קיצור תולדות ההקלטה

בכתבות הבאות נלמד על עולם הסאונד מהבסיס - איך הוא התחיל, כיצד הוא עובד, מהו צליל, מהי הקלטה אנלוגית לעומת הקלטה דיגיטילת, כיצד בנויה האוזן, איך עובדים רמקולים וכו'. נעמיק בכל פעם בנושאים שונים על מנת לקבל תפיסה עמוקה יותר על הדרך שעוברת המוזיקה מכלי הנגינה המקורי של האמן עד לתאי המוח שלנו.

ההתחלה

עשור אחר כך הגראמופון שנוצר על ידי אמיל ברלינר נבנה להשתמש בתקליט שטוח שאפשר להקליט צליל יותר ארוך ומסיבי, באמצעות ספירלה החרוצה על התקליט, כאשר עומק החריטה יכול להשתנות. כיום הפטיפון המודרני עובד באותה שיטה, רק שהסיגנאלים שנקראים על ידי המחט מוגברים ומתנגנים בצורה אלקטרונית ולא באמצעות ויברציות מכניות של הדיאפרגמה.

תרשים 1: מבנהו הפשוט של הגראמופון של אדיסון.

ארכיון ההקלטות חינם

בעשורים הראשונים אחרי המצאתו של אדיסון, נעשו בעזרת המכשיר שלו עשרות אלפי הקלטות ליצירת ארכיון נדיר שמורכב מהקלטות ממשלתיות, אמנותיות, מוזיקליות וביתיות. זאת הזדמנות נדירה לשמוע דברים שעד זמן ההמצאה לא היה להם שום תיעוד, והדרך היחידה לשמוע אותם היה בהשמעה חיה.

ארכיון הקלטות האודיו של אוניברסיטת קליפורניה בסנטה ברברה מתמחה באותם גלילי אלומיניום. לאחרונה הם העלו לאינטרנט חלק גדול מהארכיון שכולל כ-10,000 הקלטות אודיו נדירות של שירים אירופאיים מלפני מלחה"ע הראשונה, נאומים, מוזיקה מכל העולם, תיאטרון ועוד.

ניתן לסקור את הארכיום על פי ז׳אנרים שונים, מדינות המוצא או נושא. כמו כן קיימים באתר רשימות השמעה שנערכו על פי תחומים ונושאים שונים. ניתן לבחור בין האזנה אונליין או להורדה למחשב בחינם. 

קצת יותר לעומק

מהו הדבר הזה שעובר בין הקול שמושמע, למחט ולצילינדר המסתובב לבסוף? זהו גל אנלוגי שמייצג את הויברציות שמקורן בתנודות האוויר - הלא הן הפרעות בחלקיקי האוויר המהוות את גל הקול שמתקדמות במרחב. על גלים אפשר לעשות קורס שלם אך בקצרה, כאשר אנו מייצרים צליל אנו גורמים לחלקיקים באוויר לזוז.

החלקיקים האלו מזיזים חלקיקים אחרים וכן הלאה עד שה"תזוזה" הזו (ההפרעה במרחב הנתון) מגיעה לאוזננו. על מבנה האוזן המורכב נדבר בהמשך. ההפרעה הזו היא בלתי נראית, אך מבחינה מהותית מקבילה לחלוטין לגל במים. כאשר גל מתחיל מגובה מסויים, הוא עולה לגובה השיא שלו (אמפליטודה - עוצמת הגל), יורד לשפל שלו ועולה בחזרה לגובה האפס (או לחילופין יורד ואז עולה). זהו מחזור הגל.

תרשים 2: גרף של גל פשוט יחיד, גובה הגל (ציר s) כפונקציה של המרחק (ציר d).

תדירות הגל היא כמות המחזורים שגל עושה בשנייה. כמובן שכל צליל מורכב ממגוון גלים - כל אחד בעל תדירות ועוצמה שונות. כל צליל ניתן לאפיין באמצעות שלושה מאפיינים פיזיקליים - אך גם על זה נרחיב ונעמיק בהמשך.  להלן גרף שמראה את גל הקול הנוצר על ידי דיבור: 

תרשים 3: גרף המייצג סכום של מספר גלי קול המהווים דיבור.

