الفونوگراف Phonograph أوگراموفون Gramophone هوجهاز ينتج أصواتًا سجلت على أسطوانات سمعية. وتعهد أجهزة الفونوغراف أيضًا باسم الغراموفونات أوالحاكيات. وينتشر استعمالها لتسجيل الموسيقى للسمع والرقص. وينصت الناس أيضًا إلى أسطوانات الفونوغراف الخاصة بالتمثيليات الدرامية والقراءات الشعرية والمحاضرات. وتستخدم الكثير من محطات الإذاعة أجهزة فونوغراف ذات جودة عالية لتشغيل أسطوانات للإرسال الإذاعي على الأثير.

هناك نوعان من الفونوغراف يعتمد جميع منهما على نظام مختلف لتسجيل الصوت وبثه. ويعمل الطراز الأقدم والأكثر شيوعًا من الفونوغرافات بطريقة الإنضمام التّماثلي. وفي هذه الطريقة يتم تخزين ما يماثل موجات الصوت الأصلي في شكل موجات مغلولة في مجارٍ حلزونية على سطح قرص بلاستيك. وبينما يدور القرص على الفونوغراف هجرب إبرة تسمى السن على المجرى وتعمل الموجات في المجرى على هز السن. وبعد ذلك يتم تحويل هذه الاهتزازات إلى إشارات كهربائية يمكن تحويلها مرة أخرى إلى صوت بوساطة مكبرات صوت.

أما النوع الآخر للفونوغراف فيعتمد على تسجيلات أنتجت بطريقة الإنضمام الضوئي الرقمي وتعهد عادة بالأقراص المدمجة، وفيها تخزن معلومات الصوت بشفرة رقمية عن طريق حفر رقيقة على القرص. ثم تستخدم حزمة مركزة من الضوء يتم توليدها بجهاز يسمى الليزر. وعند انعكاس هذه الحزمة من القرص الدوار تبتر الحُفَر الرقيقة حزمة الليزر إلى نبضات من الضوء. بعد ذلك تتحول هذه النبضات إلى إشارات كهربية يتم حل شفرتها وتكبيرها قبل حتى تصل إلى مكبرات الصوت.

أجزاء فونوغراف عادي

حاكي الصوت المجسم (أقصى اليسار) ينتج قناتي صوت من مسار تسجيل واحد. يمتطي السن مجرى الإنضمام. وتوضح صورة المسارات المكبرة (على اليسار)، الموجات المحدثة لاهتزاز السن. وتحول الخزانة الاهتزازات إلى مجموعتين من الإشارات الكهربائية. ويقوي مضخم الصوت الإشارات وتحولها مكبرات الصوت إلى صوت.

الأجزاء الرئيسية لفونوغراف عادي هي:

1. مدورة الأسطوانات،
2. نظام التشغيل،
3. السن (الإبرة)،
4. الخزانة،
5. ذراع النغمة،
6. مضخم الصوت. وتختلف عن أجزاء حاكي القرص المدمج إلى حد ما.

مدورة الأسطوانات

طبق معدني مسطح مغطى بالمطاط أواللباد توضع عليه الأسطوانة. وتعمل معظم مدورات الأسطوانات على 33 و45 دورة في الدقيقـة "د/ق" وبعضهــا يعمــل أيضـًا عـلى 78 د/ق.

نظام التشغيل

يقوم نظام التشغيل بإدارة مدورة الأسطوانات. ومعظم الفونوغرافات مجهزة بمشغِّل بالسير أوبمشغل مباشر.

يتكون مشغل السير من سير مرن من المطاط ممتد من عجلة أسفل مدورة الأسطوانات إلى بكرة مدرجة. والبكرة مثبتة في عمود محرك كهربائي، ولها قطران منفصلان. وتظل سرعة المحرك ثابتة، ويتم تغيير سرعة مدورة الأسطوانات بحمل وخفض آلية شبيهة بالشوكة. وهذا ينتج عنه تعشيق السير بأقطار البكرة المتنوعة.

وفي نظام التشغيل المباشر، تكون مدورة الأسطوانات مركبة مباشرة على عمود المحرك. وسرعة المحرك القابلة للتغيير هي التي تحدد سرعة مدورة الأسطوانات. ويجري التحكم في سرعة المحرك بوساطة جهاز يسمى مذبذب الكوارتز البلوري.

