Punktem wyjścia artykułu są rozważania na temat ścieżki dźwiękowej do filmu Koreyoshi Kurahary Antarctica. Refleksje związane z ulubioną muzyką prowadzą do pytania, jak zużywa się zapis na płycie gramofonowej. Autor przedstawia sposób działania skaningowego mikroskopu elektronowego, umożliwiającego ogląd płyty w dużym powiększeniu, a także objaśnia, w jaki sposób powstaje dźwięk. Omawia także materiały, z jakich wykonuje się płyty gramofonowe, i analizuje korelacje pomiędzy uszkodzeniami a jakością odtwarzania. Każdy z nas ma swoją ulubioną muzykę. Ja mam jej wiele i lubię kolekcjonować ją na płytach gramofonowych. To moje hobby od czterdziestu lat. Proszę, przeczytajcie krótki tekst o jednej z nich. Będzie to punkt wyjścia do dalszych rozważań.
Tak! Z tej płyty bije mróz, białe oblicze Antarktyki, jakaś tajemna moc tego lodowego pustkowia. Po raz pierwszy usłyszałem ją w radiowej Trójce, w audycji Jerzego Kordowicza – nic szczególnego, prawda? Taką historyjkę może opowiedzieć wielu z was – o jakiejś piosence, płycie usłyszanej w radiu, w Trójce, która coś w waszym życiu zmieniła… ale ja ją opowiem mimo wszystko! Bo jest moja, bo jak wiele takich wydarzeń zmieniła moje muzyczne życie – i nie tylko muzyczne. Pamiętam, że płyta ta była na pierwszym miejscu zestawienia najlepszych płyt z muzyką elektroniczną, ułożonego przez słuchaczy Trójki. Był rok 1987, może 1988. Miałem 14, może 15 lat. Muzykę chłonąłem jak gąbka wodę. Wtedy mój umysł otworzył się na zawsze na piękno muzyki. Z innymi rzeczami było gorzej – umysł skutecznie zamykał się na wiele rzeczy i nie chciał się otworzyć. Do dziś niektóre jego części są zamknięte na siedem spustów i nie wiem, czy je kiedykolwiek otworzę – pożyjemy, zobaczymy. Do dziś również mam zamknięte oczy podczas słuchania Antarktyki. Wtedy to, prawie cztery dekady temu, po raz pierwszy w swoim życiu doznałem uczucia, że muzyką można malować obrazy – wystarczy tylko zamknąć powieki. Potem zdarzało mi się to mnóstwo razy. Przy słuchaniu muzyki zawsze widzę obrazy oczami wyobraźni.
Antarctica to ścieżka dźwiękowa do filmu Japończyka Koreyoshi Kurahary. Portal FilmMusic.pl tak streszcza fabułę filmu, którego, niestety, nie widziałem i chyba nie chcę zobaczyć – wystarczy mi muzyka i zamknięte oczy.
Antarktyka opowiada o autentycznej historii grupy badaczy biorących udział w ekspedycji na biegun południowy. Niestety, zbliżające się pogorszenie warunków pogodowych zmusza ich do pośpiesznego opuszczenia stacji badawczej i zarazem Antarktyki. Zorganizowany transport nie przewidywał miejsca dla psów zaprzęgowych, które musiały zostać pozostawione na pastwę losu na tym surowym i nieprzyjaznym kontynencie. Od tego momentu akcja toczy się równolegle w dwóch miejscach: w Japonii – gdzie obserwujemy życie naukowców dręczonych wyrzutami sumienia, oraz w Antarktyce – gdzie widzimy zwierzęta walczące o przetrwanie. Dość prosta z samego założenia, ale jednocześnie przejmująca historia była także dogodną okazją do ukazania tego niezwykłego miejsca i specyfiki życia na nim.
Vangelis to muzyczny geniusz! Nagrywał swoje płyty właściwie w jednym podejściu, rzadko kiedy dokonując poprawek. Tak było pewnie z muzyką do Antarktyki. Usiadł przy swoich instrumentach, zamknął oczy i zagrał. Przelał całego siebie na taśmę magnetofonową – wtedy nie nagrywało się jeszcze cyfrowo. Urodził swoje kolejne muzyczne dziecko i spełnił się po raz kolejny jako kompozytor. Też bym tak chciał – wyrzucić wszystko, co siedzi w człowieku, na zewnątrz. Jakie to musi być wspaniałe uczucie! Wspaniałe jest także to, jak muzyką opisał klimat panujący w Arktyce: bezkresną przestrzeń, pustkę, biel, mróz. Tym razem nie mam zamkniętych oczu – piszę ten tekst, słuchając muzyki, tej muzyki. Jest ona tylko tłem do rozterek japońskich naukowców, obrazem, na którym toczy się akcja filmu – genialnym obrazem. Może ona żyć własnym życiem, bez filmu. To bardzo dobrze!
