一个世纪前，光学电话让盲人听到印刷文字

1912年6月25日，爱尔兰作家、发明家和物理学家埃德蒙·爱德华·福涅尔·达尔贝在伦敦光学学会大会上展示了一种奇特的机器。他称它为“探索性的光电电话”，他的非凡之处在于它能让完全失明的人“听到”光。

光电电话的传感装置——一种依靠硒的光电特性的电池——被安置在一个细长的木盒里，盒子上附有一副耳机。在拿着盒子的同时，当电池检测到光线时，用户会听到音调的调制;该设备在区分明暗空间，甚至是火柴的闪烁方面表现出色，令人惊讶。富尼耶·达尔贝将其定位为一种重要的新型移动工具，可以让盲人安全地探索他们的环境。在一次报纸采访中，发明者甚至称赞它为“让眼睛变得可有可无的第一步．"

探索光学电话的消息在盲人社区和科学家中迅速传播。富涅尔·达尔贝在赞誉中得意忘形，直到他收到了一位名叫华盛顿·兰杰的著名律师的便条。兰杰是个盲人，而且他的批判他直言不讳地说:“盲人的问题不是找不到灯或窗户，而是如何谋生。”

福涅尔·达尔贝受到了惩罚，回到了绘图板上。这一次，他的目标是设计一台机器，可以将普通书籍和报纸上的文字翻译成用户可以听到的声音用文字解释．他意识到，每个印刷的字母在页面上都有独特的黑白视觉比例，而这个比例可以被感光细胞捕捉到，并翻译成一系列相应的声音。通过学习可听字母，用户将能够阅读一本书，尽管一次一个字母。

年，富尼埃·达尔贝演示了一个阅读光电电话的原始原型1913年9月．他的工作再一次受到媒体的赞扬。在他的余生中，这台光电电话将使他着迷和沮丧。尽管它从未在商业上取得成功，但我们将其称为失败或技术死胡同是错误的。其他发明家继续改进和完善这项技术，自动扫描文本的概念帮助打开了一扇门光学字符识别．

富尼耶·达尔贝出生了他于1868年在伦敦定居，并在德国接受教育。虽然他今天基本上被遗忘了，但在他自己的一生中，他在许多不相关的领域获得了名声和恶名，包括物理科学、唯心论、语言学和泛凯尔特统一。在2017年的一篇文章，历史学家伊恩·b·斯图尔特(Ian B. Stewart)指出，达尔贝(Fournier d'Albe)的等级宇宙理论后来影响了伯努瓦·曼德布罗特(Benoit Mandelbrot)的分形研究。富尼耶·达尔贝也是电视这一新兴领域的先驱，也是第一个无线传输图像——1923年帝国日乔治五世的600点照片，发送用时20分钟。斯图尔特指出，富尼耶·达尔贝作为fin-de-siècle一代的一员，认为通过对社会科学的拥抱来统一自己不同的兴趣没有问题。但他最引以为傲的工作是光学电话。

他通过迂回的途径得到了他的发明。1893年，25岁的富尼耶·达尔贝(Fournier d'Albe)找到了一份为《纽约时报》撰写书籍摘要的工作电工杂志，然后物理学会．这项工作使他接触到了前沿科学发现和杰出思想家的世界。在他的一生中，他与h·g·威尔斯、w·b·叶芝、化学家威廉·奥斯特瓦尔德和威廉·拉姆齐、物理学家乔治·约翰斯通·斯通尼、电视先驱成为朋友嗜Campbell-Swinton以及魔术师和巫师哈利·胡迪尼。

1907年，富涅尔·达尔贝决定从事物理学方面的事业。通过无懈可击的人脉，他在著名物理学家伯明翰大学(University of Birmingham)获得了助理讲师的职位奥利弗·洛奇．洛奇建议富尼耶·达阿尔贝把他的博士研究重点放在硒上。

