Cs. Kádár Péter - XXI. századi diszkónika, 191. Becsöngettek

A hangszerek hatodik nagy-nagy családjának, az elektrofon hangszereknek a csengő volt az előfutára. Benjamin Franklin, aki 1752-ben bebizonyította, hogy a villámokat ugyanolyan töltések okozzák, mint amilyenek a borostyán dörzsölésekor vonzzák magukhoz a papírt, nemcsak a villámhárítót találta föl.

Franklin polihisztor volt.

bcs02

Muzsikusként hegedűn, hárfán és gitáron játszott, zenét is komponált, mellesleg feltalálta vagy legalábbis lényegesen továbbfejlesztette az üvegharmonikát.

Az elektromos kísérleteinek egyik demonstrációs eszköze három felfüggesztett csengőből és a közöttük függő két fémgolyóból állt.

bcs03

A golyók és a középső csengő elektromosan szigetelő zsinóron, míg a két szélső csengő vezető láncon lógott. Ha a középső csengőt elektromosan feltöltött testhez érintették, a golyók elkezdek ide-oda verődni a csengők között. A csilingelés addig tartott, amíg a középső csengő összes töltéstöbblete el nem vezetődött a szélső csengőkön és az állványon keresztül, a golyók közvetítésével.

Az elméleti igény egyébként a gépek keltette zenére már igen korán, 1650-ben felbukkant a német jezsuita szerzetes, Athanasius Kircher Musurgia universalis című művében. Ennek nyolcadik fejezetében bukkan fel az Arca Musarithmica nevű, többek közt véletlen zene szerzésére (előállítására) szolgáló „számítógép” ötlete.

bcs04

A gyakorlati megvalósításban Franklinnál még tovább ment a Václav Prokop Diviš cseh premontrei szerzetes, teológus és természettudós.

bcs05

Franklintól függetlenül ő is feltaláltaa villámhárítót, és az általa alkotott hangszert Denis d’or, magyarul Arany Dénes névre keresztelte. A zeneszerszámnak 790 elektromosan feltölthető húrja volt 14 regiszterbe csoportosítva, s különféle húros hangszereket, sőt még fúvósokat is lehetett vele utánozni. 

Jean-Baptiste Thillaie Delaborde francia jezsuita szerzetes is beszállt a buliba 1759-ben, amikor feltalálta a clavessin électrique, azaz elektromos csembaló nevű hangszerét.

bcs06

A klaviatúrával és egy huzalszerkezettel vezérelt kétoktávos hangszer minden billentyűjéhez egy-egy csengőpár tartozott. A kis harangocskák között vékony zsinóron függő fémnyelvek ide-oda csapódva adtak hangot az elektromosan feltöltődő csengettyűk között.

Ezeket a hangszereket még nem nevezhetjük valódi elektrofonoknak, inkább elektrosztatikusoknak, mert működésük nem az áram váltakozásán alapult. Az elektrofon hangszerekhez közelít viszont az az Alexander Bellnek tulajdonított találmány, amelynek az volt a lényege, hogy a táviratozáshoz használt morse-jelekhez (lásd e sorozat 95. részét) különböző frekvenciákat társított.

bcs07

Az adóberendezésben több elektromos rezgéskeltő volt, ami úgy működött, mint a régebbi fajta, sok iskolában még most is megtalálható villanycsengő: Egy elektromágnes magához húz egy rugalmas fémnyelvet; a fémnyelv emiatt megszakítja az elektromágnest működtető áramkört; az elektromágnes emiatt elengedi a fémnyelvet; a fémnyelv, visszatérve kiindulási helyzetébe, újra zárja az áramkört – és a folyamat kezdődik elölről.

bcs08a

Az áramkör így szabályos ütemben újra és újra megszakad, periodikus elektromos rezgés keletkezik, amelynek frekvenciáját a fémnyelv hosszúsága és vastagsága határozza meg.

