Φωνογράφος

Αρχή λειτουργίας

Στο φωνογράφο, η βελόνα που κατέγραφε τον ήχο ήταν συνδεδεμένη με ένα είδος φωναγωγού με τρόπο ώστε να λαμβάνει μηχανικά της δονήσεις που προκαλούσε ο ήχος που περνούσε μέσα σ' αυτόν. Η βελόνα παλλόταν κάθετα προς την επιφάνεια του κυλίνδρου και διαμόρφωνε το αλουμινόχαρτο δημιουργώντας "κορφές και κοιλίες". Ο κύλινδρος περιστρεφόταν με το χέρι, με την βοήθεια μιας μανιβέλας, που ήταν προσαρμοσμένη στον άξονά του. Αργότερα ο Έντισον αντί για κυλίνδρους επικαλυμμένους με αλουμινόχαρτο άρχισε να χρησιμοποιεί κέρινους κυλίνδρους στις συσκευές του. Αυτό είχε ως αποτέλεσμα την δυνατότητα διαγραφής μιας ηχογράφησης, αφαιρώντας την επιφάνεια του κέρινου κυλίνδρου με την χρήση αιχμηρής λεπίδας.
Με βάση αυτή την πρώτη συσκευή, ο επίσης Αμερικανός Emil Berliner (1851-1929), επινόησε δέκα χρόνια αργότερα μια άλλη συσκευή, το γραμμόφωνο (Gramophone), που αντί για κέρινο κύλινδρο χρησιμοποιούσε μια κυκλική πλάκα (δίσκο) από μίγμα γομαλάκας (shellac) για να καταγράφει τον ήχο.

Ιστορία

Το έτος 1877 κατέθεσε αίτηση για απόκτηση τίτλου ευρεσιτεχνίας ο ήδη ευρύτερα γνωστός εφευρέτης Τόμας Άλβα Έντισον, με θέμα μία συσκευή, την οποία ονόμασε φωνόγραφο (phonograph) και ήταν ο πρόδρομος του μεταγενέστερου γραμμοφώνου. Η συσκευή αυτή λειτουργούσε με ένα ξύλινο κύλινδρο που περιστρεφόταν χειρονακτικά με μανιβέλα και ο οποίος ήταν καλυμμένος με ένα λεπτό φύλλο κασσιτέρου (Staniol). Μία μεταλλική βελόνα ήταν σταθερά συνδεμένη με μια μεμβράνη, η οποία πραγματοποιούσε ταλαντώσεις λόγω ηχητικών κυμάτων, με αποτέλεσμα η βελόνα να δημιουργεί βαθουλώματα στο φύλλο κασσιτέρου, άλλοτε μεγαλύτερα και άλλοτε μικρότερα, ανάλογα με την ένταση του ήχου. Ένας μηχανικός οδηγός μετακινούσε τη βελόνα αξονικά στον κύλινδρο, ώστε τελικά προέκυπτε ένα σπειροειδές αυλάκι. Όταν γύριζε ο κύλινδρος και πέρναγε η βελόνα πάνω από τη χαραγμένη επιφάνεια, προκαλούσαν τα βαθουλώματα ταλαντώσεις στη μεμβράνη, οι οποίες μετατρέπονταν σε ηχητικά κύματα.
Όπως περιγράφουν άρθρα εφημερίδων της εποχής, η απόδοση της συσκευής του Έντισον ήταν περίπου «άθλια», αλλά ο φωνόγραφος αυτός, τον οποίο ο εφευρέτης του ονόμαζε μηχανή, έκανε τεράστια εντύπωση. Όταν όμως δοκίμαζε ο κόσμος την ποιότητα ήχου, εξανεμιζόταν ο ενθουσιασμός και θεωρούσε τη συσκευή ένα ακριβό παιχνίδι. Η τοποθέτηση του φύλλου κασσιτέρου ήταν περίπλοκη και η αντοχή του σε πολλαπλή χρήση περιορισμένη.
Το έτος 1881 προσπάθησε ο εφευρέτης του τηλεφώνου Μπελ να βελτιώσει το φωνόγραφο του Έντισον. Για το σκοπό αυτό κάλυψε τον ξύλινο κύλινδρο με κερί, πάνω στο οποίο θα χαρασσόταν το αυλάκι του ήχου. Η προσπάθεια αυτή έδωσε καλύτερα αποτελέσματα, κυρίως όμως δεν επέτρεπε την ηχογράφηση άσχετων θορύβων, όπως η κατασκευή του Έντισον. Το 1886 δήλωσε για ευρεσιτεχνία μια όμοια κατασκευή με επίστρωση κεριού στο κύλινδρο ο Charles Sumner Tainter (Ταίιντερ, 1854-1940) και το ονόμασε γραφόφωνο (graphophone). Εναντίον του Ταίιντερ κινήθηκε δικαστικά ο Έντισον, θεωρώντας ότι επρόκειτο για κλοπή πνευματικής ιδιοκτησίας.
Το 1888 αντικατέστησε ο ίδιος ο Έντισον το φύλλο κασσιτέρου με στρώμα σκληρού κεριού και τοποθέτησε στη συσκευή ένα μηχανικό κινητήρα με βαρύδι. Αργότερα χρησιμοποιήθηκε ένας μηχανικός κινητήρας με ελατήριο και μανιβέλα για κούρδισμα και στη συνέχεια, σε μερικά μοντέλα, ένας ηλεκτρικός κινητήρας, αν και οι ηλεκτρικοί κινητήρες ήταν εκείνη την εποχή και για αρκετές δεκαετίες ακόμα ογκώδεις και ακριβοί. Για την ενίσχυση του ήχου χρησιμοποίησε ο Έντισον το χαρακτηριστικό χωνί που βλέπουμε σε εικόνες και φωτογραφίες του φωνογράφου. Οι κύλινδροι του Έντισον περιείχαν μουσική ή ομιλία διάρκειας περίπου 2 λεπτών.
Η νέα αυτή κατασκευή του Έντισον είχε εμπορική επιτυχία, γιατί προσφερόταν για ιδιωτική καταγραφή της φωνής. Για τη μαζική παραγωγή κυλίνδρων με σύντομες μελωδίες της εποχής η εργασία ήταν όμως πολύ κοπιαστική, γιατί έπρεπε η ορχήστρα ή ο τραγουδιστής να επαναλαμβάνουν με μεγάλη ένταση την εκτέλεση του κομματιού μπροστά σε 7-8 φωνογράφους, οι οποίοι παρήγαγαν από ένα κύλινδρο. Μόλις το 1903 κατασκεύασε ο ίδιος ο Έντισον μια μηχανή, η οποία ήταν σε θέση να αντιγράφει έναν αρχικό κύλινδρο.
Το 1886 πρότεινε ο Emile Berliner (Εμίλ Μπερλίνερ, 1851-1929), Αμερικάνος από το Ανόβερο της Γερμανίας, να αντικατασταθεί ο κύλινδρος με «αυλάκι ήχου» του Έντισον, με μία επίπεδη πλάκα όπου, μετά από διάφορες βελτιώσεις, μία ελικοειδής διαδρομή σχημάτιζε ένα συνολικό αυλάκι σε όλη την επιφάνεια της πλάκας και η βελόνα έκανε ταλαντώσεις, εγκάρσια στην κίνηση. Ενώ δηλαδή η κεφαλή της συσκευής του Έντισον εκτελούσε κινήσεις πάνω-κάτω για να ανιχνεύσει τα βαθουλώματα της επιφάνειας, στη συσκευή του Μπερλίνερ έπαιζαν ρόλο τα τοιχώματα του αυλακιού και η βελόνα πραγματοποιούσε κινήσεις δεξιά-αριστερά. Έτσι, ξεπέρασε ο Μπερλίνερ και τον κίνδυνο να συρθεί ενώπιον δικαστηρίων για καταπάτηση ευρεσιτεχνιών του Έντισον. Ο Μπερλίνερ δήλωσε τη συσκευή του για ευρεσιτεχνία και την ονόμασε γραμμόφωνο (grammophone). Αυτή η μέθοδος είχε δοκιμαστεί ήδη από τον Έντισον και από τον Μπελ, αλλά δεν κρίθηκε αξιοποιήσιμη. Στα τέλη της δεκαετίας του 1950 συγχωνεύτηκαν από τις εταιρίες που τις εκμεταλλεύονταν οι ευρεσιτεχνίες του Έντισον και του Μπερλίνερ και έτσι προέκυψε η τεχνολογία των στερεοφωνικών δίσκων.

