Древности: функциональный магнитофон
Все винтажные аудиоформаты в своей загробной версии скатываются в функциональный аскетизм. Если вы подбираете виниловый проигрыватель, вам посоветуют самый простой, без автостопа или, того хуже, автоматического поиска треков — это рассматривается как лишняя нагрузка, которая «портит звук». С кассетами та же ситуация, и определенный смысл в таком пуризме присутствует: чем больше фич встроили разработчики магнитофона, тем меньше денег и времени было потрачено на качественный звуковоспроизводящий тракт. А некоторые возможности с качественным воспроизведением просто не сочетаются никак.
Если перевести эту риторику на компьютерный язык, то это как если бы вы до сих пор использовали, и для себя, и для работы, компьютер Apple II, потому что это прекрасный образец инженерного искусства, и ничто в нём не отвлекает вас от ваших скромных компьютерных дел. Звучит странно: уж слишком мы привыкли в нашей цифровой реальности к логике «быстрее, выше, сильнее». Больше возможностей, даже если они подчас и вовсе не нужны.
В третьей статье, посвященной моему аудиокассетному хобби, я изучаю магнитофон с максимальным количеством функций на квадратный сантиметр поверхности. Во времена актуальности этого устаревшего формата, я бы предпочел этот двухкассетник любому более аскетичному, пусть и более достойному аппарату. Сегодня ситуация скорее обратная, поэтому я применяю массу цифровых инструментов работы со звуком, чтобы оценить, насколько серьезно аналоговый звук восьмидесятых отличается от современности. В программе также немного 3D-печати и странные эксперименты с кодированием в звук изображений, просто потому что теперь мы это можем!
Предыдущие публикации про магнитофоны: первая обзорная и вторая с описанием основных магнитофонных технологий.
Дневник коллекционера старых железок я веду в Телеграмме.
Аудиокассеты в конце второго десятилетия двадцать первого века переживают кратковременный ренессанс. Причины такого явления я описал в первой статье: это на удивление нелогичное хобби, требующее в идеале навыков обслуживания и настройки сложных магнитофонных механизмов, съедающее массу времени на запись музыки в режиме реального времени. Это отчасти такое технолуддитство: добровольный отказ от технологий, но не от всех, а только тех, что придумали за последние двадцать лет. Намеренное усложнение процесса коллекционирования музыки, если иначе жизнь кажется вам слишком простой. А еще — сознательное замедление темпа жизни, который ускоряется чуть быстрее, чем хочется.
Для меня это скорее шанс воссоздать инфраструктуру докомпьютерных времен, когда в моем любимом гаджете не было процессоров, а самое ценное для ученика старшей школы хранилось не в облаке, и не на жестком диске, а на полке, в потертых от времени и частой переноски в кармане куртки пластиковых коробочках. Тогда я обходился довольно недорогим двухкассетником Sony: писал музыку с радио, переписывал записи с CD и винила у знакомых, делал собственные миксы треков с разных кассет. Отчасти магнитофон использовался для записи софта, для актуального на тот момент клона ZX Spectrum.
Какой бы аппарат я себе выбрал, если бы доступный мне бюджет в те времена хоть немного отличался от нуля? В 2019 году я покупаю такой магнитофон мечты из середины девяностых. Это Sony TC-WE805S, вторая модель по старшинству из ассортимента японской компании 1996 года. Вторая — среди двухкассетников, конечно же, однокассетные деки бывали и покруче. Конкретно мой экземпляр, судя по отметкам внутри, был произведен в 1997 году. Ему 22 года, на передней панели невероятное количество кнопок. Он продавался как «полностью рабочий», и это было действительно так. Первые пять минут.
Восстановление
На шестой минуте магнитофон повел себя странно: вместо воспроизведения попытался крутить ленту в разные стороны, заскрежетал шестеренками и отказывался выключаться, пока я не выдернул шнур питания. Пришлось разбирать и смотреть, что там такого страшного стряслось. Картина, открывшаяся мне, наглядно описывала технологии удешевления производства, актуальные для стремительно падающего рынка аудиокассетной техники конца двадцатого века.
