НЮРНБЕРЗЬКА ЛІЙКА або ЧИМ НЮРНБЕРЖЦІ ЗБАГАТИЛИ СВІТ. Частина ІI. Звук

ЗАМІСТЬ ВСТУПНОГО СЛОВА
Нюрнберг здавна був містом, яке приваблювало до себе талановитих та підприємливих людей. Можливо, сам спосіб життя міста, відкритого до всього нового, сприяв тому, що людина, прибувши до Нюрнберга просто підзаробити грошей, залишалася в ньому назавжди. А хтось не тільки залишався, але й закладав початок новій, уже нюрнберзькій, династії. Життя міста не обмежувалося його адміністративними кордонами – у пошуках більших земельних площ для своїх майстерень та мануфактур (а потім фабрик та заводів), ділянок біля рік для забезпечення закладів водяними млинами, свіжої робочої сили тощо міські підприємці приглядали собі ближні околиці мегаполіса. Таким чином розвивалися маленькі міста біля Нюрнберга, який давав можливість швидкого збуту товару великими партіями, адже далі залишався зручним та відомим торговим центром. Тому, розповідаючи про “винаходи, зроблені у Нюрнберзі нюрнбержцями”, ми завжди маємо розуміти відносність цього твердження.

МУЗИЧНА ДЗИҐА

Дзиґа — це одна з найдавніших іграшок у світі. ЇЇ принцип простий – за рахунок швидкого обертання навколо своєї осі, вона може втримувати рівновагу на своєму гострому кінчику.
За своїм фізичним принципом дзиґа — найпростіший гіроскоп. А гіроскоп – це вже дуже серйозний пристрій, який застосовується для вирішення багатьох наукових і технічних проблем.

Але для пересічної людини дзиґа – це ностальгічний предмет, який нагадує про безтурботне дитинство. У сучасному світі його вже нечасто побачиш в руках дитини, радше – у музеях іграшок, де не надивуєшся, наскільки різноманітними бувають ці динамічні забавки.

Нюрнберг пишається тим, що вніс свою лепту в це різноманіття – саме в Нюрнберзі було винайдено першу музичну дзиґу німецькою – Musikkreisel.
Придумав її Вільгельм Зімон (Wilhelm Simon). Це був єврей з Саарбрюкена, який прибув до Нюрнберга в пошуках роботи. Влаштувався він добре – у майстерні Зиґмунта Шуккерта, того самого підприємця, чий варіант динамо-машини незабаром завоює баварський ринок. Та майстерня спеціалізувалася на  дуже рідкісній справі, а саме – на ремонті швейних машинок  American Singer. Через деякий час Вільгельм Зімон покидає фабрику, щоб зайнятися самостійним заробітком. І от 1 лютого 1879 року в Нюрнберзькому комерційному реєстрі було зроблено запис:  «Виробництво дрібних металевих виробів для іграшкової промисловості». Гадаю, що це було результатом гарно продуманого плану, адже лише через 18 днів після офіційного заснування власної справи Вільгельм Зімон отримує звістку від Імперського патентного відомства, що після розгляду комісією його заявки на патент під заголовком «Дзиґа з пристроєм для генерування музичних тонів»  її було затверджено.  А 11 вересня 1879 видається і сам патент. В описі винаходу Зімон подав наступну інформацію: «Завдяки швидкому обертанню гіроскопа, повітря викидається з нього через верхні отвори за допомою лопастей з міцної жесті й замінюється повітрям, що надходить знизу, у результаті чого виникає постійний повітряний потік, який, проходячи повз язики, змушує їх вібрувати, внаслідок чого верхня частина видає спочатку сильний співочий звук, який поступово стає слабшим під час обертання… Зовнішні стінки верхньої частини виготовлені з латуні, внутрішній корпус виготовлений з цинку. Кількість отворів, а також крил і язиків є довільною». Звичайно, ця дзиґа не створювала якихось мелодій, а просто генерувала в процесі обертання звук, який нагадував дзижчання, звідки й друга, більш популярна, назва цієї іграшки – Brummkreisel.

Вільгельму Зімону було в той час 26 років.

Для справедливості маю зауважити, що подібний принцип звукової дзиґи запатентував також англієць Маршалл Артур Вір у Лондоні 11 березня 1879 року. Це показує, що до певних ідей може прийти не один винахідних, а кілька одночасно. І це має однакові чинники: «музичний» розвиток дзиґи став можливий завдяки прогресу виробництва листового металу і новим технологіям його витоншення.

