Fonograf og valse

Skrevet af Claus Byrith, 2010

Fra fonografen til computeren
For at kunne forstå, hvilken opgave vi i dag står overfor, når vi skal afspille optagelser foretaget på fonograf for måske Rubensamlingmere end 110 år siden, er et vist kendskab til mediet og det udstyr, som anvendtes, nødvendigt. Jeg er naturligvis ikke ubekendt med, at en indledning som denne, er velegnet til at afskrække selv oprigtigt interesserede. Men fortvivl ikke. Teknikken er i virkeligheden lige ud af landevejen, og hverken matematiske formler eller komplicerede  tekniske tegninger er nødvendige for at forstå, hvad sagen drejer sig om.

Fonografens virkemåde
Efter dette løfte præsenterer jeg så en meget enkel tegning, der forklarer næsten det hele (figur 1). Lyden, der skal indspilles, skal optages via en tragt A, der fungerer ligesom tragten på et gammeldags telefonrør. Via tragten bliver lyden bliver ledt ned mod membranen BC, hvor en spids D er sat fast i midten. Spidsen presses ned mod en roterende cylinder af et blødt materiale, og på den måde bliver der skåret et “spor” i cylinderens overflade. Samtidig med at cylinderen roterer, føres den et lille stykke sideværts for hver omdrejning, således at sporet kommer til at danne en skruelinie på cylinderens overflade. 

Rubensamlingen

Figur 1

Lyden, som rammer membranen, sætter denne i svingninger, og disse svingninger er et  billede af lyden. Nøjagtig det samme foregår i en moderne mikrofon. I en moderne mikrofon bliver det mekaniske billede af lydsvingningerne straks omsat til et elektrisk billede. I fonografen derimod bliver svingningerne til bølger i sporets bund. Sporets bund er under påvirkning af membranens bevægelser ikke længere er en jævn linie, men en linie, der bølger op og ned og ideelt set præcist beskriver membranens svingninger.

Når man vil afspille valsen, løftes skærespidsen ud af rillen. Spidsen udskiftes med en nål med halvkugleformet spids og føres tilbage til begyndelsen af rillen. Valsen sættes i omdrejninger. Afspillenålen må nu kun hvile ganske let i rillens bund, da den ellers vil ødelægge bølgerne i rillen. Hvis afspillenålen derimod hviler med et ganske let tryk, og valsen sættes til at rotere med samme hastighed som under optagelsen, så sættes den i de samme svingninger som dengang. Svingningerne vil overføres til membranen, der atter vil sætte luften i tragten i svingninger, og den lyd, som gik ind i tragten under optagelsen, kommer nu ud under afspilningen.

Sædvanligvis brugte man ved afspilningen ikke den samme tragt og membran som ved indspilningen. Det skyldes, at trykket skal være langt ringere ved afspilning end ved indspilning, og ved afspilning skal rillens skruelinie selv føre aftastningsspidsen sideværts. Teknisk set er virkemåden altså både enkel og letforståelig – og samtidig faktisk genialt tænkt.

Rillerne i valserne er afgørende for resultatet
På figur 2 kan man se en valse i gennemsnit. På figuren ser man valsens overflade og bunden af rillen for en enkelt omdrejning. Fra A til B ser vi et stykke rille uden lydpåvirkning fra membranen. Trykket fra skærespidsen har medført rilledybden ab, og fra B til C har membranens bevægelse skåret den viste bølgelinie. Dette viser, hvordan en vellykket optaget rille ser ud. Både den nedadgående og den opadgående bevægelser er fuldt ud registreret. Lyden har været af passende styrke til, at en bølgelinie er aftegnet, men ikke så kraftig at spidsen under den opadgående bevægelse har været i risiko for at slippe valsen. På figuren er både rilledybder og udsving for tydelighedens skyld stærkt overdrevne.

RubensamlingenFigur 2

Til sammenligning ses, at rillen fra D til E er skåret med et langt lettere grundtryk af skærespidsen. Samtidig har lyden været så kraftig, at den opadgående bevægelse ikke har kunnet rummes i den alt for ringe rilledybde, som det ses fra E til F.

Fra G til H har grundtrykket været stort. Det vil sige at spændingen i membranen har været så stor, at lydbølgerne har haft svært ved at sætte den i svingninger. Resultatet er, at en lydpåvirkning af samme styrke som i de to foregående tilfælde har efteladt en bølgelinie, hvor udsvingene er langt ringere, end der rent faktisk er plads til.

