Об Алане Дауэре Блюмлейне, крестном отце звукозаписи и стереозвука

Память человечества избирательна. Мы будем веками помнить тех, кто совершил жуткие преступления, люди не забудут удачливых бизнесменов типа Джобса и Гейтса, на лаврах славы десятилетиями будут почивать звезды шоу-бизнеса, а после смерти, как в случае Короля поп-музыки Майкла Джексона, их будут оплакивать по всей планете. Память человечества избирательна. Мы, временами, предаем забвению тех, кто на самом деле изменил ход истории, но не сделал на этом состояния, их вклад не был предан огласке, они не были обласканы мировыми издательствами и популярными журналами, о них молчали и молчат СМИ. Публике не интересны личности скромных ученых, но их влияние на нашу жизнь сложно переоценить. 

Сегодня я хотел бы рассказать вам о жизни и работе Алана Дауэра Блюмлейна, выдающегося ученого начала XX века. Родился Алан в 1903 году в Лондоне, в семье немецких евреев, эмигрировавших в Великобританию. Он получил хорошее образование и стал выдающимся инженером и схемотехником. Блюмлейн погиб в возрасте 38 лет в 1942 году, сев в бомбардировщик «Халифакс», который потерпел крушение под Херефордширом во время секретных испытаний созданного им авиационного наземного радара. Инженер мог бы переплюнуть самого Томаса Эддисона, известного не только как изобретатель, но и как держатель огромного количества ключевых патентов того времени, если бы прожил дольше и мог продолжить свою работу. Но обрести славу Алану было не суждено, а его имя может быть знакомо только тем, кто занимается звукозаписью.

Уже к 25 годам Алан стал ценным сотрудником британской компании Standard Telephones & Cables. Несколько изобретений Блюмлейна озолотили его нанимателей и, при желании, инженер мог получить пожизненное жалование и бездельничать остаток жизни. Но как это бывает с гениями, пытливость ума Блюмлейна не позволила ему остановиться на достигнутом. 

В феврале 1929 года инженер появился на пороге компании «Columbia Graphophone Company», более известной сейчас как Columbia Records, в поисках нового места работы. Патентное законодательство того времени требовало от CGC отчислять по ~1.5 пенса с каждой проданной грампластинки компании «Bell Laboratories», держателю патента на популярный тогда способ записи звука. В ходе своей работы Алан не только изобрел новый способ звукозаписи, избавивший Columbia Graphophone Company от выплат Bell Labs, но и решил проблему механического резонанса рекордера, предложив использовать электромеханическое демпфирование во время записи. Технология уже была не нова и применялась в акустическом телеграфе, позволяя передавать сообщения по одной линии на разных частотах, однако к звукозаписи и воспроизведению звука она ранее не применялась. Также Блюмлейну приписывают идею отказа от восковых мастер-дисков в пользу пластинок на основе ацетат-целлюлозы.

Но свой важнейший вклад Алан внес в ходе работы над стереозвуком и, собственно, его записью, являясь, фактически, крестным отцом современной теории стереофонического воспроизведения звука. Проблема воспроизведения стереозвука берет начало в принципах работы человеческого слуха. Сколько бы не было источников звука, человеческое ухо слышит их все без разбора. Именно по этой причине в начале ХХ века использовался только один динамик для того, чтобы не смешивать между собой звуковые потоки и не создавать какофонию. Алан пришел к выводу, что если в исходном сигнале исключить разницу во времени, оставив только лишь различия в уровне (интенсивности) каналов, можно получить качественное стерео-звучание. 

Перед изобретателем стояло две задачи: записать звук в стерео и воспроизвести его в стерео. Справа вы можете наблюдать заметку Блюмлейна на тему стереофонического рекордера, проще говоря, заметка о микрофоне, известном также как микрофон Блюмлейна. Это изобретение позволило записывать стереозвук, вместо одноканального моно.

Система воспроизведения Блюмлейна обладает поразительной моносовместимостью. При объединении двух стереоканалов на выходе вы получаете чистый монофонический микс без какой-либо нежелательной окраски. Для получения чистого стереозвучания по Блюмлейну, колонки и слушатель должны находиться в углах равностороннего треугольника со стороной от двух до четырех метров. Если источники звука имеют различную громкость, то при объединении звуковых волн создается разница уровней и мнимая задержка в слышимости звукового сигнала. При одинаковой громкости обеих колонок оба приходящих сигнала становятся идентичными, что приводит к созданию эффекта, будто бы звук исходит из источника прямо перед слушателем, т.е. достигается эффект фантомного центра звука. Для того, чтобы полностью сместить восприятие звука в одну из сторон, достаточно разницы уровней 12-16 децибел между колонками, хотя этот показатель может изменяться в зависимости от остроты слуха и условий, в которых воспроизводится звук. 

