Princip výměny informací pomocí světelných signálů je znám od dob, kdy lidské pokolení ovládlo tajemství ohně a začalo tak využívat všech jeho služeb. Paprsky světla jako komunikační prostředek se ovšem od té doby vyvinuly z pouhých signalizačních záblesků do podoby komplexních komunikačních kanálů v různých částech spektra, optických kabelů či vysokokapacitních datových médií. Významný přelom v tomto vývoji však nastal poměrně nedávno - v polovině 19. století...
V roce 1839 popsal francouzský fyzik Antoine César Becquerel tzv. fotovoltaický jev. Zjistil totiž, že při jeho pokusech s elektrodami ponořenými v elektrolytu se měnilo napětí na elektrodách podle toho, jestli na nádobu právě svítilo, nebo nesvítilo slunce. Těchto pokusů se účastnil i jeho (v té době devatenáctiletý) syn Alexandre Edmond Becquerel, který pokračoval v otcových šlépějích, věnoval se studiu fyziky a za své pozdější objevy získal Nobelovu cenu za fyziku.
Reálně fungující fotovoltaický článek však vznikl až o mnoho let později v roce 1883 v dílně vynálezce Charlese Frittse, a to díky krátce předtím objevené vlastnosti polokovu selen - citlivosti na světlo. Dnešní využití tohoto jevu je velmi rozsáhlé - od fotočlánků napájejících vesmírné stanice přes expozimetry, fotoaparáty, kopírky či solární kalkulačky. Účinnost prvního Frittsova zařízení však byla velmi malá a dosahovala maximálně jednoho procenta.
První zvukové zařízení, využívající výše zmíněné technologie, sestrojil nám již z minulých dílů známý tým vynálezců Bell-Tainter. V průběhu roku 1880 veřejně demonstrovali svůj přístroj zvaný Photophone, kterým bezdrátově přenesli mluvené slovo na vzdálenost více než dvě stě metrů. Princip přenosu zvuku tohoto bezkontaktního telefonu spočíval v modulaci světelných vln zvukovým vlněním a následné demodulaci fotovoltaickým selenovým článkem.
Obsluha na hovořící straně totiž mluvila do velkého kónického zvukovodu, který byl uzavřen leštěnou kovovou membránou, od které se odrážely sluneční paprsky (tvarově přístroj připomínal tympány, ovšem se zdrojem zvuku umístěným na spodní úzké straně). Zvukem rozvibrovaná membrána modulovala odrážené světlo, které bylo na straně přijímače pomocí zrcadel soustředěno do jednoho bodu a dopadalo na selenový článek propojený se sluchátky.
Vlastní funkce tedy pracovala na stejném principu jako tehdejší telefon, s tím rozdílem, že modulovaný elektrický signál (v případě telefonu) byl nahrazen modulovaným světelným paprskem v roli transportního média zvukového signálu. Samotný Bell tento přístroj považoval za významnější vynález než telefon! A vzhledem k tomu, že první rádiový přenos zvuku proběhl až na počátku 20. století o cca 26 let později, měl Bell ke svému nadšení jistě mnoho důvodů. Přesto však se tato technologie nikdy masově neprosadila, neboť vyžadovala přímou viditelnost mezi vysílačem a přijímačem (na rozdíl od rádiového a jiného vlnění).
Přelom 19. a 20. století lze označit za kolébku elektrických technologií, v této době se stále zvyšuje povědomí o vědeckém pokroku, míra vzdělanosti a stále rychleji vznikají další převratné technologie, které dodnes významně ovlivňují současnou informační společnost. Na konci 80. let 19. století byly vynalezeny první fotoelektrické články generující při dopadu světla elektrické napětí. Začátkem 20. století tak firma Siemens zahájila sériovou výrobu prvních prakticky použitelných fotočlánků.
Jiná zásadní technická novinka souvisí s vlastnostmi některých polovodičových prvků. V roce 1904 sestrojil J. A. Fleming první diodu (kenotron), tedy elektronickou součástku usměrňující procházející střídavý proud. Tento vynález předznamenal budoucí éru elektronifikace všech oborů lidské činnosti, hudbu a zvuk nevyjímaje. Technologie diody byla samozřejmě během následujících let mnohokráte vylepšena. Jednou z prvních pro nás podstatných úprav byl vznik zesilovacího elektronického prvku v roce 1906. Dalším vylepšením triodového zesilovače o kladnou zpětnou vazbu bylo v roce 1912 dosaženo výrazně vyššího zesílení procházejícího signálu, což pro techniku bojující s útlumem slabých signálů na delší vzdálenosti či malým výkonem elektricky přenášeného zvuku představovalo velmi zásadní krok kupředu.
Vraťme se ovšem k optickému přenosu a záznamu zvuku. Bellův fotofon, jakkoliv převratný, sloužil pouze k přenosu zvuku na relativně krátkou vzdálenost. Obdobný princip byl využit o několik let později ve vznikajícím filmovém průmyslu.