Rys. 1. Okładka płyty Vangelisa Antarctica
Okazało się, że i ja mogę opisać słowami to, co siedzi wewnątrz mnie. Uzewnętrzniłem się. Ten krótki tekst jest tego dowodem. Jestem szczęśliwy! To wspaniałe uczucie! Już wiem, jak czuł się Vangelis po skomponowaniu najzimniejszej płyty na świecie. W Londynie, gdzie mieści się jego studio nagraniowe Nemo, na pewno świeciło słońce i było bardzo zimno.
Przy pisaniu tej krótkiej recenzji jednej z wielu moich ulubionych płyt prześladowało mnie pytanie, na które chciałbym w tym tekście pokrótce odpowiedzieć: jak zużywa się muzyka zapisana na płycie gramofonowej?
W odpowiedzi na to pytanie pomocne będzie urządzenie badawcze, które pokaże nam w dużym powiększeniu obraz używanej płyty winylowej – skaningowy mikroskop elektronowy. W mikroskopach skaningowych wiązka elektronów bombarduje próbkę, skanując jej powierzchnię linia po linii. Pod wpływem wiązki elektronów próbka emituje różne sygnały (m.in. elektrony wtórne, elektrony wstecznie rozproszone, charakterystyczne promieniowanie rentgenowskie), które są rejestrowane za pomocą odpowiednich detektorów, a następnie przetwarzane na obraz próbki.
Rys. 2. Skaningowy mikroskop elektronowy Supra 25 firmy Zeiss
Aby odtworzyć dźwięk zapisany na płycie gramofonowej, potrzebny jest gramofon, którego najważniejszym elementem z naszego punktu widzenia jest igła. To jej ruch oraz związane z nim zjawisko tarcia i siła nacisku decydują o zużyciu płyty winylowej. Igła jest jedyną częścią gramofonu, która ma bezpośredni kontakt z płytą winylową.
Rys. 3. Widok igły ortofon 2M Bronze z końcówką diamentową o szlifie Fine Line – obraz ze skaningowego mikroskopu elektronowego:
a) powiększenie 200x, b) powiększenie 2500x
Ważne są także materiały, z których zrobiona jest igła oraz płyta – szafir lub diament oraz polichlorek winylu.
Szafir i diament to materiały o wyjątkowej twardości, które zużywają się dopiero po kilkuset godzinach odtwarzania płyt winylowych. Igły mają różne szlify, najczęściej sferyczny, eliptyczny lub – jak w przypadku igły użytej do badań – Fine Line. Ich kształt wpływa na sposób prowadzenia po płycie, a tym samym na jakość odtwarzanego dźwięku. Drgania igły przesuwającej się w rowku płyty winylowej przetwarzane są na impulsy elektryczne we wkładce, do której igła jest przymocowana. W ten sposób powstaje dźwięk.
Najpopularniejszym materiałem do produkcji płyt gramofonowych, niezastąpionym od końca lat 40. XX wieku, jest polichlorek winylu. Wcześniej do ich wyrobu stosowano inne materiały, m.in. szelak – odmianę żywicy naturalnej pozyskiwaną z wydzieliny owadów zwanych czerwcami – wraz z mieszanką wypełniaczy, takich jak talk, sadza czy włókna lniane lub bawełniane, by zwiększyć właściwości wytrzymałościowe. Jakość nagrania w dużej mierze zależała od stopnia rozdrobnienia masy. Szelak jest bardzo kruchy, a płyty z niego wykonane mają większe odległości między rowkami ze względu na ryzyko ich łatwego uszkodzenia, jeśli znajdowałyby się zbyt blisko siebie. Polichlorek winylu to polimer syntetyczny z grupy polimerów winylowych, otrzymywany w wyniku polimeryzacji chlorku winylu. Ma właściwości termoplastyczne, dzięki czemu może być przetwarzany na gorąco w procesie prasowania. Charakteryzuje się dużą wytrzymałością mechaniczną, niską odpornością na ścieranie oraz odpornością na działanie wielu niepolarnych rozpuszczalników, kwasów i zasad, a także olejów mineralnych. Te cechy, w połączeniu z mniejszą ziarnistością w porównaniu z szelakiem, przyczyniły się do jego zastosowania w produkcji płyt gramofonowych. Zastosowanie polichlorku winylu spowodowało również znaczne zmniejszenie szumu podczas odtwarzania i ograniczenie zużywania się igieł gramofonowych. Umożliwiło też zmniejszenie odległości między rowkami, dzięki czemu na jednej płycie można zmieścić do 40 minut muzyki. Do wad płyt wykonanych z PVC należy łatwość zarysowania powierzchni oraz podatność na elektryzowanie się, co powoduje przyciąganie kurzu.
Mamy zatem doskonały materiał na płytę gramofonową – polichlorek winylu – oraz idealne urządzenie, gramofon, który od końca XIX wieku dzięki Emilowi Berlinerowi służy nam w praktycznie niezmienionej formie konstrukcyjnej.
Jeżeli będziemy dbać o kondycję igły gramofonowej, jej optymalny nacisk oraz czystość powierzchni płyty, a także zminimalizujemy ryzyko zarysowań, będziemy mogli cieszyć się dobrą jakością dźwięku przez wiele odtworzeń – co najmniej kilkaset. Jak wygląda pod mikroskopem płyta winylowa odtwarzana około 300 razy?
Rys. 4. Płyta winylowa – widok pod kątem około 30 stopni,
powiększenie: a) 74x, b) 750x, c) 3500x, d) 5000x
Na rysunku 4 widzimy obrazy losowo wybranych obszarów płyty gramofonowej uzyskane za pomocą skaningowego mikroskopu elektronowego w różnych powiększeniach. Nie widać na nich wyraźnego zużycia, jedynie cząstki kurzu, które zaległy w rowkach. To one są odpowiedzialne za tzw. efekt smażenia na płytach. Jak temu zaradzić? Wystarczy płytę po prostu umyć w roztworze alkoholu izopropylowego.
Czy na płycie odtwarzanej kilkaset razy widać elementy jej zużycia spowodowane tarciem igły po powierzchni rowka, czyli zużycie trybologiczne? Niestety tak. Widać to na zdjęciach wybranych fragmentów płyty gramofonowej zebranych na rysunku 5. Zużycie widoczne na zdjęciach jako obszary poszarpane (szczególnie przy powiększeniach 2500 oraz 5000 razy) jest odpowiedzialne za obniżenie dynamiki i jakości odtwarzania – a tego właśnie najbardziej się obawiamy.
Rys. 5. Płyta winylowa – widok z góry,
powiększenie: a) 350x, b) 500x, c) 2500x, d) 5000x
Aby płyta Vangelisa Antarctica służyła mi jeszcze przez jakiś czas i wywoływała stuprocentowe zadowolenie z jej odsłuchu, powinienem o nią po prostu dbać – czyścić co jakiś czas oraz uważać, aby jej nie porysować. Dbać muszę także o igłę i jej odpowiedni, zalecany nacisk na płytę. Słuchanie muzyki z płyt winylowych wymaga pewnej uwagi, zatrzymania się na chwilę, celebracji. To bardzo dobre z punktu widzenia świata wokół nas, który pędzi jak szalony. Płyty powinniśmy słuchać tylko wtedy, kiedy mamy dla niej i dla siebie czas.
Elektronowy mikroskop skaningowy, umożliwiający uzyskiwanie bardzo dużych powiększeń (w naszym przypadku do 5000x), wykorzystuję między innymi do naukowej analizy przedmiotów związanych z moimi zainteresowaniami, na przykład płyt winylowych z ulubioną muzyką. Jest to fascynujące, kiedy możemy łączyć pracę zawodową ze swoimi pasjami.
Popatrzcie jeszcze raz na rysunek – czy obrazy z mikroskopu czasem nie przypominają struktur z naszego świata w makroskali? Zdjęcie to można zatytułować w następujący sposób: Czy to Wielki Kanion Kolorado? Nie, to Wielki Rowek Płyty Winylowej. Połączenie nauki i hobby jest pasjonujące!