وهجرز العدسات الشعاع على قرص دائر. يخزن الصوت على قرص بشفرة رقمية (عددية)، والشفرة على شكل نقرات دقيقة، لتعكس الضوء بدرجات مختلفة من الشدة. يرسل المنشور الضوء المنعكس إلى كاشف الشعاع الذي يحول الأنماط الضوئية إلى إشارات كهربائية. السن. بترة من الماس أومادة صلبة جدًا ومشكَّلة على هيئة مخروط. وهي معلَّقة من أحد أطراف شريط فلزي مرن، والطرف الآخر من الشريط الفلزي متصل بالخزانة.

وتهتز السن أثناء استقرارها على مجرى الأسطوانة. وفي فونوغراف الصوت المجسم (الاستريو) تتجاوب السن مع مجموعتين منفصلتين من الموجات واحدة على جميع جانب من المجرى. وهاتان المجموعتان من الأمواج تناظران قناتي الصوت المجسم.

الخزانة

تستقبل اهتزازات من السن وتحولها إلى طاقة كهربائية. وبعض الخزانات قضبان خزفية أوبلورية تولد جهوداً ضعيفة عند ثنيها. وتعمل الحركة الجانبية للإبرة في مجرى الأسطوانة على ثني هذه القضبان فتدفعها إلى توليد إشارات كهربائية تناظر الموجات في المجرى. ومن أنواع الخزانات الشائعة تلك التي تولّد جهودًا عندما تحرّك الإبرة ملفًا كهربائيًا في مجال مغنطيسي أوتحرك مغنطيسًا بالقرب من ملف. تحول خزانة الصوت المجسم اهتزازات الإبرة إلى مجموعتين منفصلتين من إشارات كهربائية، واحدة لقناة الصوت اليمنى والأخرى لليسرى.

ذراع النغمة

معروفة أيضًا بذراع الالتقاط وهي تمسك الخزانة والسن. وبعض الفونوغرافات مجهزة بذراع نغمة خطية تتبعية تتحرك في خط مستقيم عبر الأسطوانة. لكن في معظم الفونوغرافات تكون ذراع النغمة مركبة على محور ارتكاز. ويسمح محور الارتكاز للسن بامتطاء مجرى الأسطوانة في قوس عبر القرص. ويتم التحكم في ضغط السن بوساطة ثقل عند طرف محور الارتكاز لذراع النغمة. ويسبب الضغط الزائد صوتًا قليل الجودة ويزيد من تآكل الأسطوانة. وإذا كان هناك ضغط منخفض جدًا فسوف تقفز الإبرة عبر الأسطوانة.

مضخم الصوت

تحمل أسلاك على امتداد ذراع النغمة إشارات كهربائية من الخزانة إلى مضخم الصوت الذي يغذي قدرة الإشارات الضعيفة من الخزانة بحيث تصل إلى مكبرات الصوت بقوة مناسبة. وتقوم مكبرات الصوت بتحويل الإشارات الكهربائية إلى موجات صوتية.

كيف تتم صناعة أسطوانات الفونوغراف

معظم الأسطوانات المصنوعة في هذه الأيام أقراص بلاستيكية رقيقة بقطر 18 أو30 سم. وتدار الأسطوانة 18 سم بسرعة 45 د/ق وتستمر بضع دقائق في إعطاء صوت من جميع جانب. وتدار الأسطوانة 30 سم طويلة التشغيل (ط/ش) على 1/3 33 د/ق لمدة حوالي 30 دقيقة من الصوت لكل جانب. وللاطلاع على وصف للأقراص المدمجة وتصنيعها. وترديد الصوت

المراحل الرئيسية في تصنيع الفونوغراف (أسطوانة الحاكي) هي: 1- إعداد الشريط الرئيسي، 2- تحرير الشريط الرئيسي، 3- نقل الإنضمام على قرص، 4- تجهيز قوالب الأسطوانة، 5- إنتاج النُّسخ النهائية.

إعداد الشريط الرئيسي. يبدأ إنتاج معظم الأسطوانات بإعداد تسجيل رئيسي على شريط في استديوتسجيل صوتي عازل للصوت أوقاعة موسيقية. مثل هذه الإنضمامات يتم عملها باستخدام مسجلات شريط يمكنها تسجيلثمانية أو16 أو24 أو32 قناة منفصلة، أومسارات.

