Historia gramofonu: od wynalazku do współczesności

Gramofon to urządzenie do odtwarzania dźwięku zapisanego na płytach gramofonowych, w Polsce często nazywane adapterem. Jego historia zaczyna się w drugiej połowie XIX wieku, a kluczowe są trzy daty: 1857 (fonautograf), 1877 (fonograf Edisona) i 1887 (patent Emila Berlinera). Poniżej opisujemy kolejne etapy rozwoju: od mechanicznej maszyny na korbkę po współczesne konstrukcje hi-fi.

Oś czasu w skrócie

Zanim powstał gramofon: fonautograf i fonograf

Pierwszym urządzeniem, które zarejestrowało dźwięk, był fonautograf Édouarda-Léona Scotta de Martinville z 1857 roku. Zapisywał drgania, ale nie umiał ich odtworzyć, więc przez lata był raczej ciekawostką naukową.

Przełom przyniósł rok 1877, kiedy Thomas Edison skonstruował fonograf. Nośnikiem był metalowy walec o wymiarach 4 na 4 cale, z wyżłobionym spiralnym rowkiem i pokryty folią cynową. Z czasem cynę zastąpiono woskiem, a później walce wykonywano w całości z wosku.

Wynalazek nie od razu zyskał zaufanie. Według Muzeum Miejskiego Suchej Beskidzkiej, gdy Edison pokazał fonograf we Francji, część naukowców uznała go za brzuchomówcę i mistyfikatora. Mimo to pod koniec XIX wieku fonograf był już dopracowanym aparatem z walcem z utwardzonego wosku, tubą lub słuchawkami.

Grafofon, czyli ulepszony fonograf

W 1885 roku Chichester A. Bell i Charles Sumner Tainter, współpracujący z Alexandrem Grahamem Bellem, zaprezentowali grafofon. Zamiast folii cynowej zastosowali wosk oraz pływający rylec odczytujący zapis.

Emil Berliner i płaska płyta

Gramofon wyewoluował z fonografu i odziedziczył jego zasadę działania. Najważniejszą zmianą było zastąpienie walca płaską, okrągłą płytą. Emil Berliner, pochodzący z Hanoweru, opracował taką konstrukcję w 1887 roku, a 8 listopada 1887 roku amerykański urząd patentowy zatwierdził jego wniosek.

O przewadze gramofonu nad fonografem zdecydowały dwie rzeczy:

• lepsza jakość odtwarzania,
• możliwość wykonania wielu kopii nagrania z jednej matrycy.

Ciekawostka: pierwsze płyty Berlinera wytwarzała fabryka zabawek.

Gramofony mechaniczne: tuba, korbka i stalowa igła

Wczesne gramofony działały bez prądu. Silnik sprężynowy nakręcano korbą, zwykle po każdej płycie. Dźwięk wzmacniała tuba, a drgania przenosiła membrana, najczęściej z miki, zakończona wymienną stalową igłą. Próbowano też igieł z nietypowych materiałów, na przykład z rybich ości czy kolców róży.

Obudowy były zwykle drewniane i dopasowane do stylu wnętrza, dlatego gramofon pełnił też rolę mebla. W latach 20. XX wieku zaczęły dominować modele przenośne w formie drewnianej walizeczki, często obciągniętej skórą lub ceratą. Takie aparaty produkowano aż do II wojny światowej.

Z czego robiono pierwsze płyty

Nośnik zmieniał się kilka razy. Płyty Berlinera były początkowo pokrywane woskiem, później stosowano ebonit, a pod koniec XIX wieku upowszechnił się szelak. Płyty szelakowe odtwarzano z prędkością 78 obr./min i były w powszechnym użyciu aż do lat 50. XX wieku.

Zapis elektryczny i gramofony elektryczne

Do 1925 roku nagrania powstawały wyłącznie mechanicznie. Nie było mikrofonów, więc muzycy grali w kierunku metalowej tuby. W 1925 roku w studiach pojawiły się mikrofony, a na rynku pierwsze gramofony elektryczne.

Wkładka zamienia drgania igły na sygnał elektryczny, który trafia do wzmacniacza. Talerzem kręci silnik, nie nakręcana sprężyna.

Winyl, płyta długogrająca i stereo

W 1946 roku firma RCA wprowadziła pierwszą płytę z polichlorku winylu. W 1948 roku pojawiła się drobnorowkowa płyta długogrająca (LP) odtwarzana z prędkością 33⅓ obr./min, a obok niej single 45 obr./min. Winyl stopniowo wyparł szelak.

Zmiana płyt wymusiła zmianę igieł. Ostrze do starszych płyt 78 obr./min miało promień około 150 µm, a do płyt winylowych około 75 µm. Aż do lat 70. spotykano gramofony z wkładkami mieszczącymi oba rodzaje igieł.

W 1958 roku na płycie utrwalono pierwszy zapis stereofoniczny. Wymagania wobec igieł i wkładek wzrosły, pojawiły się ostrza eliptyczne, a igły diamentowe zaczęły wypierać szafirowe.

Gramofony hi-fi i era płyty kompaktowej

Kolejne dwie dekady to okres dynamicznego rozwoju sprzętu. W 1966 roku zadebiutował pierwszy gramofon Technics, a w Polsce pierwsze gramofony Bambino. W 1969 roku Technics SP-10 zaoferował napęd umożliwiający szybki start. W 1972 roku premierę miał Linn Sondek LP12, uważany za przełom w branży hi-fi.

W 1982 roku Sony wprowadziło pierwszy komercyjny odtwarzacz CD. Do końca lat 80. płyty gramofonowe pozostawały popularnym nośnikiem, ale ostatecznie zastąpiły je płyty kompaktowe.