Η εξέλιξη του σήμερα

Ο δίσκος (πλάκα) του Μπερλίνερ, αρχικά με διάμετρο 12 cm που γύρναγε με 150 στροφές ανά λεπτό, πήρε σταδιακά τη μορφή που γνωρίζουμε μέχρι τα τέλη του 20ου αιώνα ως δίσκο βινυλίου. Το έτος 1901 κατασκευάστηκαν για πρώτη φορά δίσκοι με διάμετρο 10" (~25 cm). Μέχρι τότε, οι δίσκοι ήταν μονόπλευροι και από την άλλη πλευρά είχαν διαφημιστικές ετικέτες, περίπου όπως είναι σήμερα τα CD και DVD. To 1904 παρουσίασε η γερμανική εταιρία Odeon τον πρώτο δίσκο διπλής όψης με διαμέτρους 25 και 30 cm και διάρκεια μέχρι 5,5 λεπτά. Αν και τελικά επεβίωσε ακριβώς αυτή η μορφή ηχητικής αποθήκευσης και διατηρήθηκε μέχρι που άρχισε να αντικαθίσταται από τον οπτικό δίσκο (σύμπυκνος δίσκος, compact disk, CD), η ηχητική ποιότητα των δίσκων του Μπερλίνερ ήταν για μερικές δεκαετίες πολύ κατώτερη από αυτή των κυλίνδρων κεριού του Έντισον.
Με τη βελτίωση των ηλεκτρικών κινητήρων και την εισαγωγή του ηλεκτρονικού ενισχυτή, το γραμμόφωνο αντικαταστάθηκε σταδιακά από το ηλεκτρικό γραμμόφωνο που πήρε στην καθημερινή γλώσσα το όνομα pickup (=μαζεύω, συλλέγω, πικάπ). Εντωμεταξύ είχαν αξιοποιηθεί ο ηλεκτρονικός ενισχυτής λυχνιών και οι μικροί ηλεκτρικοί κινητήρες, με τους οποίος πήρε πλέον το γραμμόφωνο και ο ήχος του σημαντικά ανώτερη ποιότητα. Μερικές φορές χρησιμοποιείται και ο όρος ηλεκτρόφωνο, ο οποίος όμως χαρακτήριζε στις αρχές του 20ου αιώνα την τηλεφωνική μετάδοση ειδήσεων και γι' αυτό δεν χρησιμοποιήθηκε ευρέως για τις ηλεκτρικές συσκευές αναπαραγωγής ήχου· ο όρος αυτός χρησιμοποιείται στην Ελλάδα για το μηχανισμό που είναι γνωστός και σαν τζουκ μποξ.