硒不寻常的光电特性首次出现于实验电报建造和维护公司在1873年进行的一项研究表明，金属的电阻会随着入射光的强度而变化。当样品被封闭在一个黑暗的盒子里时，电阻最高。移开盒子盖会导致电导率上升。硒元素(以希腊月亮女神Selene的名字命名)很快就成为一种神奇的材料，几个发明家试图开发它。最著名的是亚历山大·格雷厄姆·贝尔在他的作品中使用了这种金属光音机1880年的一种依靠调制光来传输无线信号的电信设备。

埃德蒙·福涅尔·达尔贝听说盲人最关心的问题是“如何谋生”后，发明了阅读式光电电话。图片艺术收藏/Alamy

大约在1897年，一位名叫卡齐米尔兹·诺兹泽夫斯基的波兰眼科医生发明了electroftalm(源自希腊语，意为“电眼”)是一种旨在帮助盲人“听到”周围环境的设备。从概念上讲，Noiszewski的发明与Fournier d'Albe后来探索的光电电话非常相似。鉴于富尼耶·达尔贝对硒的广泛研究，他几乎肯定知道电钽。这也许可以解释为什么他如此愿意放弃探索型光电电话，转而开发阅读型光电电话。

尽管富涅尔·达尔贝很出色在很多方面，他不是个工程师。因此，他的阅读式光电电话虽然基于声音理论，但从原型到产品却花了8年时间，并得到了很多支持。

阅读光电电话的工作原理是每次扫描页面的一小部分。一个以每分钟30转的速度旋转的小旋转盘会将人造光源分解成五条光束，每条光束的频率不同。当光束被反射到硒电池上时，光强度的波动将被硒电导率的变化所反映。为了将电导率的变化转化为可听到的信号，福涅尔·达尔贝使用了S.G.布朗有限公司的电话接收器，它可以探测到电流的波动，小到百万分之一安培。

音符C, D, F, G和B代表了五束光的频率，并将混合产生不同的和弦。正如富尼耶·达尔贝在一篇文章中描述的电工(他引用于他1924年的书中月元素)，“(字母)H和M的两个垂直笔画出了混乱的音符，N的中间笔画出了下降的音域，E的三个水平笔画出了和弦，O和S的曲线产生了独特的声音繁荣。”但是一些具有相似视觉特征的字母——比如小写u和n——会产生相似的音频模式，听者很难区分。

富尼耶·达尔贝把他最早的尝试称为“白色声音的光电电话”，因为他只能让硒元素对纸张的白色做出反应，而不能对字母的黑色做出反应。所以可怜的听众不得不解释空间产生的声音周围每个字母，而不是字母本身发出的声音。富尼耶·达尔贝估计，有了这样一个系统，学习可听字母大约需要8个小时，认识基本单词需要10到20节课。

1918年，苏格兰科学仪器制造商巴尔&斯特劳德律师事务所主动提出要整理机器为它的商业推广做准备。添加第二个硒单元格，称为平衡单元格，使机器能够读取黑色文本。[参见侧栏，“optopphone如何将文本翻译成音调。”[参考译文电话接收器会接收两个电池发出的信号，并测量它们之间的电信号输出的差异。白色信号互相抵消，只有黑色信号被放大。改造后的机器使用了G, E, D, C和低音G，这个视频演示了与单词“Type”相关的音调。

Barr & Stroud机器被称为黑色声音的光电话。其他设计上的改进还包括一个用于阅读不同大小文本的放大镜，以及一个蠕虫线程，可以让用户将每行阅读时间从5秒降低到5分钟。(即使是最有经验的读者也从来没有达到最快的速度，我将在稍后讨论这一点。)最后一个改进是将书籍或报纸固定在阅读机构上方的框架上，阅读头或示踪器绕轴旋转以阅读线条。在白色的光电话上，使用者必须小心地重新定位书本——这对一个盲人来说是一项棘手的任务。

1920年光学电话重新推出时，富涅尔·达尔贝以一种信自然“因此，可以肯定地说，向盲人开放世界文学的问题现在已经完全解决了。”