מדובר בגרף מורכב, כזה שמייצג באופן דינמי מספר רב מאוד של תדרים/תדירויות - כמו במציאות. הגרף מראה את המיקום של הדיפארגמה של המיקרופון (ציר הy) ביחס לזמן (ציר הx). כלומר, במהלך הדיבור, הדיפארגמה רוטטת בהתאם לצליליו במהירות מאוד גדולה - כאלף תנודות בכל שניה. הגרף הזה מייצג את התחריט שנוצר בצילינדר/דיסקה. כך שומרים צלילים בצורה אנלוגית שמשקפת את הצליל המקורי בצורה הכי נאמנה שניתן, וקוראים אותם באמצעות מערכת מכאנית עדינה מספיק. ככל שמשקיעים במערכת המכאנית הזו יותר (הן הקלטה והן נגינה)  - כך מקבלים צליל מדויק ואיכותי יותר.

הקלטה דיגיטלית  

נתחיל מזה שהמטרה בהקלטה דיגיטלית היא להקליט בצורה הכי איכותית ונאמנה שניתן - כאמור להשיג דימיון מקסימלי בין הסיגנאל המקורי שהתנגן לבין הסיגנאל המוקלט והמופק - וכמובן להרוויח את היכולת לנגן שוב ושוב מבלי לפגום בהקלטה. במערכת של אדיסון למשל, אין אנו מקבלים את היכולת הזו שכן המחט משנה קצת בכל פעם את התחריט בתקליט עד שבסופו של דבר הוא עשוי להימחק.

על מנת לממש את שתי המטרות האלו, ההקלטה הדיגיטלית ממירה את הגל האנלוגי לרצף של ספרות ואוגרת בזיכרון כלשהו את רצף הספרות האלו במקום את החריטה הרצופה של הצליל כפי שקורה במרחב האנלוגי בתוך התקליט. ככל שמשתמשים ביותר ספרות כדי לייצג רגע מסויים, ובתדירות גבוהה יותר - נשיג הקלטה איכותית ונאמנה יותר. כלומר אנו שמים דגש על שני משתנים עיקריים בהקלטה - דיוק הדגימה (או עומק דגימה) - וזה לשלוט בכמות הספרות שאיתן נדגום את הצליל באותו רגע, וקצב דגימה - כלומר כמה דגימות ניקח בשנייה מסויימת. ההמרה נעשית על ידי מכשיר שנקרא analog-to-digital converter (ADC). על מנת לנגן את קובץ הספרות הזה - אנו זקוקים להמיר בחזרה את הספרות לגל אנלוגי אמיתי - כזה שיגיע לאוזננו ולשם כך נשתמש במכשיר שעושה פעולה הפוכה, וזה DAC. הגל האנלוגי שמופק מוגבר ומובל לרמקולים על מנת להשמיע את הצליל עצמו באמצעות אוויר.

התרשים הזה מייצג את שני ההיבטים הללו. בציר הy, אנו יכולים לראות את עומק הדגימה. במקרה הזה יש 10 אפשרויות (מ0 עד 9) לייצג את הצליל, והמכשיר פשוט בוחר את מה שהכי קרוב לצליל המקורי. לאורך ציר הx מתפרשת תדירות הדגימה. כל מלבן ירוק מייצג דגימה.בתרשים אחד מתחת, הגרף הכחול מייצג את הסאונד הדיגיטלי שנוצר בסה"כ והגרף האדום את הגל המקורי. למעשה מה שנשמע בסוף במכשיר אחרי הDAC יהיה הגרף הכחול. אם נרצה לקבל הקלטה איכותית יותר נצטרך להגביר את קצב הדגימות וגם להגדיל את מרחב אפשרויות הייצוג של כל צליל. למשל כמו בתרשים מספר 6.

תרשימים 4,5: מציגים את דפוס ההקלטה הדיגיטלית.

תרשים 6: דוגמה להקלטה דיגיטלית מדויקת יותר באמצעות תדירות
דגימות גבוהה יותר (מספר רב של מלבנים) ואף עומק דגימה גדול יותר.

במקרה של סאונד של CD איכות היא מטרה חשובה מן הסתם, ולכן קצב הדגימה הוא 44,100 דגימות לשניה ודיוק הדגימה הוא 16 ביטים. במצב כזה הסאונד שיופק על ידי הDAC תואם בצורה כמעט מושלמת את תצורת הגל המקורי וישמע כך לרוב הכמעט מוחלט של האוזניים האנושיות, סוגיה עליה נרחיב גם כן בהמשך.