Самой главной деталью любого магнитофона является комбинация тонвала и резинового ролика. Ролик прижимает ленту к тонвалу, который вращается, и таким образом равномерно протягивает ленту мимо одной (или не одной) магнитной головке. Соответственно в любом магнитофоне есть как минимум один мотор, который вращает тонвал — все остальное опционально. В моей деке Sony (в каждом механизме) два мотора — один занят только вращением тонвала во время воспроизведения. Второй выполняет попеременно две задачи: перематывает ленту с высокой скоростью, и меняет режимы работы: активирует механизм автореверса, подводит головки и ролики к ленте.
Все это работает благодаря комплекту пластмассовых шестерней, вращающихся от второго мотора в нужном направлении. Переключение между функциями (перемотка или смена режимов) реализовано с помощью вот такой комбинации из двух шестеренок. Это не самая лучшая в мире конструкция. В «правильных» магнитофонах за перемотку и смену режимов работы отвечают разные моторы, таким образом их общее количество на механизм уже достигает трех. Но главное, применив где можно и нельзя дешевый пластик, японские инженеры сделали всю конструкцию недолговечной. Точнее, ее наверняка хватает на срок гарантии. Возможно она проработает без проблем лет пять. Через 22 года небольшая шестерня, посаженная прямо на металлическую ось, начинает сжиматься. Железо не сжимается, и рано или поздно пластмассовая шестерня лопается и начинает проворачиваться.
В результате, мотор перестает выполнять свою функцию и начинает заниматься вредительством: зацепляет не те наборы шестерней, и весь механизм идет вразнос. Если вы собираетесь приобрести винтажную кассетную технику, в экземплярах эпохи заката с высокой вероятностью будут встречаться такие проблемы. И решения вроде адекватного нет: запчасти уже давно не выпускают, даже доноры не помогут — в похожих механизмах такая проблема встречается повсеместно. На помощь спешит 3D-печать! Из Чехии я заказываю копию необходимой мне шестеренки, напечатанную на 3D-принтере. На фото заметно, что шестерня отличается как бы слегка оплавленными краями зубцов, но на место она встает идеально.
Обязательная процедура обслуживания любого старого магнитофона: замена резиновых ремней. За 20 лет, особенно если магнитофон большую часть времени не использовался, они просто растягиваются. В аппаратах постарше резина превращается в жидкость. Комплекты для ремонта до сих пор можно найти на eBay, но будьте готовы к тому, что затраты на (недорогой) магнитофон у вас таким образом удвоятся. В идеале нужно сменить и прижимные ролики: время и активная эксплуатация тоже не идут им на пользу. Практически любой элемент кассетного механизма, работающий не так как надо, будет влиять если не на звучание, то на измеряемые характеристики: скорость и равномерность протягивания ленты, точность расположения относительно головок, скорость перемотки. Такой относительно дешевый магнитофон по определению будет хуже более дорогих образцов. Но все равно он на голову выше всего того, что было в моем распоряжении 20–30 лет назад! А раз так, давайте наконец посмотрим на его возможности.
Автореверс и его друзья
Зачем вообще нужен двухкассетный магнитофон? Конечно же, переписывать музыку с одной кассеты на другую. Аудиокассеты были придуманы компанией Philips в шестидесятых изначально как относительно низкокачественный носитель для автоответчиков и диктофонов. В семидесятых кассетные магнитофоны стали достаточно совершенными, чтобы конкурировать и с катушечными аппаратами, и с винилом, при этом предлагая куда более компактный носитель. Добавьте к этому распространение кассетных автомагнитол (которые сменили старый формат 8-Track), распространение портативных плееров начиная с 1979 года и вы получите дешевый, удобный, универсальный и компактный формат хранения музыки. Для которого к тому же совсем не обязательно покупать записи в магазине: можно записать с радио или одолжить ленту у друзей. Музыкальная индустрия этот взрыв домашней звукозаписи немного проспала, и на пластинках, выпускаемых в кассетную эпоху, можно было увидеть такой вот значок-предупреждение.
Моя дека Sony может записывать на «оба кармана», и это дает гораздо больше возможностей, чем обычно. Можно переписывать одну кассету на другую — с нормальной или двойной скоростью. Оба варианта немного ухудшают качество с каждой копией, но для аналогового носителя это нормально. Переписывание с двойной скоростью полезно, если кассета у вас оказалась ненадолго, и надо как можно быстрее ее переписать. Можно записывать звук с внешнего источника, например с радиоприемника, на две кассеты одновременно. Или по очереди: на две девяностоминутные кассеты можно записать три часа радиошоу, с небольшими перерывами на автореверс.