又是Fournier d'Albe过度延伸。考虑到第一次世界大战中成千上万的军人被毒气或炮弹弄瞎了眼睛，当然需要像光电话这样的工具。然而，这种创新的、可能改变生活的机器未能在市场上找到立足点。到1933年福涅尔·达尔贝去世时，只有极少数的光电电话(可能只有十几部)被售出。

光电电话在商业上失败的原因是什么呢?福涅尔·达尔贝的名声可能是造成这一问题的原因之一。像他那一代的许多人一样，他是一个狂热的招魂者。我们很容易嘲笑这种对séances的迷恋，以及与死者建立联系的渴望，但我们应该记住那个时代的科学突破。电磁波的不可见世界和电子的发现正在撕毁科学规则手册。

在1922年的一张照片中，玛格丽特·霍根(上图)用黑色声音的光电电话看书。仪器制造商Barr & Stroud设计了这款更强大的设备，它可以直接扫描文本(而不是像以前的版本那样扫描文本周围的空白区域)。黑色光电话还允许用户控制扫描速度，而且它不需要手动重新定位文本。Bettmann /盖蒂图片社;的韦尔科姆收藏馆

在这种背景下，相信人类的灵魂也可能以某种方式储存在无形的能量力量中并不是一个巨大的飞跃。事实上，许多人都暗示过这种联系，但富涅尔·达尔贝走得更远，1908年出版了一本书这就证明了“心灵微粒”的存在，也就是他所说的存在于人类细胞中的灵魂粒子。他甚至给它们指定了重量:50毫克。他的书引起了当权派的强烈反对。的《纽约时报》，在一篇激烈的批评中，谴责福涅尔·达尔贝是一个“精神错乱的pseudo-scientist他后来淡化了自己对唯心论的看法，但科学界和政界的一些主流人士仍然对他持怀疑态度。。

为了使光学电话取得成功，富尼耶·达尔贝知道他需要得到国家盲人协会的支持，这是英国一个强大的协会，在他的目标受众中扮演着非正式的看门人的角色。NIB由意志坚强的亚瑟•皮尔森(Arthur Pearson)领导。皮尔逊在本世纪初是一位著名的报业巨头，但由于青光眼慢慢失去了视力，他把精力转移到帮助盲人上。为了在全国范围内提供盲文资源，皮尔森投入了大量资金，所以一台有可能淘汰盲文的新机器永远不会得到他的支持。

1917年4月，NIB同意派一个代表团到富涅尔·达尔贝的实验室参观光学电话的演示。根据发明者的描述，一切都进行得很顺利，他用这台机器以每分钟四个单词的速度准确地阅读了日报上的随机样本。但当皮尔森和委员会发表意见时公开信去伦敦次几天后，他们再严厉不过了。他们得出的结论是，这台机器只不过是一个有趣的科学玩具——很难学，而且速度太慢，不适合实际使用。皮尔森在信的结尾告诉富尼耶·达尔贝，他应该把这些发明留给“那些把盲人的利益放在心上的人”。

更让NIB缺乏支持的是这款光电电话的价格。1917年，白色的光电话售价35英镑(相当于今天的3500美元)。三年后，这款听起来像黑色的光电话上市时，价格涨了两倍。对于普通家庭来说太贵了，但医疗机构仍能负担得起。然而，如果没有NIB的支持，这是不可能发生的。1920年，英国国王乔治五世和玛丽王后在一次展览上看到并赠送给了国家盲人研究所，在这种命运的捉弄下，国家盲人研究所最终被迫购买了一台黑色声音的光电话筒热情洋溢的评论．目前已知的为数不多的光话筒之一被该慈善机构收藏英国盲人老兵这家公司的创始人是非常反对这项技术的亚瑟·皮尔逊。

NIB之一审稿人对光学电话最大的担忧是达到熟练程度所需的时间。他们说得有道理。富尼耶·达尔贝曾建议用户只需上10到20节课就能学会基本知识，但他显然过于乐观了。大多数尝试使用它的人每分钟只能读几个单词——速度慢得令人沮丧。

