مختبر ومكتب فولتا
مشاريع المختبر > تسجيل الصوت وتطوير الفونوغراف > الجرافوفون

بحلول عام 1881م، نجحت شركة فولتا في تحسين جهاز الفونوغراف المصنوع من ورق القصدير الذي أنتجه إديسون بشكل كبير. فقد ملأوا أخدود أسطوانة الحديد الثقيلة بالشمع، ثم بدلاً من لف ورقة من الرقائق المعدنية حولها واستخدام قلم حاد لنقش التسجيل في الرقائق المعدنية، كما فعل إديسون، فقد استخدموا قلمًا يشبه الإزميل لنقش التسجيل على الشمع. وكانت النتيجة تسجيلا أكثر وضوحا. لكن بدلاً من التقدم بطلب للحصول على براءة اختراع في ذلك الوقت، وضعوا الآلة في صندوق معدني مُغلق وأودعوه في متحف سميثسونيان، محددين أنه لا يجوز فتحه دون موافقة اثنين من الرجال الثلاثة. بحلول عام 1937م، كان تاينتر هو الشخص الوحيد الذي لا يزال على قيد الحياة من بين الشركاء الثلاثة، وسمح بفتح الصندوق المحفوظ في متحف سميثسونيان. وفي هذه المناسبة، تجمع أحفاد ألكسندر جراهام بيل في واشنطن، لكن تاينتر، الذي كان يكن إعجابًا كبيرًا ببيل طيلة حياته، كان مريضًا للغاية ولم يتمكن من الحضور وظل في منزله في سان دييغو.
كان هناك نقش للتسجيل الصوتي في الأخدود المملوء بالشمع في الجهاز المُعدل. وعندما شغلوه، سمعوا صوتًا من الماضي البعيد، وهو يتلو اقتباسًا من مسرحية هاملت لشكسبير: «هناك أشياء أكثر في السماء والأرض، هوراشيو ، مما تحلم به فلسفتك ...» وأيضًا، صوت يقول عبارة غريبة: «أنا جرافون وكانت والدتي فونوغراف».
اعتقدت ابنة بيل السيدة جيلبرت جروسفينور أن الصوت الخافت هو صوت والدها، وعلقت: «هذا هو النوع من الأشياء التي كان والدي يقولها. كان دائمًا يقتبس من الكلاسيكيات.» جرى التعرف على الصوت لاحقًا بواسطة تاينتر على أنه في الواقع صوت جدها لأبيها، ألكسندر ميلفيل بيل. أُعيد تشغيل التسجيل التاريخي، الذي لم يُسمع منذ عام 1937م، مرة أخرى في عام 2013م وصار متاحًا عبر الإنترنت.
وكانت طريقة إعادة إنتاج الصوت المستخدمة على الجهاز أكثر إثارة للاهتمام من الاقتباس. بدلاً من القلم والحجاب الحاجز التقليديين، فقد استخدم نفاثة من الهواء المضغوط. وكان تاينتر قد سجل سابقًا، في 7 يوليو 1881:
«"في هذا المساء حوالي الساعة 7 مساءً ... كان الجهاز جاهزًا، فُتح الصمام الموجود أعلى أسطوانة الهواء قليلاً حتى جرى تحديد ضغط يبلغ حوالي 100 رطل [69 نيوتن/سم مكعب] بواسطة المقياس. ثم تدوير أسطوانة الفونوغراف، وأصبح من الممكن سماع الأصوات الناتجة عن الهواء الهارب، وفهم الكلمات على مسافة لا تقل عن 8 أقدام من الفونوغراف." كانت نقطة النفث [الفوهة] مصنوعة من الزجاج، ويمكن توجيه [نفث الهواء] نحو أخدود واحد [للتسجيل].»
كما جرّب الباحثون نفثات قلم أخرى من المعدن المنصهر والشمع والماء.
صُممت معظم آلات الأقراص في مختبر فولتا وثُبتت أقراصها على أقراص دوارة رأسية. وتفسير ذلك هو أنه في التجارب المبكرة، جرى تركيب القرص الدوار مع المخرطة، إلى جانب رؤوس التسجيل وإعادة إنتاج الصوت. وفي وقت لاحق، عند بناء النماذج الكاملة، كانت معظمها تتميز بطاولات دوارة رأسية.
كان أحد الاستثناءات المثيرة للاهتمام هو القرص الدوار الأفقي مقاس سبعة بوصات. على الرغم من أن هذه الآلة صُنعت في عام 1886م، إلا أنها كانت نسخة طبق الأصل من آلة صُنعت في وقت سابق ولكن نقلها تشيتشيستر بيل إلى أوروبا. وقد حصل تاينتر على براءة الاختراع رقم 385886 في 10 يوليو 1888م. إن ذراع اللعب صلبة باستثناء الحركة الرأسية المحورية بمقدار 90 درجة للسماح بإزالة السجل أو العودة إلى وضع البداية. أثناء التسجيل أو التشغيل، لم يدور السجل فحسب، بل تحرك أيضًا بشكل جانبي تحت القلم الذي وصف بالتالي شكلًا حلزونيًا، مسجلاً 150 أخدودًا في البوصة.