Også et andet forhold gør sig gældene, idet lydbølgerne desværre ikke er alene om at sætte sig spor i rillens bund. Skærespidsen har nemlig den uheldige egenskab, at den har en tendens til at kradse bunden af den skårne rille op. Dette er illustreret på tegningen fra J til K og fra K til L. Den opkradsede bund fra J til L bevirker, at ujævnhederne under afspilning overføres til membranen. Derved sættes den i tilfældige bevægelser, der høres som støj, en kogen og brusen. Denne støj overlejrer det signal, der er optaget fra K til L, med netop kogen og brusen, der altså høres samtidig med det, vi faktisk ønsker at høre.

Hvordan opstår støjen?
Støjen på valserne er afhængig af forskellige faktorer. Det er klart, at for at støjen skal spille så lille en rolle som muligt, skal aftegningen af lydbølgerne være så kraftig, som det er muligt, uden at skærespidsen forlader overfladen i de kraftige passager. Vurderingen af lydstyrken i forhold til grunddybden af rillen er afgørende for resultatet. Men støjen er også afhængig af andre faktorer. For det første af selve spidsens form. Jo spidsere spidsen er des finere bølger, dvs. jo højere frekvenser kan den optegne. Samtidig har spidsen, jo finere den er, større tendens til at kradse materialet op og altså medføre mere støj. For det andet spiller temperaturen under indspilningen en betydelig rolle. Er materialet for koldt, har det en tendens til at blive sprødt, og det øger opkradsningen og altså støjen.

Samtidig skal man huske på, at valserne formentlig har været afspillet mange gange i deres levetid og sandsynligvis ikke altid har fået den blideste behandling. Det betyder, at materialet kan være yderligere opkradset og støjen endnu mere udtalt, end tilfældet var, da den indspillede valse var nyindspillet.

Fonografens medfødte svagheder
Der er en svaghed ved hele processen, som ikke kan omgås: Når rillen i valsen skæres, er skærespidsens bevægelser nedad i materialet mere kraftkrævende end bevægelser opad. I det første tilfælde skal membranen arbejde mod materialet, i det andet arbejder materialet med membranen. Dette medfører en forvrængning af lydbølgerne. Denne forvrængning kan vore dages tekniske muligheder i visse, men langtfra alle, tilfælde i nogen grad korrigere.

Systemet har også andre indbyggede begrænsninger. Lyd er energi. Hvis man forestiller sig to toner af samme styrke, men af forskellig tonehøjde, den ene høj (dvs. mange svingninger pr. sekund) og den anden lav (altså med få svingninger pr. sekund), er det klart, at hvis lyden skal indeholde samme mængde energi i begge tilfælde, må svingningerne være større ved lav frekvens end ved høj frkvens. Der er færre svingninger ved den lave frekvens at fordele energien på.

Det betyder, at jo lavere frekvensen er, desto større udsving skal membranen foretage og desto større skal bølgerne i rillens bund blive. Menbranens nødvendige stramning og valsens materiale sætter imidlertid snævre grænser for udsvingenes størrelse, og dermed begrænses fonografens frekvensområde nedadtil. Der er også begrænsninger opadtil. Vi har set, at ved højere frekvenser er udsvingene for samme lydstyrke aftagende, og når udsvingene medfører en bølgestørrelse, der ikke er højere end opkradsningen af rillebunden, er vi nået til den øvre frekvensgrænse.

De bedste stemmer kan høres på afstand
I praksis er frekvensområdet begrænset til i – heldigste fald – ca. 200Hz til ca. 2000Hz. Dette frekvensområde falder nogenlunde sammen med den menneskelige stemmes grundtoneområde. Man skulle derfor forvente, at det ville være muligt at lave vellykkede optagelser af menneskestemmen. Dette holder imidlertid kun delvis stik. Trægheden i kombinationen membran/valse betyder, at talestemmens hurtige impulser, som optræder tæt i alle konsonanter, er vanskelig at registrere. Da netop impulserne er overordentlig afgørende for forståeligheden, er det klart, at der er særlige krav til den stemme, der skal optages. De bedste stemmer er dem med megen kerne og næsten overdreven artikulation. Groft sagt kan man sige, at stemmer der opfattes godt på lang afstand er de mest velegnede.

Det er anderledes ved sang. Her er alle toner af en vis varighed, og optagesystemet får tid til at registre dem. Følgelig kan vi vente flere vellykkede sang- end taleoptagelser.

Musikoptagelser, igen sådanne hvor ansatsen af tonerne er af mindre betydning end tonernes længde, kan også være ret vellykkede. De begrænsninger, som apperaturet lægger på frekvensområdet, fortegner i mange tilfælde tonekvaliteten. Lyden af en violin, der skylder sin karakteristiske klang et stort indhold af høje overtoner, kommer let til at minde mere om en fløjte end end en violin. Optagelser af messinginstrumenter kan derimod lyde virkelig naturlige, og også klaveroptagelser kan være imponerende gode, hvis omstændighederne har været gunstige.