Pravděpodobně první zvukový film vytvořil William K. L. Dickson, když v Edisonových laboratořích experimentoval s kinetoskopem, jedním z prvních modelů filmové kamery. Dickson se snažil o současný záznam zvuku a obrazu, v letech 1894-1895 tak vzniká první zvukový film o délce cca sedmnácti sekund. Jeho „kinetofon“ byl tvořen nesynchronizovanou dvojicí kinetoskopu a fonografu.
V roce 1900 je však díky Dicksonově novátorství a Bellově technologii popsán a demonstrován princip optického záznamu zvuku na 35mm filmový pás - který ovšem v tomto případě obsahoval pouze samotnou zvukovou stopu. Synchronní metodu záznamu obrazu a zvuku navrhl až v roce 1904 Eugène A. Lauste (bývalý Dicksonův spolupracovník), který použil dva synchronní filmové pásy, z nichž jeden byl určen pro záznam zvuku a druhý pro obraz. Vzhledem k tomu, že v té době nebyl doposud vynalezen elektronický zesilovač, byl přehrávač (osvětlovaný selenový prvek obdobný tomu v Bellově fotofonu) připojen přímo ke sluchátkům a poslech ve více lidech či ozvučení byť i menšího sálu nebylo prozatím technicky možné.
Lausteho systém záznamu spočíval v osvětlování pohybujícího se filmu větším či menším množstvím světla v závislosti na akustické výchylce stínítka. Během roku 1907 získal patent na technologii záznamu obrazu i zvuku na jediný 35mm filmový pás. V té době již existovaly první výše zmíněné elektronické zesilovací prvky a postupný vývoj těchto souvisejících technologií umožnil praktický nástup prvních zvukových filmů, přerušený začátkem první světové války.
Vývoji optického zvukového záznamového systému se věnovala i skupina německých vynálezců, která v roce 1919 získala patent na zvukový systém Tri-Ergon. Jejich technologie byla demonstrována na podzim roku 1922 veřejným promítáním ozvučeného snímku Žhář (Der Brandstifter) a během následujících let se v Evropě stala dominantní zvukovou technologií. V roce 1926 ji odkoupila 20th Century Fox a vytvořila díky ní systém Movietone.
Patent na inovovaný systém záznamu zvuku na filmový pás získal v roce 1921 také Lee de Forest. Jeho velmi kompaktní zvuková stopa s proměnnou plochou na samém okraji filmu byla vytvářena modulovaným světelným paprskem, filtrovaným přes úzkou štěrbinu. Zdrojem světla byla zkonstruovaná luminiscenční elektronka. Forest pojmenoval svůj přístroj Phonofilm, obrazová i zvuková stopa byla umístěna na jediném standardním filmovém pásu. Tuto technologii od něho posléze odkoupila firma Bell Telephones, od které ji později v roce 1926 získala filmová společnost Warner Bros.
Udělejme si nyní stručný exkurz na scénu tehdejších populárních gramofonových nahrávek. Rychlý vývoj elektronických prvků a jejich zapojení se zákonitě projevil i v prosperujícím odvětví - gramofonovém průmyslu. V Bellových laboratořích, vlastněných společností Western Electric, byl na přelomu dvacátých let vyvinut systém pro elektrické nahrávání zvuku. Zastaralá mechanická technologie byla tedy nahrazena nejnovějšími elektrickými mikrofony, zesilovači a množstvím elektrických obvodů v jakýchsi prvních typech mixážního pultu. Díky tomu bylo možné bez obtíží nahrávat celé velké orchestry, symfonie či zvukové stopy k filmům.
První takovéto nahrávky se objevují na trhu v roce 1925 a obdobnou technologii zkouší i Warner Bros., v jejichž studiu vznikají první experimentální nahrávky technologií Vitaphone - speciálně upraveným synchronizovaným gramofonem. Takto byl dodatečně ozvučen film Don Juan, který ač původně koncipován jako němý, získal synchronizovaný hudební doprovod a zvukové efekty, ale žádné dialogy. Jakkoliv byl Don Juan poměrně úspěšný, byl vzápětí zcela zastíněn ohromujícím úspěchem prvního filmového muzikálu Jazzový zpěvák (The Jazz Singer) z roku 1927 společnosti Warner Bros., který kromě hudby a efektů obsahoval i zhruba dvacet minut synchronizovaného mluveného slova a zpěvu, také nahraném na gramofonu Vitaphone sound-on-disk.
Ačkoliv tedy film Jazzový zpěvák, obvykle považovaný za první skutečný zvukový film (skutečně prvním nebyl, ale zato naprosto neochvějně nejúspěšnějším), spustil postupnou lavinu přechodu na zvukovou technologii (z cca pěti set zvukových kin v roce 1928 se jejich počet během jednoho roku zvýšil na více než třináct set a dál raketově rostl), nebyl sám natočen technikou optického záznamu. Tzv. Sound-on-film, tedy zvuk přímo na filmovém pásu se však během následujících let stal standardem ve filmovém průmyslu a s příchodem vícekanálových technologií se dál rozvíjel jak v analogové, tak i v pozdější digitální podobě.
Profil autora:
Michal Kašpárek: Aplikující kybernetik a nadšený trumpetista. Nadšený kybernetik a aplikující trumpetista. Momentálně působí na liberecké Katedře aplikované kybernetiky se zaměřením na zpracování zvuku.
