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1874 __ Transmission of human speech — Ear Phonautograph & Harp Apparatus
Alexander Graham Bell (1847-1922)
Comment : By 1874 Graham Bell was working on a method to transmit human speech via wire, using a concept he called "undulating current." By June 2nd, Bell's undulating current theory was proven when he heard the sound of a vibrating spring transmitted over the wires of his harmonic telegraph. The very next day, he and Thomas A. Watson tested their first telephone. It transmitted audible but not intelligible speech sounds. ("Early History & Great Fervor”, Telecom History Timeline - Webb & Associates, Independent Telecommunications Consultants, Canton MA)While on vacation in 1874, Bell constructed an "ear phonoautogaph" using a hay reed and the ear bones from a dead man mounted on a wooden frame. Sounds delivered to the ear bones caused the hay reed to trace the shape of the sound waves on a smoked glass. Using his previous knowledge of electricity, speaking machines, and pitch, Bell was inspired to conclude that the smoked glass could be rolled back and forth beneath the hay reed. This also led Bell to conclude that sound could be translated into visible waves, from which the theorized that vibrations of a reed could be transformed into an undulating electrical current and reproduced as sound. The undulating current was crucial to his later development of the telephone. Bell initially conceived of a device made of a plurality of reeds extending over a magnet. As the reeds responded to one's voice, they would ultimately vibrate in the direction of and then away from the magnet, creating the undulating current. This "harp apparatus", as Bell himself called it, did not resemble the telephone that he ultimately developed. [...] Bell used this mental model to develop the postulate that undulating waves traced into the smoked glass in his phonautograph could be transformed inti undulating electric current, and then be reproduced as sound. This use of undulating current was different than the intermittent current used in telegraphy to produce dots and dashes. Bell also discovered that by combining undulating currents, the result would be a different sine curve produced for every combination of sounds, allowing discrimination among different messages. His future father-in-law, Gardiner Hubbard, who was his primary backer, urged Bell to direct hi efforts towards the multiple telegraph, and forget tryning to produce a "speaking" telegraph. (Howard B. Rockman)In the summer of 1874, Bell sketched a device consisting of a series of steel reeds over a single electromagnet. Like the strings of a piano, these reeds would reproduce musical tones. When one spoke a vowel into the transmitting harp, Bell visualized how a combination of reeds representing the fundamental tone and its overtones would vibrate and this exact combination would be transmitted to the other side, reproducing the vowel sound. This principle had been clearly established by the Helmholtz device which was Bell's original mental model; in this case, however, the single interrupting fork and series of separate resonators were replaced by a series of reeds combining to induce a current in a single electromagnet. Bell knew he could never build such a device, owing in part to the multiplicity of reeds that would be required, but it served as a new mental model for a universal transceiver -- this harp apparatus could transmit and receive speech, musical tones, or any other pattern of sounds. (Michael E. Gorman)
French comment : Soit le « phonautographe à oreille » [ear phonautograph], une machine inventée par Alexander Graham Bell et Clarence Blake en 1874. Elle consistait en une oreille humaine prélevée sur un cadavre et connectée d’un côté à une embouchure, de l’autre à un stylet posé à la verticale sur une vitre fumée. Lorsque quelqu’un parlait dans l’embouchure, le tympan de l’oreille vibrait et le stylet inscrivait ces vibrations sur la vitre. La voix était ainsi transcrite en l’absence de tout agent humain et de toute convention d’écriture. L’engin était destiné à éduquer les sourds, mais sa survie fut presque aussi brève que celle du fragment de chair qu’il utilisait. Il constitue toutefois l’exemple, abouti mais d’une inquiétante étrangeté,d’un projet poursuivi pendant des décennies par des chercheurs divers : celui d’une écriture automatique du son. Le tympan humain de ce phonautographe en fait une curiosité, mais, dès qu’il s’agit de son, le principe de la membrane en vibration est omniprésent. (Esteban Buch, “Le passé audible : des humains, des machines et des sons, à propos de Jonathan Sterne, “The Audible Past: Cultural Origins of Sound Reproduction”, In RiLi, “Revue Internationale des Livres & des Idées” Numéro 