На гифке — самый распространенный вариант реализации автореверса. В обычный кассетный механизм мы добавляем еще один комплект из тонвала и прижимного ролика. Магнитную головку делаем вращающейся. Когда лента заканчивается, магнитофон автоматически меняет направление воспроизведения и переворачивает голову так, чтобы она воспроизводила запись с другой стороны ленты. Минус такой конструкции — в невозможности точной ориентировки головки относительно ленты, поэтому в самых качественных аппаратах автореверс почти не встречается. В портативных плеерах используется более простой механизм, с «четерыхдорожечной» считывающей головкой, которую не нужно вращать. Встречались и более экзотические варианты, переворачивающие саму аудиокассету, например так:
В реалиях двадцать первого века автореверс нужен прежде всего для удобства, чтобы не бегать к магнитофону каждые 30 или 45 минут, и переворачивать кассету. Двухкассетник с двойным автореверсом позволяет слушать две кассеты подряд — три часа звука без дополнительных телодвижений! Как и другие функциональные деки, этот магнитофон Sony позволяет искать следующую песню на ленте, по паузе между треками. Последовательность воспроизведения можно программировать. Более того, можно даже переписать «программу» на другую кассету: записывающий «карман» в таком случае автоматически ставится на паузу, пока идет перемотка и поиск.
Шумоподавление высшего класса
В статье про кассетные технологии я описал системы шумопонижения Dolby B и Dolby C. Они с разной степенью изменяют уровень сигнала перед записью так, чтобы на выходе музыки было больше, а шумов — меньше. В 1989 году к этим двум «кассетным» форматам шумопонижения добавился третий — Dolby S. Более сложная система обещала снижение шума и в области низких частот (где он не особо критичен), и в области высоких частот (где постоянное шипение низкокачественной ленты очень заметно). Как это работает? Для начала давайте попробуем оцифровать ленту, на которой не записано ничего (точнее, что-то было записано, и потом стерто — такой вариант «шумит» чуть больше, чем чистая кассета).
Это — лента второго типа, по определению меньше шумящая, чем самые дешевые и распространенные кассеты Type I. Dolby S в целом выполняет рекламное обещание, и снижает шумы практически до уровня компакт-диска. Но фильтровать пустоту просто, сложнее снижать шумы, не трогая звук. Начнем с простого: запишем сигнал с частотой 1 килогерц, и посмотрим, что получится:
Заметная «юбка» на графике — это результат неравномерного протягивания ленты дешевым механизмом, и искажений, вносимых лентой при записи. Сравним его с «эталонным» сигналом с современного цифрового плеера:
Вот так выглядит прогресс. Насколько хорошо с шумопонижением звучит музыка и действительно ли Dolby S обеспечивает качество записи на ленту, сравнимое с CD на «живом» материале? В прошлый раз я проводил такой тест на громкой музыке, где искажения и шум ленты услышать не так легко. В этот раз испытание посложнее: тихая фортепианная музыка. Это не «лучший вариант записи на кассету» — смотрите выше ремарки про бюджетность механизма моей кассетной деки. Но такой магнитофон доступен всем желающим приобщиться к винтажному аудиоформату за небольшие деньги. Стоит ли оно того? Слушайте и решайте сами. А заодно можете посмотреть предыдущую версию видео, где у магнитофона наблюдалась необычно высокая неравномерность скорости.
Результаты измерений разных систем шумопонижения в тестовой программе RightMark Audio Analyzer есть у меня в Телеграмме.
Лицо Ричарда Джеймса
Большую часть времени я использую кассетную технику по назначению: записываю и слушаю музыку, как новую, так и старую (про старую у меня есть отдельный канал). Но не меньше мне нравится испытывать винтажную технику, используя современный арсенал средств для анализа и обработки цифрового звука. Графики, показанные выше — это более-менее научный способ такого исследования. Закончу статью ненаучным, но визуально интересным методом.
