Alan Dower Blumlein, zapomniany inżynier ze 128 patentami

0
14
views
Zdjęcie: EMI Archives

Historia człowieka, który wynalazł dźwięk stereofoniczny i pomógł aliantom wygrać drugą wojnę światową.

Wzmacniacze ultraliniowe, dźwięk stereofoniczny i system radarowy, który pomógł Wielkiej Brytanii wygrać II wojnę światową, mają ze sobą coś wspólnego — to wynalazki tego samego człowieka, angielskiego inżyniera elektronika Alana Dowera Blumleina.

Zakres elektronicznej magii Alana Blumleina wynika z 128 patentów zgłoszonych pod jego nazwiskiem podczas pracy w EMI. Podczas gdy pracował nad elementami elektrycznymi wielu mediów transmisyjnych i komunikacyjnych, w tym linii telefonicznych, telewizji i radaru, być może jego najważniejszym wynalazkiem jest to, co obecnie znamy jako dźwięk stereofoniczny.

Blumlein urodził się w 1903 roku w Londynie. Mówi się, że jego pasja do elektroniki zaczęła się bardzo wcześnie, po naprawie dzwonka do drzwi w wieku siedmiu lat.

To niesamowite, że Alan Blumlein nauczył się czytać dopiero w wieku 12 lat, a mimo to ponad sto lat po jego narodzinach wszędzie możemy usłyszeć i zobaczyć jego pomysłowość.

Uzyskał tytuł licencjata w dziedzinie nauk ścisłych z najwyższym wyróżnieniem w 1923 r. i rozpoczął pracę w Western Electric Company (Zachodniej Firmie Elektrycznej) w 1924 r.

Tam zaprojektował sieci wagowe i ulepszoną telefonię analogową z odnowioną cewką obciążającą, która pozwoliła uniknąć strat i przesłuchów w liniach dalekosiężnych.

To jeden z najwcześniejszych patentów Blumleina — i początek podróży pełnej wynalazków, która zakończyła się przedwcześnie wraz z jego tragiczną śmiercią w wieku 38 lat.

Jednak jego ostatnie 128 patentów pozostaje wysoko cenionym wkładem w elektronikę stojącą za szeroką gamą technologii.

Do 1930 roku Blumlein miał na swoim koncie około 10 patentów.

Czytaj: 25 wynalazków wymyślonych przez kobiety

Wzmacniacze Blumleina

Nazwa Blumlein pochodzi z najwcześniejszego patentu pary o długim ogonie, znanej również jako obwód pary różnicowej, zarejestrowanej w 1936 roku.

Para Blumlein to nazwa techniki nagrywania stereo wynalezionej przez Alana Blumleina w celu tworzenia nagrań, które po odtworzeniu przez słuchawki lub głośniki odtwarzają przestrzenne cechy rejestrowanego sygnału.

LPT to rodzaj wzmacniacza elektronicznego, który pracuje z układem symetrycznym zbudowanym z dwóch tranzystorów bipolarnych (pierwotnie lamp próżniowych).

Koniecznie zajrzyj na f7.pl

Para Blumlein. Źródło: Wikimedia Commons.

W ten sposób obwód może generować dwa wejścia i jedno wyjście, które są proporcjonalne do różnicy napięć wejściowych. Jest to wzmocnienie różnicowe (Ad), które wytwarza wzmocnienie.

V out = Ad (V+in – V-in)

Pary z długimi ogonami są obecnie stosowane we wzmacniaczach układów scalonych i wzmacniaczach operacyjnych (stosowane w precyzyjnych prostownikach, oscylatorach, filtrach, buforach i innych).

W połowie 1937 roku Blumlein zaprezentował inną technikę obwodów zwaną „distributed loading”, a w 1938 opatentował w USA wzmacniacz ultraliniowy zbudowany w tej technice.

W połączeniu z pentodowym lub tetrodowym zaworem elektronowym, ultraliniowy obwód może poprawić liniowość wzmacniaczy audio, zwiększając moc wyjściową i redukując zniekształcenia.

Czytaj: Problem dzisiejszych ludzi ukazany za pomocą rzeźby.

Dźwięk stereofoniczny

Alan Blumlein jest kluczowy w historii dźwięku stereofonicznego (nazywanego początkowo „dźwiękiem binauralnym”). Pomysł podobno przyszedł mu do głowy, gdy oglądał film w kinie z żoną w 1931 roku. Kina miały wtedy tylko jeden zestaw głośników i czuł, że dźwięk nie podąża właściwie za aktorem po ekranie.

Aby rozwiązać ten problem, wynalazł technikę nagrywania dźwięku znaną obecnie jako para Blumlein lub technika Blumlein. Odbywa się to poprzez ustawienie dwóch mikrofonów dipolowych pod kątem 90º względem siebie. Mikrofony dipolowe mogą nagrywać dźwięk z przodu i z tyłu źródła dźwięku, ale po ustawieniu pod odpowiednim kątem mogą połączyć wysiłki, aby przechwytywać dźwięk w czterech kierunkach. Dzięki temu w finalnym nagraniu słuchacz mógł odbierać dźwięk kierunkowo.

Technika nagrywania stereo Blumlein. Źródło: Galak76/Wikimedia Commons.

Blumlein zbudował obwód „tasowania”, aby zachować tę kierunkowość, gdy dźwięk z oddalonej pary mikrofonów był odtwarzany za pomocą głośników stereo. Zaadaptował również swoją technikę do płyt gramofonowych, tworząc stereofoniczną głowicę tnącą, która umożliwia nagrywanie dwóch kanałów audio w jednym rowku.

Doprowadziło to do pierwszego nagrania stereofonicznego w 1934 roku w Abbey Road Studios.

Powietrzny system radarowy H2S

Podczas II wojny światowej Alan Blumlein był starszym inżynierem w EMI. W tym czasie firma oddała swoich najlepszych pracowników na służbę brytyjskiego wojska.

Wkrótce Blumlein rozpoczął prace nad powietrznym systemem radarowym H2S, tajnym projektem pomagającym w namierzaniu bomb w warunkach słabej widoczności, takich jak zła pogoda i/lub noc. Radar obejmował również szerszy zasięg niż pomoce radionawigacyjne, wykrywając punkty orientacyjne na większych odległościach.

Bombowiec B-17 Flying Fortress widziany z innego wyświetlacza H2S B-17.
Źródło: Wikimedia Commons

Niestety, Blumlein zginął w katastrofie lotniczej podczas testowania systemu radarowego H2S na bombowcu Halifax w 1942 roku. Miał zaledwie 38 lat.

Jego śmierć nie została szeroko ogłoszona – uważano, że wiadomość o jego śmierci pobudzi Adolfa Hitlera do działania, wierząc, że szeroko zapowiadana technologia radarowa, którą rozwijał Blumlein, doznała poważnego niepowodzenia.

Kamień pamiątkowy w miejscu katastrofy Halifax. Źródło: Wikimedia Commons

Chociaż nie mógł dokończyć swojej pracy w systemie radarowym H2S, zainspirował innych inżynierów do kontynuowania i pomógł Wielkiej Brytanii wygrać (i skrócić) wojnę. Co więcej, udało mu się wynaleźć liniowy modulator impulsów, który jest nadal używany w radarach impulsowych o dużej mocy.