2, novembre-déce)« De 1873 jusqu’au début de 1876, j’habitais Salem dans le Massachusetts, et, chaque jour, je me rendais à Boston pour mon travail. Je passais alors mes vacances d’été au Canada, à Brantford, chez mes parents. C’est pourquoi ces trois lieux – Salem, Boston et Brantford – sont liés aux débuts du téléphone. Boston est, par excellence, la patrie du téléphone car c’est là que tout le système a été réalisé et là que se sont déroulées les expériences décisives. Mais c’est à Brantford que je réfléchissais, pendant mes vacances d’été, que je faisais le point sur l’ensemble des expérimentations menées à Boston et que je dressais des plans pour l’avenir. Généralement je partais pour Brantford vers la mi-juillet, j’y restais tout l’été et je rentrais à Boston le 1er octobre. C’est ainsi que, durant l’été 1874, pendant mon séjour dans la maison de mon père à Brantford, Ontario, en réfléchissant et en discutant avec celui-ci des nombreuses expériences faites à Boston sur la reproduction des sons musicaux à l’aide de l’électricité, en vue d’améliorer le télégraphe, j’entrevis l’idée du téléphone à membrane. On peut dire que le concept du téléphone a vu le jour à Brantford pendant cet été 1874. […] C’était encore une vision très théorique, très audacieuse si je puis dire, fondée sur l’intuition que les vibrations de la voix pouvaient générer des impulsions électriques équivalentes aux ondes sonores de l’atmosphère et produire un résultat audible une fois arrivées à destination. A dire vrai, en praticien, je n’y croyais pas vraiment ; mais en théoricien, je “voyais” le “téléphone parlant” et je savais que, théoriquement, nous avions les moyens de transmettre la parole entre des lieux éloignés. Mais que nous puissions produire les impulsions électriques nécessaires par la seule puissance de la voix, cela me semblait vraiment trop beau pour être vrai. Aussi, à mon retour à Boston, en octobre 1874 et pendant l’hiver puis le printemps 1875, au lieu de mettre au point le dispositif et de le tester, j’essayais d’inventer des méthodes pour amplifier la force des ondulations électriques produites. Je travaillais sur la variation des niveaux sonores. […] De l’été 1874 jusqu’au 2 juin 1875, les progrès du téléphone ont été retardés car l'on croyait que les impulsions électromagnétiques ne seraient pas suffisantes en elles-mêmes et nécessiteraient de recourir à une batterie. Puis vint la découverte, dont vous connaissez tous l’histoire probablement [Bell fait ici allusion au moment où, alors qu’il procède à la mise au point d’un système de télégraphie harmonique, il découvre par hasard à la suite d’un incident technique qu’un fil électrique restitue le son correspondant à la vibration d’une languette de métal], un courant électromagnétique pouvait par lui-même transmettre des sons complexes à un poste de réception, et vous vous rappelez sans doute […] ce jour mémorable du 2 juin 1875. A partir de ce moment, toutes les difficultés sur le chemin menant à la réalisation concrète du téléphone s’applanirent et les ordres furent donnés pour construire un prototype du téléphone à membrane conçu à Brantfort en 1874. Il fut testé pour la première fois vers fin juin, ou début juillet, 1875. Et je me souviens très bien de ces expérimentations. Nous disposions d’un seul téléphone à membrane et le récepteur était un de ces vieux cornets acoustiques. Il fallait le porter à l’oreille. Vous deviez coller l’induit contre l’oreille pour amortir les vibrations. J’écoutais pendant que Thomas A. Watson, mon assistant, posté en bas de l’immeuble de Charles Williams Jr.’s, au 109, Court Street, s’époumonait à l’autre extrémité du téléphone, puis nous échangions nos places et nos appareils. Je dois vous avouer que je n’entendais absolument rien. Un jour, Mr Watson descendit pour écouter, et je montais pour parler, et tandis que je parlais Mr Watson remonta en courant les escaliers, tout excité, et il me dit “Mr Bell, j’ai entendu votre voix très distinctement, j’ai même compris ce que vous disiez”. [...] ». (Extrait de la communication faite par Alexander Graham Bell, le 2 novembre 1911, à Boston, au premier congrès de la Telephone Pioneers’ Association, traduction DF du texte original en anglais, “The pre-commercial period of telephone”, disponible s)
Source : Rockman, Howard B. (2004), “Intellectual property law for engineers and scientists”, Wiley-IEEE, pp. 104-105.
Urls : http://css.psu.edu/news/nlfa98/slice.html (last visited ) http://members.lycos.co.uk/MikePenney/titlepage.htm (last visited ) http://www2.iath.virginia.edu/albell/hasm.2.html (last visited ) http://www.ladocumentationfrancaise.fr/revues-collections/documentation-photographique/complements/8046/grahambell.shtml (last visited )

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