Винахід лондонця залишився на папері, а Вільгельм Зімон впровадив музичні дзиґи у виробництво. Крім того, він вивчив попит на деталі з листового металу, які потребували инші виробники іграшок та инших товарів. І вже у 1882 році він переїжджає в нове приміщення і розширює виробництво. Від справ він відходить допіру в 1922 році, залишивши компанію на партнера.

Пізніше ця  компанія здобула всесвітню популярність і постачала в усі кінці світу спеціальне обладнання для різних галузей промисловості.

Історія музичної дзиґи на цьому не зупинилася – наступні роки виникали нові моделі і нові патенти. Виникає такий її різновид, як хоральна дзиґа, у якій, подібно до губної гармошки, прикріплені язички різної висоти. Крім того, у такій дзизі є ще картонний диск з прорізами, який, обертаючись разом із редуктором, по черзі звільняє ці язички. Такі хоральні дзиґи можуть видавати до 20 різних тембрів і грати прості дитячі пісні.

Але це вже відбувалося поза Нюрнбергом, зокрема у чарівному містечку Цирндорф на фірмі Lorenz Bolz, де дзиґа стала однією з місцевих емблем. Цирндорфські дзиґи можна побачити у великій кількості в місцевому музеї, у тому числі й музичні та хоральні. Але їхньої нюрнберзької “праматері” я, на жаль, ніде не знайшла.

*****

КЛАРНЕТ

Історія не розповідає, де сталася негарна історія, коли Карл у Клари украв корали, а Клара у Карла украла кларнет, зате вона чітко зафіксувала хто і де винайшов цей інструмент, який вирізняється своїм ясним чистим звуком, за що й був названий Klarinette,  від латинського слова clarus — ясний. Зауважу, що в німецькій мові кларнет є жіночого роду, тому Йоганесс Брамс не порушував логіки, коли називав цей інструмент «Фройлян Кларінетт».

Загальновизнаним фактом є те, що винахідником кларнета є  Йоганн Крістоф Деннер (1655-1707).  Про це ми взнаємо у Дж.Г. Доппельмайра, сучасника Деннера, який у своєму «Звіті про математиків і ремісників Нюрнберга» між 1730 року написав, що Деннер розробив кларнет невдовзі після 1700 року. До виявлення цього документа, дослідники кларнета опиралися на текст «Опис визначних рис Нюрнберга» від 1778 року  К.Г. Мурра, де він написав, що Деннер створив кларнет у 1690 році.

Родина Деннерів переїхала з Лейпціґа до Нюрнберга в 1666 році.  Тут вона та її нащадки заробили собі не просто добре ім’я, а й репутацію «нюрнберзьких Страдіварі». Батько Йоганна Крістофа займався виготовленням і налаштуванням духових музичних інструментів. Особливо знаними були його ріжки́. Син перейняв ремесло і суттєво розширив батьківську справу. У 1696 році йому було надано звання майстра, а незабаром він став членом Великої ради міста.

Йоганн Христоф Деннер був не тільки виробником флейт, гобоїв і фаготів найвищої на той час якості, але й надзвичайно вдумливим чоловіком. Він замислювався над тим, чому інструменти звучать так чи інакше. Особливо його зацікавив інструмент шалюмо, який зараз відомий лише фахівцям і дуже просунутим меломанам – що казати, до наших днів дійшло лише 8 старовинних шалюмо (один навіть наче роботи Деннвера)! Лише в наші дні цей інструмент починає відроджуватися та вдосконалюватися, завдяки окремим ентузіастам. А до цього слово «шалюмо» пам’яталося завдяки тому, що збереглося для означення нижнього регістра кларнета. Шалюмо має флейтоподібний корпус, сім передніх отворів (іноді деякі можуть бути подвійними), отвір з протилежного боку для великого пальця і мундштук з тростиною. Діапазон шалюмо був дуже обмежений, тому існували різновиди цього інструмента, настроєні на різні регістри.

Йоганн Крістоф Деннер зосередився на проблемі  розширення діапазону шалюмо і ввів у нього новий елемент – клапан зі зворотного боку інструмента.  Задяки цьому клапану, який керувався великим пальцем лівої руки,  став можливим перехід на іншу октаву. І от дзвінке, світле звучання в цьому регістрі й дало назву новому іструментові. 