ولإنتاج الشريط الرئيسي، يجري تسجيل آلات مختلفة أومجموعة من الآلات على مسارات منفردة أثناء الإنضمام. ومن الممكن التحكم في أنماط مختلفة من جودة الصوت بصفة منفردة لكل مسار. وبالإضافة إلى ذلك يمكن تسجيل جميع مسار وإعادة إدارته مرة أخرى على حدة أوبالارتباط بمسارات أخرى. فمثلاً، إذا سقط أحد الموسيقيين في خطأ، فمن الممكن تسجيل المسار الخاص به مرة أخرى على انفراد بدون الحاجة إلى حتى يكرِّر الموسيقيون الآخرون عزفهم. فيؤدي الموسيقي دوره ببساطة مرة أخرى أثناء إنصاته بالسماعات للمسارات المسجلة للموسيقيين الآخرين.

تحرير الشريط الرئيسي

يتم عادة تسجيل عدد من المقطوعات ـ تسجيلات منفردة ـ من لحن موسيقي في وصلة تسجيل. ومن الممكن عدم قبول مقطوعة منفردة كلية. وفي هذه الحالات يتم اختيار ما كان أحسن أداء من جميع جزء من الموسيقى من بين المقطوعات المتنوعة. بعد ذلك يحرِّر مهندس الإنضمام الأجزاء إلكترونيًا. وينتج عن هذا التحرير إنتاج شريط أصلي حديث بأجزاء من مقطوعات مختلفة كأنها قد سجلت في حفلة موسيقية واحدة. وقد يحدث الشريط الرئيسي الجديد ما زال مكونًا من مسارات منفصلة متعددة. وفي مثل هذه الحالات، يمكن استعمال كيفية تُعهد باسم الخلط السُّفلي لربط المسارات من أجل تخفيض عددها إلى الاثنتين اللازمتين للقرص الصوتي المجسّم.

نقل الإنضمام على قرص

المستوى التالية في صناعة أسطوانة الفونوغراف هي إنتاج اللك الأساسي. والطلاء قرص ألومنيوم مغطى بالأسيتات أوالبلاستيك أواللك، أوخليط من هذه المواد. ويتضمن إنتاج الطلاء الأساسي إدارة آلة تسمى مخرطة حفر الأسطوانة. تتم تغذية إشارات من الشريط الأصلى إلى رأس الحفر على المخرطة لنقل هذه الإشارات إلى الطلاء. وتحفر إبرة بتر على رأس الحفر مسارات متموجة على شكل العددسبعة تتجه حلزونيًا نحومركز القرص. وتتصل هذه الإبرة بملفين كهربائيين، جميع منهما بجوار مغنطيس كهربائي.

ولعمل طلاء صوتي مجسم تمغنط إشارات كهربائية مناظرة للقناة اليمنى تمغنط ملفًا واحدًا. والإشارات المناظرة للقناة اليُسرى تمغنط الملف الآخر.

وتسمح الأصوات العالية للإبرة بحفر عميق لأجزاء واسعة من المسار. وتحفر الأصوات المنخفضة أجزاء ضيقة ضحلة. وإذا وقع حتى حفر جزء من المسار قريبًا جداً من الجزء المحفور أثناء الدورة السابقة من الطلاء فإنه ينتج عن ذلك صوت رديء الجودة. ويمكن التغلب على هذه المشكلة باستعمال حاسوب لتحليل الإشارات من الشريط الأصلي أثناء حفر الطلاء. ويعمل الحاسوب على إرشاد مخرطة حفر الأسطوانة والإبرة بحيث يتم حفر التفافات المسار ليكون بعضها أقرب ما يمكن لبعض، بدون إحداث تداخل بين الأجزاء المتجاورة من المسار. وحفر إلتفافات المسار بحيث تكون أقرب ما يمكن من بعضها تسمح للقرص باحتواء أقصى كمية من الصوت المسجل لكل جانب.

تجهيز قوالب الأسطوانة

بعد المراحل السابقة يتم عمل أصل معدني من أصل الطلاء بعملية تعهد بالطلاء الكهربي. انظر: الطلاء بالكهرباء. في هذه العملية يغطى سطح أصل الطلاء بطبقة من النيكل. وعند فصل طبقة النيكل من الطلاء، تعمل على تكوين الأصل المعدني ـ نسخة سالبة لها نتوءات ـ حيث تكون للطلاء مجار.