Bell versenytársa, Elisha Gray találmánya már azzal foglalkozott, hogy hogyan lehet megszólaltatni az elektromechanikus oszcillátorokkal előállított távíró jeleket.

bcs09

Maguk az oszcillátorok az adóállomáson jól hallhatóan berregtek a fémnyelvek gyors ide-oda csapódásának köszönhetően – a kérdés csak az volt, hogyan lehet a berregéssel megegyező frekvenciájú, nem hallható elektromos rezgést a vevő oldalán hallhatóvá alakítani. Gray az unokaöccsének köszönhetően kapott választ. Ifjabb rokona az egyik kezével megfogta egy működő elektromechanikus oszcillátor kivezetését, a másik kezével pedig megsimogatott egy cinkbevonatú fürdőkádat: a fürdőkád az oszcillátor frekvenciáján „dúdolni” kezdett.

bcs10

A szabadalmi leírásban a fürdőkádat az asztalon látható (E) földelt bádoghenger helyettesíti. Az elektromos rezgéseket a (C)+(a), és a tőle eltérően hangolt (C’)+(a’) elektromechanikus oszcillátorok adják, melyeket a (D) és (D’) billentyűkkel lehet működésbe hozni. Ezen a hangkeltő eszközön tehát csupán kétféle hang egyidejű vagy egymás utáni megszólaltatása lehetséges. Gray később rájött, hogy az üreges fémhengert elektromágnesek is rezgésbe hozhatják. Így jött létre az őshangszóró, amelynek elvén a ma legelterjedtebb hangszórók is működnek.

bcs11

A fenti elvek alapján Gray szabadalmaztatta első tudatosan hangszerként elképzelt elektroakusztikus készüléket, az electro-harmonic telegraphot, amelyet elektromos orgonának is nevezett. A zongoráéval azonos alakú és elrendezésű billentyűket használt, és egy oktáv hangterjedelmű nótákat lehetett lejátszani rajta. A hangterjedelme természetesen bővíthető is lett volna.

bcs12

Az első olyan szintetizátort, amelynek a dokumentációja is fennmaradt, Thaddeus Cahill találta föl.

bcs13

Az 1895-ben szabadalmaztatott telharmonium első lépésként nem a hangot, hanem a hangnak megfelelő elektromos jelet hozza létre. A telharmonium hangszínét egyszerű szinuszrezgések keverésével tetszőlegesen lehet szabályozni. A telharmonium által keltett elektromos jel – mint bármilyen hangfrekvenciás jel – bármely telefon-előfizetőhöz eljuthat.

bcs14

Összesen három darab készült el belőle, s mindegyik azonos sebességgel forgó, hatalmas fémhengerekből állt, amelyeknek egyes szelvényei egy harmonikus összetett hang egyes részhangjainak feleltek meg.

bcs15

A több mint 6 tonnás prototípusban egy hatalmas generátor elektromossága áramlott a forgó hengerekbe, amelyekhez áramszedők kapcsolódtak. A kontaktus a henger kiemelkedő és besüllyesztett szakaszainak váltakozása szerint periodikusan megszakadt és újralétesült – így hasonló jel keletkezett, mint ami Gray elektromechanikus oszcillátoraiból származott. Ez a hangszórókban zúgó összetett hangként jelent meg, amelyet a jel szűrésével igyekeztek közelíteni a szinuszhoz hasonlít.

A második modell 200 ezer akkori (kb. 5,8 millió mai) dollárba került és 200 tonnát nyomott. Ez és a harmadik modell a szó szoros értelmében zenei erőmű volt. Az egyes hengerszelvények már nem periodikus megszakítóként, hanem a mai erőművek generátorainak alapelvén állítottak elő olyan váltóáramot, melynek frekvenciája az adott hang magasságának felelt meg.

A ma működő erőművek sem mások, mint „primitív” telharmoniumok, melyek meglehetősen egyhangú zenét, az 50 hertzes váltóáram kontra G hangját állítják elő éjjel-nappal – egyes ócska lámpák még hallhatóvá is teszik ezt a számunkra. A telharmonium óriási méretét, súlyát és költségeit az indokolta, hogy az alapkoncepció kidolgozásakor még nem állt rendelkezésre elektronikai eszköz a jelek felerősítésére, így a teljes vevőhálózatot ellátni képes teljesítményt már rögtön a jel előállításakor el kellett érni. Cahill fontos megfigyelése volt az is, hogy bárhogy is állítgatja a hangszínt meghatározó összetevők arányát, a hangszer hangjára mégis jellemző egyfajta állandóan jelenlévő jelleg, amely hosszabb távon eléggé idegesítő. Ez a sajátosság hosszú időn keresztül az elektrofon hangszerek bosszantó jellegzetessége volt.