Эта идея шла рука об руку с другим изобретением Алена: для захвата реальной пространственной информации при записи звука было решено использовать совмещённые микрофонные пары. Так как существовавшие тогда угольные микрофоны не удовлетворяли требованиям к чистоте звука, для реализации своей идеи Блюмлейну, в соавторстве с его коллегой Холманом, пришлось разработать новый тип микрофона, названный изобретателями «HB1A», а впоследствии катушечным или динамическим. Конструкция, разработанная в 30-х годах прошлого века, по сегодняшний день широко используется в производстве микрофонов по всему миру и является самой популярной технологией в этой сфере.

Совмещенная микрофонная «пара Блюмлейна» представляет из себя два направленных микрофона с диаграммой направленности в виде восьмерки (см. рисунок ниже). Для создания «пары» микрофоны должны иметь конструкцию, при которой диафрагма микрофона открыта с обеих сторон и реагирует не на абсолютную величину звукового давления, а на разность давления спереди и сзади. Если микрофоны поместить максимально близко друг к другу и ориентировать оси их «восьмерок» под прямым углом, то получается лучшая из известных на сегодня конфигураций для записи стереозвука. Эта практика жива по сей день и широко используется в студиях звукозаписи.


Пример двунаправленной микрофонной пары («Пары Блюмлейна») и принципа ее работы, позволяющей добиться исключительного стереоэффекта при звукозаписи. 

Учитывая повсеместность стереозвука в современном мире, удивительно, что изобретатель данной технологии практически неизвестен за пределами круга людей занимающихся звукозаписью.

Но все же, главной сферой применения стереозвучания Блюмейн видел киноиндустрию. В 1931 году он и его коллеги записали пробный киноролик под названием «Walking And Talking» с использованием стереозвука.


«Walking And Talking».

Позже, уже в 1935 году, при участии Блюмлейна был записан короткометражный фильм «Trains at Hayes». Короткометражка является первым в истории фильмом со стереозвучанием.


«Trains at Hayes».

В дальнейшем работа Блюмлейна над стереозвуком для кино заглохла: начальство настаивало на более перспективных, на их взгляд, разработках. Так, первая передача телеканала BBC в 1936 году состоялась благодаря последующей работе Блюмлейна и созданному им стандарту телевизионной развертки в 405 строк или 50 полукадров в секунду. 


Одна из первых передач BBC, 1936г.

На имя Алана Дауэра Блюмлейна зарегистрировано 70 патентов в сфере записи, обработки и воспроизведения звука. В тоже время этот человек отличался поразительной скромностью: предпочитал оставаться в тени, не требовал высоких гонораров и не умалял достижений своих коллег перед начальством. К примеру, используемая в начале статьи фотография — наверное, единственный портрет Блюмлейна, дошедший до наших дней. Это фото было сделано для его рабочего пропуска на военную базу, где он занимался разработкой авиационного наземного радара. При разработке нового типа микрофона первой буквой в названии, сформированном из первых букв фамилий изобретателей, стоит фамилия его коллеги Холмана, а только после нее фамилия самого Блюмлейна (HB1A — Holman-Blumlein).

Во время войны задачей Блюмлейна была разработка радара обзора нижней полусферы для слепого бомбометания с использованиемсантиметровых(!) волн. Алан Блюмлейн погиб 7 июня 1942 года в возрасте 38 лет при загадочных обстоятельствах. Бомбардировщик «Халифакс» с налетом всего в 60 часов, на базе которого была создана лаборатория для тестирования разработанного Блюмлейном радара, рухнул на землю в районе Херефордшира. Причины крушения установлены (или оглашены) не были. 

О технологиях, созданных при участии или на основе работ Алана Дауэра Блюмлейна есть огромное количество информации, однако, почти нигде не упоминается его имя. В русскоязычном разделе википедии нет статьи, посвященной инженеру, а многие, кто работают со звуком, даже не догадываются о том, какой вклад Блюмлейн внес в развитие технологий и создание современного мира. 

В следующий раз, надев наушники и включив любимую песню, задумайтесь, благодаря кому вы слышите эту запись в стерео.

Источники: 
1. Статья «The man who invented stereo», motherboard.vice.com.
2. Статья «Забытый гений», avtozvuk.ru.
3. «Хью Робджонс. Стереолаборатория», unisonrecords.org.
4. Wikipedia.org.