وينتج عن طلاء الأصل المعدني تكوين أم ـ نسخة موجبة من الطلاء. ويتم طلاء الأم نفسها عدة مرات بالتتابع لإنتاج نسخ سالبة عديدة تسمى ختامات وتستعمل الختامات في صناعة الأقراص البلاستيكية الجاهزة.

صنع النسخ الجاهزة. يتم هجريب كباستي أسطوانات على المكبس الهيدروليكي ـ واحدة لكل وجه من القرص. وتوضع بترة عجين من البلاستيك تسمى بترة البسكويت بين الكباستين ويضغط عليها في المكبس فتنطبع عليها مجاري الإنضمام من كلتا الكباستين.

بعد الطبع على البلاستيك، يعمل ماء بارد منساب خلال الكباس على تجفيف القرص. ويتم عندئذ حمل القرص من الكباس. وتستغرق عملية الكبس حوالى دقيقة أوأقل.

تسجيل وترديد الصوت رقميًا

تعطي الأقراص (الأسطوانات) المدمجة، التي تم ترويجها في أوائل الثمانينيات من القرن العشرين صوتًا أجود من الناتج عن أسطوانات الفونوغراف العادي. المستوى الأولى في إنتاج قرص مدمج هي عمل شريط أصلي رقمي ومثل هذا الشريط ينتج بإحدى عينات من الصوت بمعدل 44,100 مرة في الثانية، وتحويلها إلى شفرة رقمية وتسجيل الشفرة الرقمية بعد ذلك على الشريط الأصلي.

أحيانًا تستخدم الأشرطة الأصلية الرقمية لإنتاج أسطوانات الفونوغراف العادية. لكن عندما يستخدَم الشريط الأصلي الرقمي لإنتاج القرص المدمج، وتتم تغذية ليزر قوي بإشارة الشريط. تحفر نبضات ضوء الليزر القوية بلايين الحفر المجهرية في سطح القرص الخام الدائر.

يستعمل القرص الأصلي في عمل كباس أسطوانات، يطبع الكباس نقرات على جانب واحد من قرص خام بلاستيك. بعد ختم قرص البلاستيك يتم طلاؤه بالألومنيوم وتغطيته بطبقة حافظة من البلاستيك الرائق.

يبلغ قطر الأقراص حوالي 12سم ولها وجه واحد للتسجيل من الممكن تشغيله لمدة ساعة بمواد مسجلة. ينتج الليزر في فونوغراف الأسطوانة المدمجة حزمة ضعيفة من الضوء المركز تتابع المسار الحلزوني للنقر من مركز إلى حافة الأسطوانة.

عندما ينعكس شعاع الليزر من القرص الدّائر تعمل النقرات على تكسير الشعاع إلى إطار من النبضات الضوئية. وتتحول هذه النبضات الضوئية بعد ذلك إلى إشارات كهربائية. تُحل شفرة هذه الإشارات وتكبر بوسائل إلكترونية قبل إرسالها إلى مكبرات الصوت.

نبذة تاريخية

قام الفرنسي ليون سكوت بهجريب أول جهاز يستغل اهتزازات قلم على اقراص ورقية لتسجيل الصوت، ولكن ذلك حينها كان دون التفكير باعادة تشغيل الأصوات المسجلة. كان الجهاز يعهد حينها بالفونوتوغراف ويهدف لدراسة خصائص الصوت، الا ان المتخرع لم يتنبه إلى انه عمليا قد سجل الصوت. تم استعادة تسجيل قديم من عام 1860 حديثا باستخدام تقنيات الحاسوب.

في عام 1877م اخترع الأمريكي توماس أديسون أول جهاز تسجيل صوتي عملي. وقد تمكن جهاز أديسون من تسجيل صوت على أسطوانة معدنية صغيرة ملفوفة داخل رقيقة من الصفيح، ثم أعاد ترديد الصوت مرة ثانية. وكانت الأسطوانة تدور على محور. وفوق الأسطوانة وضعت إبرة ملحقة بحاجز غشائي لقرص هزاز. وعند تكلّم أي إنسان في جهاز يوضع بين الشفتين تنتشر الموجات الصوتية وتجعل الغشاء والإبرة يهتزان. وكانت هذه الاهتزازات تمكن الإبرة من عمل نقرات رقيقة على الأسطوانة الدائرة. ولاستعادة الصوت، يتم وضع إبرة ملحقة بحاجز غشائي على الأسطوانة. وأثناء دوران الأسطوانة، تسبب النقرات على الرقيقة في إهتزاز الإبرة والحاجز الغشائي. وهذه الاهتزازات تُحدث أصواتًا تشابه تقريبًا الصوت الأصلي.