В 1999 году британский музыкант Ричард Джеймс (он же Aphex Twin) выпустил EP Windowlicker. Там всего три трека, и на заглавном, вполне «человеческом» с точки зрения музыкальной составляющей, уже используются эксперименты по добавлению шумов, которые на спектрограмме складываются в определенную картинку:
Второй трек, у которого вместо названия сложная математическая формула (его обычно так и называют «Уравнение»), для неподготовленного слушателя представляет собой просто случайный шум. Кульминацией композиции, если посмотреть спектр записи, становится искаженное лицо Ричарда Джеймса, как на картинке ниже.
Спектрограмма показывает уровень сигнала в зависимости от частоты — чем выше уровень, тем ярче «точки», чем дальше по вертикальной оси, тем выше частота. Пример с альбомом Ричарда Джеймса — это очень странный, не очень качественный, но все же способ закодировать в звуке изображение. И чем лучше качество носителя звука, чем четче будет изображение, и наоборот. И это интересный способ визуально представить, что именно мы теряем, если взять цифровой сигнал и сжать его с потерями в другой цифровой формат, или записать (тоже с потерями и искажениями) на аналоговый носитель. Мои скиллы программирования оставляют желать лучшего, но к счастью такую штуку уже сделали: на GitHub я нашел проект некоего Алекса Адама, который перекодирует картинки в звук. Есть даже версия энкодера, работающая прямо в браузере. Работает это так: берем картинку.
Выбираем длительность аудиофайла (чем дольше, тем больше деталей «по горизонтали») и максимальную частоту («по вертикали»). Получаем монофонический WAV-файл, его открываем в бесплатной программе Sonic Visualizer:
Неплохо! Но для дальнейших экспериментов нам нужно что-то с повторяющимися элементами, типа настроечной таблицы для телевизора.
Как-то так. После кодирования, и без преобразований, получается вот что:
Интересный вариант стеганографии, если хотите. Только слушать, как это звучит, я не рекомендую. Прежде, чем записывать на кассету, давайте попробуем сжать этот файл в формат MP3 c потерями. Выберем достаточно скромный битрейт в 128 килобит в секунду.
Пострадали мелкие детали, но в целом все понятно. А теперь запишем этот ужас на кассету.
Изменения налицо. Стало больше шума, из-за неравномерного протягивания ленты «запрыгали» горизонтальные линии. Но подождите, это хороший магнитофон и дорогая лента. Попробуем средненький магнитофон (героя данной статьи) и дешевую ленту первого типа.
Еще больше детонации, начали пропадать высокие частоты. Ну и последнее на сегодня — эталонная запись на элитной кассете МК-60–5, произведенной Казанским производственным объединением «Тасма» в 1991 году.
Все, что выше 10 килогерц, присутствует рудиментарно, более-менее нормально сохранились артефакты в диапазоне от 20 до 4000 герц. Самое интересное, что и на таких кассетах мы умудрялись записывать и слушать музыку.
Кассеты будут жить (или нет)
Так как эта многофункциональная дека в итоге оказалась хуже моего первого магнитофона, я и использую ее там, где не так жалко, в основном для прослушивания старых кассет еще тех времен. Между тем у меня потихоньку растет коллекция новой музыки на кассетах. Я покупаю ее на Bandcamp, и в данном случае физический носитель служит дополнением к цифровому. Почти как сувенир — его даже не обязательно слушать. Этого воплощения важных для тебя вещей в граните пластмассе иногда не хватает в нашем современном виртуально-облачном мире, когда книги, музыка и фильмы — просто последовательность цифр, закодированная на куске кремния.
Мне кажется, новые поколения будут меньше страдать этой привязанностью к вещам, да и я сам, отправляясь в поездку, беру с собой телефон, а вовсе не стопку кассет, плеер и книги. Но дома меня всегда ждет коллекция лент, и мне приятно осознавать, что я продолжаю свое хобби, начатое кажется в 1989 году, 30 лет назад. За эти три десятилетия техника стала гораздо надежнее, универсальнее и дешевле. В статье про MP3-плееры я уже описал феномен, когда казалось бы обреченный на вымирание класс устройств приобрел вторую жизнь. Никого не агитирую приобщаться к форматам прошлого, но хорошо, что сейчас есть выбор — когда и новые технологии развиваются, и старые доступны, для ценителей и желающих идти наперекор.
