Маркос Санчес - Поистине светлая идея. Эдисон. Электрическое освещение

Гельмгольц изготовил прибор для анализа сочетания тонов, составляющих естественные сложные звуки. «Резонатор Гельмгольца» представлял собой устройство для акустического поглощения, которое устраняло широкий ряд частот, позволяя услышать отдельно звук определенной частоты. Резонатор состоял из ряда пустых шаров различного размера, которые сначала изготовляли из стекла, а затем из меди, с двумя горлышками: перед одним из них помещали источник звука, а рядом с другим находился слушатель. Каждая сфера, или полость, выделяла одну конкретную частоту, так что весь прибор целиком позволял изучать отдельно разные частоты, составляющие звук. То же явление можно наблюдать, дуя перпендикулярно горлышку бутылки: звук входящего в бутылку воздуха составлен из широкого ряда частот, но резонирует она, издавая звук одной конкретной частоты, который тем ниже, чем больше объем бутылки.

Затем немецкий исследователь сделал следующий шаг: он изобрел машину, производящую эффект, обратный резонатору. «Синтезатор Гельмгольца» (см. рисунок 1) создавал сложные звуки, напоминавшие разные музыкальные инструменты или человеческий голос. Он состоял из ряда камертонов, располагающихся соответственно своим частотам. У каждого из камертонов имелся резонатор в виде барабана с регулируемым отверстием. Два электромагнита заставляли колебаться каждый камертон соответственно компонентам имитируемого звука. Эту конструкцию можно считать первым электронным синтезатором в истории. Фактически сам термин «синтезатор» был введен Гельмгольцем, который назвал так свое устройство, потому что с его помощью происходил синтез ряда простых звуков в один сложный, в то время как его резонаторы осуществляли анализ — разделение звука.

Большинство своих акустических экспериментов Гельмгольц провел между 1855 и 1858 годами. В 1857 году он представил большую часть своей работы на конференции в Боннском университете. В ней участвовал и молодой Иоганн Филипп Рейс, на которого доклад Гельмгольца произвел глубокое впечатление, после чего он решил посвятить себя исследованиям в данной области. Гельмгольц полностью не публиковал результаты своих долголетних изысканий вплоть до 1863 года. Он сделал это в книге, которая называлась «Учение о слуховых ощущениях как физиологическая основа для теории музыки», оказавшей огромное влияние на музыковедение и последующие акустические исследования.

Пока Гельмгольц занимался своими опытами, во Франции рождалось первое устройство, способное регистрировать звук: фоноавтограф. Оно не записывало звуки в современном смысле этого слова, однако делало их видимыми, рисуя их. Основой служила зачерненная бумага, которая, естественно, затем не могла воспроизвести звук. Изобретатель прибора, француз Эдуард Леон Скотт де Мартинвилль (1817-1879), запатентовал его в 1857 году с намерением повторить со звуком результат (и успех), достигнутый несколько ранее с фотографией. Однако его творение не нашло пути на рынок развлечений, но было оценено как лабораторный прибор, облегчающий акустические исследования: его использовали для определения частоты и музыкального тона, а также для изучения свойств звуковых колебаний.

РИС. 1

РИС. 2

Схема фоноавтографа. ВС: раструб, открытый со стороны С. с: металлическое кольцо с мембраной и стилусом bи срегулятором контакта а. d: рукоятка для вращения цилиндра ( А), вокруг которого обернута зачерненная сажей бумага.

Чтобы разработать свой прибор (см. рисунок 2), Скотт де Мартинвилль стал изучать механические средства записи голоса и заинтересовался анатомией человеческих органов слуха. Взяв за образец работу человеческого уха, он заменил барабанную перепонку эластичной мембраной, а слуховые косточки — набором рычагов, двигающих специальный стилос. Звуковые волны собирались воронкой и направлялись на мембрану, колебания которой фиксировались стилосом на поверхности покрытой сажей бумаги, обернутой вокруг вращающегося рукояткой цилиндра.

И только после появления фонографа стало понятно, что рисунки, сделанные фоноавтографом, действительно представляют собой изображения звуковых волн, которые, если иметь соответственную аппаратуру, можно снова превратить в звук. В 2008 году группа историков оцифровала эти самые старые «фоноавтограммы» и смогла воспроизвести их. Таким образом, французская народная песенка А и clair de la lune («В свете луны»), спетая некоей девушкой 9 апреля 1860 года, за 17 лет до первой звукозаписи Эдисона, теперь является самой старой известной записью человеческого голоса.

Звуковая волна представляет собой механическую волну продольного типа, в которой колебания частиц среды происходят в направлении распространения волны. Она распространяется в упругой и непрерывной среде, такой как воздух, создавая местную разницу в давлениях и плотности, и имеет сферическую периодическую или полупериодическую форму. Изменения давления, влажности или температуры среды приводят к смещению составляющих ее молекул, так что каждая молекула передает колебания соседним с ней, вызывая по цепочке их смещение. Поэтому звуковые волны для распространения нуждаются в материальной среде, такой как воздух, вода или твердое тело, поскольку именно такая среда производит и поддерживает распространение звуковых волн вместе с областями сжатия и расширения среды, вызванными соответственно концентрацией или рассеянием частиц, которые составляют среду. Следовательно, быстрее всего звуковые волны распространяются в твердых телах, и медленнее всего — в воздухе, и естественно, они не могут распространяться в вакууме. Это распространение движения молекул среды производит в слуховых органах человека ощущение, которое называют звуком. Известно, что человеческий слух может воспринимать звуковые волны с частотами от 20 до 20000 Гц. Частотой волны называется количество колебаний в единицу времени. Единица измерения частоты в Международной системе единиц — 1 герц (Гц).

Хотя Эдисон был захвачен работой над телефоном, он раз за разом возвращался к идее записи и воспроизведения звука.

РИС. 3