На жаль, до наших днів дійшло зовсім небагато інструментів роботи Йоганна Христофа Деннера і з них лише один-єдиний кларнет, що зберігається в Каліфорнійському університеті. Другий відомий інструмент його роботи був втрачений під час Другої світової війни.

У Йоганна Христофа Деннера було двоє синів – Якуб та Йоганн Давид. Власне Якуб додав до кларнета батька ще один клапан. Цих інструментів збереглося більше, їх можна побачити зокрема в Германському національному музеї Нюрнберга і в Баварському національному музеї в Мюнхені.
А потім, як-то кажуть, понеслося: третій клапан додав австріяк Пауер, четвертий – бельгієць РоттенбурГ, п’ятий – англієць Ґейл, шостий – француз  Лефевр.

*****

ФОРМАТ MP3

^{(Цей розділ написано за матеріалами сайту www.mp3-history.com та різними статтями в німецькій пресі)}

На винахід MP3 формату претендують два франконських міста – Нюрнберг та Ерланґен, а все тому, що розробка цього популярного формату цифрового кодування звукової інформації почалася у спільному для цих міст Університеті Фрідріха-Александра. Корпуси цього Університету розташовані в обидвох містах, а фахівці проживають не тільки в Нюрнберзі чи Ерланґені, але й в інших містечках чи селах цього регіону.

У 1970 році на посаду професора нової кафедри «Технічної електроніки» запрошують 37-річного вченого Дітера Зайтцера, родом з Тюбінґена. Зайтцер заслужено вважався одним з провідних фахівців нової на той час технології цифрової передачі повідомлень між комп’ютерами.

На новому місці професор починає працювати над досягненням якомога вищої  якості передачі мови через телефонні лінії. Для цього він організовує дуже вмотивовану команду студентів. Але в кінці 1970-их робота над кодуванням голосу відходить на другий план, бо в телекомунікації впроваджується   технологія ISDN (Integrated Services Digital Network – Цифрова Мережа з Інтегрованими Послугами (ЦМзІП)) і оптоволоконні кабелі. Професор Зайтцер і його команда починають працювати в новому напрямку і в 1979 році розробляють перший процесор цифрових сигналів, але на цьому не зупиняються, а продовжують працювати над вдосконаленням процесів кодування.  А вже в 1981 році публіці представлено компакт-диск, де для зберігання аудіоданих використовується нестиснений лінійний PCM (Pulse Code Modulation) із 16 біт/семпл.

Професор Зайтцер розуміє, що подальша розробка потребує залучення більшої кількості фахівців і в 1985 році засновує в Ерланґені Фраунгоферівський інститут інтегральних схем Fraunhofer IIS, який на сьогодні є найбільшим інститутом Fraunhofer-Gesellschaft,  Товариства сприяння прикладним дослідженням, який в свою чергу є найбільшою організацією прикладних досліджень і розробок у Європі. Дітер Зайтцер буде очолювати Fraunhofer IIS до 1998 року. Тому, якщо чесно, винахід mp3 формату належить все ж більше Ерланґену, ніж Нюрнбергу.

У рамках фінансованого ЄС проєкту EU147 «EUREKA» для цифрового аудіомовлення (DAB) Університет Ерлангена-Нюрнберга та Fraunhofer IIS об’єднуються у дослідницький альянс. До проєкту долучаються нові вчені, які збагачують первісну задумку новими ідеями. Неможливо не назвати такі визначні  імена, як Бернард Ґрілль, Карлхайм Брандербург, Гаральд Попп.

Реалізація алгоритму OCF (оптимальне кодування в частотній області у реальному часі) в 1988 році стала одним з найважливіших етапів у розвитку MP3. У 1989 році це кодування було запроповано для звукового стандарту MPEG, що є абревіатурою назви групи експертів, які займалися стандартизацією стиснення відео та аудіо: MPEG  – Moving Picture Experts Group.

У тому ж році Fraunhofer IIS отримує першого клієнта – видавниче товариство християнської науки CSPS у Бостоні починає використовувати OCF для трансляції своєї радіопрограми.

У 1992 році перший стандарт MPEG починають використовувати для відео компакт-дисків.

У 1994 Micronas представляє перше покоління чіпів MP3-декодера. Незабаром після цього Fraunhofer IIS розробить прототип mp3-плеєра.

А в  1995 році mp3 отримує  свою нинішню назву: термін mp3 — це просто скорочена форма «MPEG Audio Layer 3».