Sluttelig skal det nævnes, at fonografens dynamikområde er overordentlig begrænset. Det vil sige, at forskellen mellem den svageste lyd, systemet kan optegne og den kraftigste, systemet kan gengive uden voldsom forvrængning, er meget lille. Det stiller igen ret store krav til den, der forestår indspilning. Taleren, sangeren eller musikeren skal have instruktion om at holde et jævnt lydniveau. Hvor dette er umuligt, f.ex for en sanger, der uvilkårligt laver toptoner meget kraftige, kan instruktion om at dreje væk fra tragten eller træde lidt tilbage gøre hele forskellen mellem en vellykket og en helt håbløs optagelse.

Afspilning af valserne i dag sker med en archeofon
Når vi i dag skal afspille de gamle valser, bruger vi ikke en af samtidens fonografer, men en maskine der giver mulighed for at opspænde valser af forskellige diametre. På Statsbiblioteket blev afspilningen/ digitaliseringen foretaget på en såkaldt ”archeofon” udviklet af den franske ingeniør Henri Chamoux i 1998. Man må huske på, at da fonograferne kom frem, var der ingen standarder, og forskellige fabrikater kunne være baseret på valser af vidt forskellige diametre, ligesom omdrejningshastigheden også kunne variere. Vi anvender heller ikke i dag en nål koblet til en membran ved aftastningen. RubensamlingDet ville i mange tilfælde være ødelæggende for valserne.

Valserne bliver i dag aftastet med en pick-up, som vi kender fra grammofonen. Kun kobles den til dette formål således, at den bliver følsom for lodrette bevægelser i modsætning til den kobling, der anvendes ved afspilning af grammofonplader, hvor bevægelserne er horisontale. Nåletrykket afpasses Rubensamlingsåledes, at nålen forbliver i rillen og følger bevægelserne og altså ikke kastes af i kraftige passager, men holdes så lavt at beskadigelse af rillens bund udelukkes. Nålen er cylindrisk og enden udformet som en halvkugle, og nåle af forskellige diametre anvendes til tilsvarende rillebredder. Figur 3 viser udformningen af en sådan nål. Figur 4 viser en voksvalse på en archefon, hvor man tydeligt ser rillerne på valsen.

Efterbehandling og støjreduktion
Når lyden på valsen findes i digital form, er der typisk to spørgsmål, der trænger sig på:

  1. Med hvilken hastighed skal resultatet høres?
  2. Er der mulighed for at skille nyttesignalet fra støjen?

Adskillige af især sangoptagelserne i Rubensamlingen viser kraftig overstyring og deraf følgende forvrængning af toptoner. Måden at løse det på er ved manuelt at gå ind hvert sted og dæmpe disse toner. Dette kan ofte afstedkomme store forbedringer, fordi det mellemliggende uforvrængede materiale så kan gøres kraftigere.

Hastigheden af optagelserne volder ofte problemer. Jo højere omdrejningstal valsen kører med, jo højere bliver tonehøjden. Når vi ikke kender de stemmer, der taler, er vi på Herrens mark. I Rubensamlingen er der dog forskellige fyrtårne, der kan give nogle fingerpeg. F. ex. er der en valse, hvor Fini Henriques spiller et stykke af Johan Svendsens romance. Det er vanskeligt at tro, at han ikke spiller den i originaltonearten. Med udgangspunkter som dette kan vi verificere hastigheden af en del valser. Indtil videre synes hastigheden af Rubenvalserne at være nogenlunde konstant, men der er valser, der falder noget ved siden af. For god ordens skyld må vi ikke glemme at tage højde for, at kammertonen for hundrede år siden ikke var 442 Hz – undertiden endnu højere – som den er nu, men snarere lå omkring 435Hz

Herefter vender vi os mod støjen, der for de fleste valser i samlingen er et altoverskyggende problem. Der findes forskellige firmaer, der har specialiseret sig i ”rensning” af gamle optagelser. Blandt de kendteste og mest succesfulde er CEDAR (Computer Enhanced Digital Audio Restoration) i England. 

