盤式錄音機(jī)的基礎(chǔ)上發(fā)明走帶構(gòu)造后，錄音機(jī)才真正普及到了家庭之中。目前全世界錄音機(jī)的產(chǎn)量達(dá)3000萬臺，已成為千家萬戶的常生活用品。早期的錄音機(jī)由于是在介質(zhì)上記錄模擬信號，故稱模擬錄音機(jī)，模擬錄音機(jī)由于自身無法克服的缺點(diǎn)使其性能指標(biāo)如動態(tài)范圍、信噪比等難以繼續(xù)提高，無法滿足人們對錄音機(jī)高保真的要求；而且模擬磁光錄音機(jī)還存在著記錄密度低、易磨損、編輯難、易受干擾和復(fù)制性能差等問題。在60代末期，人們開始將數(shù)字技術(shù)應(yīng)用于音頻信號的記錄和重放，從而出現(xiàn)各種數(shù)字錄音機(jī)。從此，錄音機(jī)技術(shù)進(jìn)入了一個數(shù)字化的新時代，數(shù)字錄音機(jī)把模擬音頻信號數(shù)字化后的數(shù)字信號記錄在介質(zhì)上。

各種數(shù)字錄音機(jī)各有優(yōu)點(diǎn)，而光電數(shù)字錄音機(jī)既具有數(shù)字磁帶錄音機(jī)攜帶使用方便的優(yōu)點(diǎn)，又具有硬盤數(shù)字錄音機(jī)靈活的隨機(jī)存取能力、信息處理能力和節(jié)目編輯、制作方便等優(yōu)點(diǎn)。此外，光電數(shù)字錄音機(jī)的記錄載體是光盤，這種非接觸式記錄使設(shè)備不存在介質(zhì)的磨損問題，因而可靠性高、工作壽命長、音頻性能指標(biāo)高(CD唱機(jī)的音質(zhì))，具有磁記錄技術(shù)無法比擬的巨大優(yōu)越性，受到了廣大專業(yè)廣播電視工作者的歡迎。

在現(xiàn)在生活中，錄音機(jī)已經(jīng)向多元化發(fā)展。磁帶錄音機(jī)漸漸的退出了人們的生活，取而代之的是CD機(jī)、MP3、MD等新式的錄音播放裝置。激光唱片機(jī)簡稱激光唱機(jī)、CD機(jī)，又稱音頻光盤機(jī)，它是"綜合信號激光盤系統(tǒng)"中的一種。它實(shí)際包括激光唱片和唱機(jī)兩部分：激光唱片是一張以玻璃或樹脂為材料、表面鍍有一層極薄金屬膜的圓盤，通過激光束的燒蝕作用，以一連串凹痕的形式將聲音信號刻寫存貯在圓盤上，形成與膠木唱片相似的信號軌跡；激光唱機(jī)則是以激光束讀取激光唱片上的光信號并轉(zhuǎn)換為電信號，輸出給音響播放裝置再轉(zhuǎn)換為聲音信號。1980，荷蘭飛利浦與本索尼兩家公司開發(fā)出Compact DiscDigital Audio(簡稱為CD)的小型教學(xué)數(shù)字音頻光盤，也稱激光唱片（盤），并制訂了它的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。起初它只存儲音樂供欣賞。1982，激光唱片與唱機(jī)以音質(zhì)好、容量大、體積小等優(yōu)點(diǎn)紛紛上市。激光唱片的直徑為5英寸（12.7厘米），反面貼標(biāo)簽，單面雙聲道存貯數(shù)字音頻的信息，可存放約70分鐘（最長為74分鐘42秒）的內(nèi)容。激光唱片也可在計算機(jī)上聽，計算機(jī)上要裝有CD─ROM、聲卡和音箱等一些設(shè)備及軟件。繼激光唱片之后，廠商又推出了CDSingle,LD,CD-Graphic,CD-V,VCD和DVD等激光唱盤。

MD即MiniDisc（迷你光盤），它是由SONY于1992正式量產(chǎn)上市的一種音樂儲存媒體，MD盤直徑6.4厘米，非?！懊阅恪?。MD機(jī)分可錄型MD（Recordable，有磁頭和激光頭）和單放型MD（Pre-recorded，只有激光頭）。

MD既具有CD的音質(zhì)和長期保存性，又具有卡帶的可錄可抹性。音樂盤可以儲存74分鐘（立體聲）或148分鐘（單聲道）的音樂（另外還有60、80分鐘的MD碟），MD數(shù)據(jù)盤能儲存140M容量的數(shù)據(jù)。MD機(jī)具備便攜、強(qiáng)大的編輯功能，媲美CD的音質(zhì)等優(yōu)點(diǎn)，而且MD盤也很便宜，十幾元一張，非常大眾化。

MD源自音樂領(lǐng)域，也成功地在隨身音樂領(lǐng)域立住了腳。但這個領(lǐng)域畢竟在國內(nèi)還沒有成長起來，也是比較專業(yè)的領(lǐng)域。不過現(xiàn)在有越來越多的人將其作為數(shù)據(jù)光盤的另一個選擇。這倒可能是SONY當(dāng)初開發(fā)這種產(chǎn)品時所沒有想到的。

MP3全稱是MPEG Audio Layer 3，MPEG壓縮格式是由運(yùn)動圖像專家組（Motion Picture Experts Group）制定的關(guān)于影像和聲音的一組標(biāo)準(zhǔn)，其中MP3就是為了壓縮聲音信號而設(shè)計的是一種新的音頻信號壓縮格式標(biāo)準(zhǔn)。CD唱片采樣率頻率為44.1MHz, 16Bits, 數(shù)據(jù)量為1.4Mbps，而相應(yīng)的MP3數(shù)據(jù)量僅為112kbps或128kbps，是原始數(shù)據(jù)量的1/12。也就是說傳統(tǒng)的一張CD現(xiàn)在可以存放10倍甚至更多容量的音樂，但是在人耳聽起來, 感受到的音樂效果卻沒有什么不同。MP3隨身聽的工作原理，其實(shí)很簡單，反正就是有一塊不知什么型號的控制芯片，控制解碼芯片和LCD液晶屏，由解碼芯片把內(nèi)置閃存或是外插閃存卡之中的MP3文件解碼，然后經(jīng)數(shù)模轉(zhuǎn)換，最后從耳機(jī)輸送到我們的耳朵中。也就是說一共沒幾塊芯片。你如果拆一個MP3隨身聽看看，你會發(fā)現(xiàn)里面比較大的半導(dǎo)體芯片只有4、5片?，F(xiàn)在新一代的MP3隨身聽在技術(shù)上是非常先進(jìn)的，最具代表性的是NOMAD II，基于美國CirrusLogic最新的EP7209 MCU（微程序控制器）芯片組，它的作用實(shí)際上就像電腦里的CPU，經(jīng)過軟件解碼，可以支持多種網(wǎng)絡(luò)音樂格式，包括MP3，以及后的WMA格式。而國內(nèi)使用這種芯片制造的MP3隨身聽也即將問世。