Назву було визначено шляхом внутрішнього опитування учасників розробки. І що цікаво, усі вони вибрали один і той самий варінт – .mp3.

Тут варто також написати про музичний твір, на якому ще на початку розробки тестувався новий спосіб кодування.
При перетворенні треку у формат mp3 зі зменшенням кількості даних непомітні для людини акустичні сигнали просто приховуються. Тому потрібно було вибрати твір, де можна було б чітко визначати ці втрати. Карлхайнц Брандербург ще аспірантом розробив метод зберігання музики з низьким бітрейтом, який власне й був предтечею mp3. Щоб перевірити свій алгоритм, він узяв пісню «Tom’s Diner» («Закусочна Тома») композиторки та виконавиці Сюзанн Веґи, яку вона виконувала „a cappella“.

І от алгоритм, який давав цілком задовільні результати на інструментальних творах, не спрацював на пісні «Tom’s Diner» – втрати та відхилення були неприйнятними. Це стало для Карлхайнца Брандербурґа викликом. Пройшли роки, доки він зрозумів, чого бракує  його алгоритму, і врешті він досяг того, що закодована пісня звучала без втрат. Згодом розрізнити CD і mp3 навіть досвідченим фахівцям стало практично неможливо. Сама ж музикантка довідалася про те, що є дотичною до такого визначного винаходу лише через кілька років і цілком випадково – вона привела доньку до школи, де батьки доччиного однокласника сповістили їй:  «Вітаємо, ти є мамою мp3».  Як виявилося, у США вийшла резонансна стаття, про німецький винахід, якому передували роки й роки злагодженої колективної праці, про яку ще варто написати кілька абзаців.

1996. Fraunhofer IIS починає продажі програмного забезпечення mp3 через Інтернет. Невдовзі один австралійський студент купує програмне забезпечення за допомогою вкраденого номера кредитної картки та робить його загальнодоступним. Викрадене програмне забезпечення швидко поширюється цілим світом

1997. Майкл Робертсон відкриває mp3.com. Це  інформаційний веб-сайт про технологію mp3, кодери, програвачі та все інше, пов’язане з mp3. Невдовзі після цього mp3.com стає найбільшим легальним сервісом обміну музикою у форматі mp3.

1998. Ера портативної музики в форматі mp3 починається з появи плеєрів «Rio» від Diamond Multimedia у США та «MPMAN» від Saehan Information Systems у Кореї. Це були перші  пристрої, які могли зберігати та відтворювати музичні дані у форматі mp3 з флеш-пам’яті. Такий плеєр був розміром з колоду карт, працював від батарейки 12 годин та зберігав пів години музики. Коштував цей плеєр приблизно 200 доларів, зовсім немалі на той час гроші.

У 2000 році  США на ринок виходять перші портативні MP3-плеєри з жорсткими дисками та перші портативні CD-плеєри, які також можуть читати MP3-файли. Компактність зберігання, зручність пошуку потрібних композицій, автоматичні списки відтворення – це все виносить mp3-плеєри на вершину продажів. І моє покоління було свідком їхнього тріумфу .

На жаль, маркетинг формату MP3 для стиснення музики  відбувся не в Німеччині. Однак Інститут інтегральних схем Фраунгофера все ж отримав велику вигоду від  ліцензування свого «винаходу» – за рахунок отриманих коштів фірм Фраунгофер будує нові корпуси, де проводяться нові розробки. Шкода, що фотографія не відображає розмах території цього наукового центру. Маєте повірити мені на слово – територія дуже велика, однак надзвичайно затишна.

Сам же  Дітер Зайтцер, який у далекому 1970 році прибув на Нюрнбержчину і розпочав захопливий процес творення нового способу передачі звуку, живе в невеликому одноповерховому будиночку в Ерлаґені. Йому його цілком достатньо.
«Якщо казати по-швабськи: мені завжди було наплювати на гроші, — каже цей 91-літній вчений, –  Тим не менш, я міг їсти теплу їжу принаймні двічі на тиждень. Я дуже задоволений своїм життям».

А якими ж задоволеними є ми, що отримали можливість зберігати величезні колекції улюбленої музики та аудіо-книжок в компактній формі та швидко ділитися ними з друзями!

На заключній світлині – 5 опер Белліні (а це 11 годин музики!) на одному диску 2000 року від українського ТОВ “Мультітрейд”.