著名工程师A.A.坎贝尔-斯文顿(A.A. Campbell-Swinton)是该机器的捍卫者之一。他指出，语言是一种人们从婴儿时期开始慢慢习得的技能，因此判断一个成年人学会光电电话有多快是不公平的。他帮助获得了几台对讲机，对一群孩子进行了长期评估，但我没有发现任何证据表明这些结果曾正式发表过。

到目前为止，最成功的案例研究始于1918年，当时发明者在18岁的双胞胎玛丽和玛格丽特·詹姆森的帮助下，教她们使用声音洁白的对讲机。两人都已经读过布莱叶盲文。玛丽似乎对光学电话更熟练，她最终陪同富尼耶·达尔贝参加了许多公开演示，在那里她受到了观众的欢迎。

到1920年，玛丽的阅读率达到了每分钟25个单词．在她的余生中，她继续使用这台机器到1972年，每分钟60个单词．视力正常的人每分钟能读200到300个单词。不过,当1966年的问题在谈到她使用这台机器的经历时，玛丽似乎并不为它的速度所困扰，只是希望它安静一点，硒细胞反应更灵敏一些。

虽然富涅尔·达尔贝是心爱的人Optophone渐渐销声匿迹，他机械阅读的方法激励了其他人。爱荷华州立大学(Iowa State University)的教授f·c·布朗(F. C. Browne)是第一批发明家之一，他在1915年改进了富尼耶·达尔贝(Fournier d'Albe)的想法，发明了一种他称之为声视通(phonoptikon)的装置。它使用单个硒晶体(而不是制剂)和手持棒来读取页面。虽然它获得了媒体的正面报道，但似乎从未投入生产。

其他发明接踵而至。1929年10月，在伦敦举行的发明展上，j·巴特勒·伯克展出了一种叫做“光机”的设备，它能把文字转换成盲文。两年后，马萨诸塞州剑桥市的罗伯特?，发明了印刷visagraph，它可以自动读取文本并将其压印在铝箔上。据报道，visagraph还可以处理图像和地图。但它只有一张桌子那么大，创建一个页面需要大约6分钟。1932年，一种类似的机器问世。被称为photoelectrograph，它读取文本并将其压印在一张纸上。希望在这个新领域接替富涅尔·达尔贝的发明家不乏其人。

也许光电电话最重要的遗产来自电子电视的先驱弗拉基米尔•Zworykin以及他在美国无线电公司的团队。在1910年代，Zworykin曾访问过Fournier d'Albe，以了解更多关于光学电话的知识，这次访问显然给他留下了深刻的印象。几十年后，茨沃瑞金借鉴了富尼耶·达尔贝的原理，帮助生产了一种阅读机简称为A-2。他的原型包含一个手持棒和光电管(而不是硒)作为传感器。(纽约大学媒体、文化和传播学副教授玛拉·米尔斯(Mara Mills)在2015年1月发表的文章《光学电话和音乐印刷》(optophone and Musical Print)中探讨了富尼耶·达尔贝(Fournier d’albe)的光学电话、茨沃瑞金(Zworykin)的阅读机和光学字符识别之间的联系，该文章发表在在线出版物上试探!）

在富尼耶·达尔贝的时代，二战后有成千上万受伤的退伍军人需要帮助他们阅读的工具。然而，这一次，美国退伍军人管理局(现在的退伍军人事务部)热衷于开发这项技术，支持RCA改进Zworykin的设计。由莱斯利·e·弗洛里和温斯洛普·s·派克监督，RCA的新版本它是第一台为盲人设计的机器，不仅能自动扫描文本，还能读出读出的字母和单词。

RCA的读卡机是在电子计算机开始流行的时候推出的。计算机科学家很快意识到，这项技术提供了一种加快数据处理的方法。事实上，许多人认为1949年的RCA机器是世界上第一台实用的光学字符识别机器。但正是富尼耶·达尔贝证明了这是可能的。到了20世纪50年代，他的光学扫描基本方法被整合到世界各地的计算机中。

本文发表在2021年7月的印刷版上，题为“把字母变成音调”。

本文于2021年7月29日更新。