في عام 1885م أدخل العالمان الأمريكيان تشيشَيستر بيل وتشارلز تينر تحسينًا على اختراع أديسون بالإنضمام على أسطوانات ورق مقوى مغطى بالشمع، فأنتجت مادة الإنضمام الجديدة صوتًا أحسن.

وفي عام 1887م اخترع المهاجر الألماني إميل برلينر بالولايات المتحدة الفونوغراف واستخدم أقراص صمغ اللك بدلاً من الأسطوانات وكان لهذه الأقراص صوت أجود وامتازت بطول احتمالها وإمكانية إنتاجها بالجملة بسهولة أكثر من الطريقة الممكنة بالأسطوانات.

وظهرت أول الإنضمامات الكهربائية للفونوغراف في عام 1925م، وبدأ المنتجون تصنيع الفونوغرافات بمحركات كهربائية ومضخمات صوت حسنت من جودة الصوت المسجل.

وحتى عام 1948م كانت جميع تسجيلات الأقراص مصنوعة من خليط من الصلصال وصمغ اللّك وكانت تعمل على 78 د/ق. وفي ذلك العام، تم ترويج أسطوانة طويلة التشغيل (ط/ش) ذات 1/3 33 د/ق. وقد تم تطويرها في أمريكا في معامل محطة إذاعة كولومبيا تحت إشراف المهندس الأمريكي بيتر جولد مارك. واستوعبت أسطوانة (ط / ش) كمية أكبر من الصوت المسجل، وكانت أكثر احتمالاً بالنسبة للقرص 78 د/ق. وفي عام 1949م قدمت شركة المذياع الأمريكية (المسماة الآن شركة آر. سي. إيه) قرص 45 د/ق لتنافس (ط / ش). تسببت الاهتمامات المتزايدة في مدى دقة جهاز إلكتروني في استقبال الأصوات المرسلة ونقلها في ظهور أجهزة فونوغراف تسجيل الصوت الإستريووالأسطوانات عام 1958م. فيما تجاوز كانت الأسطوانات وأجهزة الفونوغراف ذات صوت واحد أووحيدة الصوت. وكانت مثل هذه الأجهزة والأسطوانات تُعطي أصواتًا من قناة واحدة فقط. وفي أواخر الستينيات من القرن العشرين كانت جميع أجهزة الفونوغراف الجديدة والأسطوانات تُعطي صوتاً مجسمًا تقريبًا.

وأثناء السبعينيات طور المهندس الكهربائي الأمريكي توماس ستوكهام تسجيلاً رقميًا. وظهرت الأقراص المدمجة وأجهزة فونوغراف الأسطوانة المدمجة بالأسواق عام 1983

تسيد أسطوانة الگراموفون

انظر أيضاً

• Audio signal processing
• Analog sound vs. digital sound
• Phonograph manufacturers
• Record changer
• Sound reproduction
• Gramophone record
• RIAA equalization
• Compact Disc player

المصادر

• الموسوعة المعهدية الكاملة

وصلات خارجية

مشاع الفهم فيه ميديا متعلقة بموضوع phonograph.

• The 1888 Crystal Palace Recordings
• The Birth of the Recording Industry
• The Cylinder Archive
• Cylinder Preservation & Digitization Project – Over 6,000 cylinder recordings held by the Department of Special Collections, University of California, Santa Barbara, free for download or streamed online.
• History of Recorded Sound: Phonographs and Records
• Enjoy the Music – Excerpts from the book Hi-Fi All-New 1958 Edition
• Listen to early recordings on the Edison Phonograph
• Mario Frazzetto's Phonograph and Gramophone Gallery.
• The Phonograph vs. the Gramophone
• Record scanning - Ofer Springer
• San Francisco State University Museum of Anthropology
• Say What? – Essay on phonograph technology and intellectual property law
• Vinyl Engine – Information, images, articles and reviews from around the world

نطقب:Groovemusic