Når man arbejder med støjreduktion, inddeler man støj i mindst 3 grupper:

  1. Clicks
    For det  første de såkaldte ”clicks.” Disse dannes, når der f. ex er en revne i eller en ridse på en valse.  Clicks er af meget kort varighed, og det er enkelt for støjrensningssystemet at lokalisere dem og erstatte dem med en interpolation af de svingninger, som er før og efter click´et. Dette er en simpel og nem proces, der er overordentlig effektiv og uden bivirkning, hvis det bliver gjort rigtigt. En ridset eller revnet valse bliver mange gange lettere at forstå, når clicks er fjernet.
  2. Crackles
    Næste støjgruppe kaldes ”Crackles”. Disse kan bedst beskrives som små ”korn” i lyden. Støjrensningssystemet kan justeres til forskellig følsomhed for crackles, og med den rigtige justering kan systemet i en del tilfælde øge forståeligheden. Der kan være bivirkninger, hvis man forsøger at presse mere ud af processen end den egentlig kan yde. Decrackling er ikke egentlig vanskelig at foretage, når man blot er på vagt overfor bivirkninger i form af deformering af konsonanter etc.
  3. Baggrundsstøj
    Den tredje type af støj, og langt den sværeste at håndtere, er den kogende og brusende baggrundsstøj. Måske er ordet baggrund dårligt valgt, for nyttesignalet, som vi er interesserede i, fornemmes ofte ikke foran, men bagved støjen. Den såkaldte “de-hisser” fra CEDAR giver med sine mange parametre vide muligheder for indstillinger, der definerer dens arbejdpunkter. Det ligger langt ud over rammerne for denne artikel at beskrive dem bare summarisk.

Når alt kommer til alt fungerer processen bedre jo bedre udgangsmaterialet er. Det skal forstås således, at jo mindre støj der er i forhold til nyttesignalet, desto mere fuldstændigt og bivirkningsløst kan den elimineres.

Imidlertid er det en kendsgerning, at mange valser er behæftet med støj, der ofte langt overstiger nyttesignalet. Systemet er ikke magtesløst her, men resultaterne er langtfra altid tilfredsstillende. Processen er også tidsrøvende, fordi indstillingen af arbejdspunkterne kræver mange forsøg, og tit ændres forholdene i løbet af den tid en enkelte valse varer.

De bedste af valserne kan blive forbavsende tilfredsstillende, ja næsten imponerende at lytte til, især sådanne med musik eller sang. Men de mest problematiske er taleoptagelserne, der kun i meget ringe omfang kan forbedres.

Valsernes fremtid
Valsernes tilstand bliver kun dårligere og dårligere. I midten af 1930erne foretog Hegermann-Lindenkrone nogle overførsler af Rubensamlingens valser til 2 grammofonplader. Når man lytter til de plader, er det tydeligt, at tiden fra dengang til i dag ikke er gået sporløst hen over materialet.

En af problemerne, når man i dag vil høre lyden på fonografvalserne, er, at der er stor forskel på valsernes bevaringstilstand. De materialer, som valserne er lavet af, er organiske, og de bliver uvægerligt nedbrudt over tid. Hastigheden af denne nedbrydning er i stor udstrækning afhængig af opbevaringsforholdene. Udtørring kan medføre dannelsen af fine revner, og fugt kan medføre bakterie- og svampevækst. For det andet er mange valser indspillet under forhold, der langt fra var ideelle og af mennesker, der kun havde ringe erfaring med og forståelse for processen. 

Det er min overbevisning, at den moderne overførselsteknik med pick-up og en til formålet egnet specialnål vanskeligt lader sig forbedre. Rillens bund kan aftastes med meget stor nøjagtighed. Til gengæld er der nok basis for at antage, at fremtidige sorteringsmetoder, Skidt/Kanel, vil bringe forbedringer. Så det står for mig klart, at det er nu overførslerne skal ske. Vi kan så prøve at efterbehandle dem, så godt vi nu kan. Kommende tiders teknologiske fremskridt kan så måske i tidens fylde muligvis komme længere med materialet, end vi kan i dag.

Givet er det, at en lang række af de bevarede valser er unikke kilder til forståelse af teatertradition, musikalsk opførelsespraksis og talesprogets udvikling. Mange grene indenfor humaniora vil kunne profitere af et så enestående materiale. Det er derfor at håbe, at adgang til indspilningerne fra samlingens valser kan etableres inden for en overskuelig tidshorisont.

Links
Læs mere om fonografen (eksternt link)

Skriv et svar

Udfyld dine oplysninger nedenfor eller klik på et ikon for at logge ind:

WordPress.com Logo

Du kommenterer med din WordPress.com konto. Log Out / Skift )

Twitter picture

Du kommenterer med din Twitter konto. Log Out / Skift )

Facebook photo

Du kommenterer med din Facebook konto. Log Out / Skift )

Google+ photo

Du kommenterer med din Google+ konto. Log Out / Skift )

Connecting to %s

%d bloggers like this: