21 julio, 201718 julio, 2017

Ignacio Mártil
Catedrático de Electrónica de la Universidad Complutense de Madrid y miembro de la Real Sociedad Española de Física

Hoy en día, la forma habitual de escuchar música es mediante un smartphone, a través de descargas desde Internet, en un equipo reproductor de CD’s o con un dispositivo MP4, estos dos últimos procedimientos, en franco retroceso. Pero antes de la década de los años 80 del siglo pasado, la música se escuchaba de manera casi exclusiva (con la salvedad del casette) en los tocadiscos, dispositivos en los que no era posible cambiar rápidamente de un tema a otro, parar, etc. En su lugar, se elegía un álbum y se disfrutaba durante unos 30 minutos de música; después se le daba la vuelta o se ponía otro disco en el plato. Todo era mucho más pausado que la forma en la que se escucha la música hoy.

Desde que se inventó el fonógrafo en 1877 hasta que el disco de vinilo fue gradualmente reemplazado casi 100 años después por otros medios de reproducción de la música, la tecnología utilizada para reproducir sonidos grabados apenas evolucionó. Y hoy, los discos de vinilo y los tocadiscos están viviendo una segunda juventud, haciendo honor al título de este artículo, en el que describiré la historia de la grabación del sonido desde su invención, así como los principios de funcionamiento del disco de vinilo.

1. Los orígenes del disco de vinilo

En 1881, Thomas A. Edison (1847-1931) creó un aparato capaz de transformar la energía acústica en mecánica: el fonógrafo, uno de los primeros aparatos inventados para el registro y reproducción del sonido. Tuvo algún precursor en Europa, ya que el físico francés Charles Cros (1842-1888) inventó en 1877 el paleófono, un dispositivo similar al concebido por Edison, aunque no alcanzó la fama del fonógrafo. La figura muestra una imagen del dispositivo y de su inventor:

El fonógrafo está constituido por un cilindro de metal recubierto por papel de estaño, sobre el cual se apoya una pequeña punta de acero colocada en el centro de una bocina, en el extremo de la que hay un diafragma. Al hablar por la bocina, la energía sonora de la voz hace vibrar al diafragma y transmite las vibraciones a la aguja. La aguja traza sobre el estaño un surco continuo helicoidal, que contiene todos los caracteres distintivos del sonido producido delante del diafragma: la intensidad se refleja en la profundidad del surco, el timbre en la forma del surco, etc.

El proceso de reproducción del sonido grabado es justamente el inverso, es decir, las grabaciones del cilindro, puesto en movimiento de la forma adecuada una vez terminado el registro, inducen vibraciones sobre la aguja que, a su vez, las transmite al diafragma, reproduciendo el sonido registrado. En el siguiente vídeo se puede ver como se realizan ambos procesos de grabación y reproducción:

Edison presentó su invención en 1877 y lo patentó a comienzos de 1878. El sonido era malo y cada grabación podía reproducirse con fidelidad muy pocas veces, ya que el papel de estaño se deterioraba irreversiblemente una vez que la aguja lo surcaba. Además, era prácticamente imposible duplicar exactamente los cilindros, con lo que cada grabación era única y por lo tanto, imposible de comercializar masivamente.

Pocos años después, en 1887, el inventor alemán Emile Berliner (1851-1929) ideó un sistema de grabación que podía ser usado repetidas veces, que se conoce desde entonces como gramófono. Cambió el cilindro que empleaba el fonógrafo por un disco plano, primero de caucho duro, luego de zinc y más tarde de plástico. El principio de funcionamiento era muy similar al del fonógrafo: los sonidos eran grabados en ranuras onduladas y "leídos" por una aguja, que transmitía el patrón de vibraciones a un diafragma, el cual reproducía entonces los sonidos originales.

El dispositivo original de Berliner solo reproducía los discos, el proceso de grabación debía hacerse en otro equipo preparado para ello, mediante un procedimiento muy similar al de grabación del disco de vinilo que describiré más adelante, facilitando el proceso de realización de copias de la grabación original, que además se realizaba a costes bajos. Fue el dispositivo más común para reproducir sonido grabado desde la década de 1890 hasta mediados de la década de 1950, cuando apareció el disco de vinilo y su equipo reproductor, el popular "tocadiscos".

Izquierda: Berliner con su invento. Centro: una copia fiel del gramófono original. Derecha: un gramófono de los años 30 del siglo XX.

Berliner fundó su propia compañía para producir masivamente sus discos, así como el gramófono para tocarlos. Para promover sus ventas, convenció a varios artistas famosos para que grabaran su música usando su sistema. Uno de los primeros en firmar contrato con la compañía de Berliner fue Enrico Carusso, el célebre cantante de ópera italiano.

2. El disco de vinilo: principio de funcionamiento

En 1948 apareció el disco de microsurcos, popularmente conocido como disco de vinilo, que en las dos décadas siguientes se generalizaría masivamente y pondría al alcance de todo el mundo la música grabada. En esencia, el principio de funcionamiento de los reproductores de discos de vinilo, los "tocadiscos", es muy similar al del gramófono. La principal diferencia entre ambos métodos se encuentra en los procedimientos de grabación y reproducción del sonido. En efecto, el fonógrafo y el gramófono eran dispositivos mecánico-acústicos, mientras que el tocadiscos es electrónico. Esto hace que los microsurcos del disco de vinilo sean mucho más pequeños que los de los discos de los gramófonos y por consiguiente, de las agujas de los equipos reproductores, mucho más gruesa en el gramófono.

     2.1. Reproduciendo un disco de vinilo

La aguja es un componente esencial del reproductor de discos de vinilo. Está hecha generalmente de una punta de diamante con forma cónica y se mantiene suspendida por una lámina delgada flexible de metal. La aguja se encarga de seguir las grutas del vinilo conforme el disco gira. Está situada en el extremo del brazo del tocadiscos. Al comenzar la reproducción, la aguja se sitúa en la parte exterior del disco y va siguiendo la espiral que contiene la grabación.

El movimiento de la aguja se realiza en todo momento a través de los microsurcos, grabadas en el disco de vinilo y se mueve siguiendo las ondulaciones verticales y laterales que presentan éstas. Ese movimiento mecánico es convertido a continuación en señales eléctricas por los circuitos electrónicos que incorpora el reproductor. Después, las señales son amplificadas y convertidas de nuevo en movimientos mecánicos por el altavoz, que produce ondas sonoras que llegan al oído a través del aire:

Izquierda: imagen tomada mediante microscopía electrónica de barrido de la aguja de un tocadiscos recorriendo los microsurcos de un disco de vinilo durante su reproducción, la imagen tiene 80 aumentos. Derecha: plato de un equipo reproductor moderno

Con pequeñas diferencias entre el gramófono y el tocadiscos, este ha sido el sistema dominante durante casi un siglo para escuchar música, discursos, lecciones, etc. Los cambios han afectado al diseño, pero no al concepto, que desde Edison hasta el CD sufrió pocas modificaciones. En el siguiente vídeo se puede ver como circula la aguja de un tocadiscos por uno de los surcos del vinilo mientras se está reproduciendo:

2.2. Grabando un disco de vinilo

El proceso de grabación de un disco de vinilo es similar al ideado por Edison con el fonógrafo, descrito al comienzo de este artículo. La figura ilustra la secuencia completa:

Secuencia de grabación de un disco de vinilo, especificando todos los pasos

El primer paso consiste en hacer una grabación maestra (master recording) en un estudio de grabación para obtener un sonido de calidad óptima. A continuación, se transfiere la grabación a un disco de aluminio sobre el que se ha colocado una capa de laca de nitrocelulosa, que es un material plástico; esta copia se denomina copia maestra [paso (a) en la figura]. Después, se lleva a una máquina donde se transfiere la grabación original a la superficie lacada mediante la impresión en ésta de un micro surco espiral con la ayuda de una punta de diamante o zafiro, el procedimiento es muy similar al descrito previamente para el fonógrafo. Esta copia hecha en la copia maestra es un molde que actuará como patrón para producir todas las copias que se deseen hacer en discos de vinilo de la grabación original. El ancho de las pistas de un disco de vinilo es de alrededor de 125 µm.

Después, la copia maestra ya grabada se recubre con un metal, generalmente una aleación de plata y níquel, para producir una copia maestra en metal [paso (b)]. Cuando la capa metálica se separa de la laca, el disco metálico resultante (master) tiene crestas en lugar de ranuras. Esta copia maestra de metal, que es algo así como el negativo de la grabación original, se denomina disco matriz o disco estampador y servirá para grabar las copias que se deseen en vinilo. Esta copia maestra permite hacer del orden de 2.000 copias en vinilo, pero no más, ya que las crestas se van degradando en cada impresión de un nuevo vinilo. Si se desean hacer más copias, la copia maestra se utiliza para crear hasta 10-12 nuevas copias "madre" [esa copia tiene grutas, paso (c)], que se utilizan para producir otras tantas copias "hijo" o "esclavo" [ahora, de nuevo con crestas, paso (d)] que se utilizan finalmente para grabar nuevos vinilos.

Los discos matrices con las dos caras estampadas en el metal se colocan en una prensa hidráulica, y el vinilo se intercala entre ellas [paso (e), el último]. El vinilo se calienta a 330 ºC para ablandarlo y facilitar el proceso de estampación al presionar la copia maestra metálica sobre ambas caras del vinilo. Tras el proceso de estampado, el disco ya grabado se endurece usando agua fría. El siguiente vídeo recoge la secuencia completa de fabricación del disco de vinilo:

2.3. La crisis y el renacimiento del vinilo

Hacia mediados de la década de los 80 el disco de vinilo fue desplazado por el CD (Compact Disc), de menor tamaño y mayor duración. Todas las compañías discográficas comenzaron a editar su música en CD. A pesar que el CD se ha impuesto sobre el disco de vinilo, éste se sigue editando en pequeñas cantidades y se utiliza tanto por los disc jockeys como por los incondicionales del sonido que emiten los vinilos. De hecho, el vinilo está regresando, después de muchos años en que se pensaba que este formato había desaparecido y muchos fabricantes están relanzando sus catálogos, aunque está por ver que este renacimiento llegue a generalizarse.

3. La influencia cultural del disco de vinilo

La invención del tocadiscos es considerada por muchos como una de las influencias más significativas en la música y la cultura. Entre otros efectos sociales decisivos, la música grabada ayudó a paliar –al menos en parte– la brecha racial entre blancos y negros en los Estados Unidos. Las grabaciones de música interpretada por artistas negros crecieron en popularidad; de hecho, hubo un sello discográfico muy famoso, Tamla-Motown, que universalizó la música de estos artistas durante varias décadas.

Los años 60 y 70 del siglo XX pueden considerarse la época dorada del vinilo y aunque la forma en la que se escucha música ha evolucionado en los últimos 30 años, el tocadiscos y el vinilo se pueden considerar como los verdaderos pioneros, los principales responsables de la generalización de la música grabada.

Nunca olvidaré el sonido de mi primer vinilo: "Cosmo’s Factory" (1970) de los inolvidables Creedence Clearwater Revival.