Jak zbudowany jest współczesny gramofon

Dzisiejszy gramofon składa się z dwóch podstawowych części: mechanizmu napędowego z talerzem oraz ramienia z wkładką. Płyta obraca się zwykle z prędkością 33⅓ lub 45 obr./min (rzadziej 78 lub 16⅔). Dopuszczalna odchyłka prędkości to ±0,2%, a w sprzęcie hi-fi ±0,15%.

Najczęściej spotykane rodzaje napędu:

• paskowy – talerz obraca elastyczny pasek,
• bezpośredni – talerz porusza wirujące pole magnetyczne silnika,
• cierny – napęd przez przekładnię rolkową.

Rzadziej spotyka się też napęd liniowy (odmianę napędu bezpośredniego, w której talerz sam pełni rolę wirnika silnika), napęd mieszany (hybrydowy) oraz High Torque, o szczególnie dużym momencie obrotowym podczas rozruchu. Wiele modeli ma dodatkowo stroboskop: neonówkę lub diodę LED migającą zgodnie z częstotliwością sieci oraz czarno-białe paski na obwodzie talerza, dzięki którym można ocenić stabilność obrotów.

Wkładki dzielą się głównie na:

• ceramiczne (piezoelektryczne) – dziś spotykane w tanich gramofonach stylizowanych na retro,
• MM (ruchomy magnes) – sygnał około 2-8 mV, łatwo wymienna igła,
• MC (ruchoma cewka) – sygnał około 0,1-2 mV, igłę zwykle wymienia producent.

Wkładki MM i MC wymagają przedwzmacniacza z korekcją RIAA odpowiedniego dla danego typu. Nacisk igły na płytę też ma znaczenie: dla płyt winylowych zalecano dawniej nie więcej niż 5 gramów, co i tak przyspieszało ich zużycie. Współczesne, dobrze wyważone ramiona pozwalają pracować z naciskiem rzędu 10 mN, czyli około 1 grama.

Ramię gramofonu: proste, S, J i tangencjalne

Wśród współczesnych gramofonów rozróżnia się cztery typy ramion: proste, w kształcie litery „J”, w kształcie litery „S” oraz tangencjalne, nazywane też poprzecznymi lub stycznymi. Ramię tangencjalne prowadzi igłę dokładnie tak samo, jak rylec nacinający płytę w studiu, dlatego to konstrukcja rzadka, ale bardzo dobra. Produkowały je szwajcarska firma Revox i japoński Technics, a dziś robi to czeska Aura.

Pozostałe trzy typy mają wspólną wadę. Oś wkładki jest w nich ukośna względem promienia płyty, co zniekształca fazowość dźwięku między kanałem lewym i prawym. Błędu tego nie da się całkowicie wyeliminować – można go tylko zminimalizować. W najlepszym wypadku jest zerowy jedynie w dwóch punktach drogi igły po płycie. Dlatego przy montażu wkładki reguluje się jej pozycję (przód-tył) i kąt, tak żeby odchylenie osi wkładki od stycznej nigdzie nie przekraczało 2 stopni.

Antiskating, czyli siła przeciwpoślizgowa

Wygięcie ramienia i tarcie igły w rowku wywołują siłę, która ciągnie igłę w stronę środka płyty. To zjawisko zniekształca dźwięk, a w skrajnych przypadkach może powodować poślizg ramienia na płycie. Dlatego ramiona gramofonów mają prosty mechanizm antiskating, który kompensuje tę siłę i utrzymuje igłę dokładnie w rowku.

Najczęściej zadawane pytania

Kiedy powstał pierwszy gramofon?

Pierwszą konstrukcję gramofonu opracował Emil Berliner w 1887 roku. Patent zatwierdzono 8 listopada 1887 roku w Stanach Zjednoczonych.

Czym różni się gramofon od fonografu?

Fonograf Edisona zapisywał i odtwarzał dźwięk z walca, a gramofon Berlinera z płaskiej płyty. Płyty łatwiej było powielać z jednej matrycy, a odtwarzanie brzmiało lepiej, dlatego gramofon wygrał rywalizację.

Kiedy pojawiły się gramofony elektryczne?

Pierwsze gramofony elektryczne pojawiły się w 1925 roku, w tym samym czasie, gdy do studiów nagraniowych weszły mikrofony.

Od kiedy produkuje się płyty winylowe?

Pierwszą płytę z polichlorku winylu wprowadziła firma RCA w 1946 roku. Płyta długogrająca 33⅓ obr./min pojawiła się w 1948 roku.

Co oznacza słowo gramofon?

Nazwa pochodzi od niemieckiego słowa Grammophon, które w 1888 roku ukuł Emil Berliner jako odwrócenie słowa Phono-gram. W Polsce urządzenie to bywa nazywane potocznie adapterem.

Kto wynalazł gramofon?

Gramofon zaprojektował Emil Berliner, zastępując walec fonografu Thomasa Edisona płaską płytą. Patent na to rozwiązanie amerykański urząd patentowy zatwierdził 8 listopada 1887 roku.

Jaki był pierwszy gramofon?

Pierwsza konstrukcja Berlinera z 1887 roku odtwarzała dźwięk z płaskiej płyty, pokrywanej najpierw woskiem, a pod koniec XIX wieku szelakiem. Nad fonografem Edisona przeważała lepszą jakością odtwarzania i możliwością wykonania wielu kopii z jednej matrycy.

Źródła:

• Wikipedia – Gramofon
• Politechnika Śląska – Technologia oraz własności płyt gramofonowych
• Muzeum Miejskie Suchej Beskidzkiej – Historia gramofonów
• highfidelity.pl
• ministerstwodzwieku.pl
• sjp.pwn.pl – Gramofon, znaczenie i etymologia