تعتبر تسجيلات بيل وتاينتر محفوظة بأسلوب القطع الجانبي أو أسلوب إديسون بالصعود والنزول hill-and-dale. استخدم إديسون لسنوات عديدة طريقة "التل والوادي (الصعود النزول)" مع كل من الأسطوانات والأقراص، ويُنسب إلى إميل برلينر اختراع أسطوانة الجرامفون المقطوعة جانبيًا في عام 1887م. كان زملاء فولتا يجربون كلا النوعين منذ وقت مبكر من عام 1881م، كما يتضح من الاقتباس التالي الذي قاله تاينتر:
«إن التسجيل الموجود على النوع الإلكتروني في عبوة سميثسونيان هو من النوع الآخر، حيث جرى طبع الاهتزازات بشكل موازٍ لسطح مادة التسجيل، كما حدث في فونوتوغراف سكوت القديم لعام 1857م، وبالتالي تشكيل أخدود بعمق موحد، ولكن ذو طابع متموج، حيث تعمل جوانب الأخدود على نقطة التتبع بدلاً من القاع، كما هو الحال في النوع الرأسي. أطلقنا على هذا الشكل اسم الشكل المتعرج، وأشرنا إليه بهذه الطريقة في ملاحظاتنا. لقد لفتت الانتباه لأول مرة إلى ميزته المهمة في توجيه إبرة إعادة إنتاج الصوت في الملاحظة على الصفحة 9- المجلد 1- ملاحظات المنزل في 29 مارس 1881م، وسعيت جاهداً لاستخدامه في عملي المبكر، لكنني واجهت صعوبة كبيرة في الحصول على شكل من أشكال جهاز إعادة إنتاج الصوت الذي سيعمل مع أسطوانات الشمع الناعم دون تمزيق الأخدود، لقد استخدمنا نوع "التل والوادي" من التسجيل أكثر من الآخر.»
كان التمييز الأساسي بين براءة اختراع الفونوغراف الأولى التي حصل عليها إديسون وبراءة اختراع بيل وتاينتر في عام 1886م هو طريقة التسجيل. كانت طريقة إديسون تتمثل في نقش الموجات الصوتية على قطعة من ورق القصدير بينما كان اختراع بيل وتاينتر يتطلب قطع أو "نقش" الموجات الصوتية على سجل من الشمع ozokerite wax باستخدام قلم تسجيل حاد. في كل خطوة من خطوات عملية الابتكار، سعى الشركاء أيضًا إلى الحصول على أفضل أنواع المواد المتاحة من أجل إنتاج أوضح للصوت ويسمح بإعادة إنتاج للصوت مسموعًا أكثر من مرة.
وقد أُشير إلى قوة براءة اختراع بيل وتاينتر في مقتطف من رسالة كتبها محامي براءات الاختراع في واشنطن إس تي كاميرون، الذي كان عضوًا في شركة المحاماة التي كانت تجري الدعاوى القضائية لشركة أميركان جرافوفون. كانت الرسالة المؤرخة في 8 ديسمبر 1914م موجهة إلى جورج سي ماينارد، أمين التكنولوجيا الميكانيكية في المتحف الوطني الأمريكي (المتحف الوطني للتاريخ الطبيعي الآن):
«وبعد إصدار براءة اختراع بيل وتاينتر رقم 341214، أعلن إديسون أنه سينتج قريبًا "جهاز الفونوغراف الجديد" الخاص به، والذي لم يكن في الحقيقة سوى أسطوانة بيل وتاينتر المذكورة في براءة اختراعهما رقم 341214، حيث كانت أسطوانة مقطوعة أو محفورة في الشمع أو مادة تشبه الشمع، على الرغم من إصرار إديسون دائمًا على تسمية هذا السجل "أسطوانة مسننة"، ولا شك أن ذلك يرجع إلى أن أسطوانة رقائق القصدير الأصلية الخاصة به كانت "أسطوانة مسننة". واضطر إديسون إلى الاعتراف بأن "جهاز الفونوغراف الجديد" الخاص به كان انتهاكًا لبراءة اختراع بيل وتاينتر رقم 341214، وحصل على ترخيص بموجب براءة اختراع بيل وتاينتر وصنع أسطواناته بموجب تلك البراءة نتيجة لذلك الترخيص.»
من بين التحسينات اللاحقة، استخدم الجرافوفون قلم قطع لإنشاء أخاديد جانبية متعرجة ذات عمق موحد في أسطوانات الورق المقوى المغلفة بالشمع بدلاً من الأخاديد المرتفعة والمنخفضة في تصميمات آلة الفونوغراف المعاصرة لإديسون في ذلك الوقت.
طوّر بيل وتاينتر أسطوانات من الورق المقوى المغلفة بالشمع لأسطوانات التسجيل الخاصة بهما بدلاً من أسطوانة الحديد الزهر التي ابتكرها إديسون والتي كانت مغطاة بغلاف رقيق قابل للإزالة من ورق القصدير (وسائط التسجيل الفعلية) وكان عُرضة للتلف أثناء التركيب أو الإزالة. حصل تاينتر على براءة اختراع منفصلة لآلة تجميع الأنابيب لإنتاج أنابيب الكرتون الملفوفة تلقائيًا والتي كانت الأساس لسجلات أسطوانات الشمع.
وبالإضافة إلى كونها أسهل بكثير في التعامل، فإن وسائط التسجيل الشمعية سمحت أيضًا بالتسجيلات الأطول وخلق جودة تشغيل فائقة. استخدمت تصميمات الجرافوفون في البداية دواسات القدم لتدوير التسجيلات والتي جرى استبدالها بعد ذلك بآليات دفع آلية أكثر ملاءمة والتي انتقلت في النهاية إلى المحركات الكهربائية، بدلاً من الكرنك اليدوي الذي استخدمه فونوغراف إديسون. سمحت التحسينات العديدة بالحصول على جودة صوت أفضل بكثير من جودة صوت جهاز إديسون.