PHONOGRAPHES
ET MUSIQUE MÉCANIQUE
par Eugène-H. WEISS
avec 108 gravures
Bibliothèque des Merveilles
Librairie Hachette
1930
(édition de juin 1930)
ACOUSTIQUE MUSICALE.
Production des sons. — Vitesse du son. — Propagation du son. — Réflexion et échos. — Qualités du son. — Sons musicaux. — Instruments musicaux. — Instruments à cordes. — Instruments à vent. —Timbres des instruments. — Le chant et la voix.
HISTORIQUE DU PHONOGRAPHE.
Machines parlantes légendaires. — Le phonautographe de Scott et le paléophone de Cros. — L'invention de Marcel Deprez. — Le phonographe d'Edison. — Les lames parlantes de Lambrigot. — Les premiers appareils pratiques. — Disques à aiguilles ou à saphir.
ENREGISTREMENT ET FABRICATION DES DISQUES.
Enregistrement mécanique. — Le microphonographe Dussaud. — Enregistrement électrique actuel. — Microphone d'enregistrement. — Amplification des courants microphoniques. — Graveur de disque vierge. — Machine à enregistrer. — Technique de l'enregistrement. — Gravure indirecte. — Fabrication des disques du commerce.
PHONOGRAPHES REPRODUCTEURS
Reproduction mécanique des disques. — Reproduction électrique. — Moteur électrique de phonographe. — Lampes amplificatrices. — Haut-parleur. — Haut-parleur électromagnétique. — Haut-parleur électrodynamique. — Haut-parleur électrostatique. Condensateur chantant. — Réglage acoustique de la vitesse du disque.
APPLICATIONS ORIGINALES DU PHONOGRAPHE.
Phonographes automatiques. — Appareil changeur d'aiguille Continuous. — Appareil à plusieurs plateaux. — Phonographe d'enseignement. — Machine à dicter. — Phono-réveil. — Phonographes de publicité. — Le phonographe chien. — Carte postale phonographique. — Phonographe-lanterne magique. —Film phonographique. — Fil magnétique sonore et parlant.
LE CINÉMA SONORE.
Historique. — Le cinéphone Boyer. — Cinéma sonore avec disques. — Enregistrement photographique du son. — Reproduction du film à sons. —Appareils mixtes. — Procédé de Lee de Forest. —Procédé Movietone. — Procédé Fox-Movietone. — Procédé Triergon et appareil Tobis. — Procédé Petersen-Poulsen-Gaumont. — Film sonore rationnel. — Films sonores en couleurs. — Studio de films sonores et salles d'auditions.
MUSIQUE PAR OSCILLATIONS ÉLECTRIQUES.
Les flammes chantantes. — Application de la résonance. — Oscillations électromagnétiques. — Arc chantant de Duddell. — La lampe chantante. —Musique radio-électrique. — Dispositif de Lee de Forest. — Premiers essais de A. Givelet. — Appareil de Hugoniot. — Instruments radio-électriques actuels. — L'éthérophone Thérémin. — Le dynaphone Bertrand. — L'instrument Martenot. — Instruments à résistances. — L'ondium Péchadre. —Le cellulophone Toulon. — Le super-piano Spielmann. — Le premier piano Givelet. — Instrument automatique Coupleux et Givelet. — Orgue radio-électrique Coupleux et Givelet.
PIANOS AUTOMATIQUES.
Les premiers pianos automatiques. — Mélographe et mélotrope Carpentier. — Principes du piano automatique actuel. — Pompe d'aspiration. — La double soupape. — Mouvement du rouleau. — Manœuvre des pédales. — Clavier analyseur Seybold. — Rouleaux perforés.
ORCHESTRES ET INSTRUMENTS AUTOMATIQUES DIVERS.
L'orgue de Barbarie et les grandes orgues. — Orchestrophones. — Cartons perforés. — Accordéon mécanique. L'autophone. — Violons mécaniques. — Le Virtuosa et le Violona. — Le Violonista.
CLOCHES ET CARILLONS.
Histoire des cloches. — Commande électrique. — Carillons mécaniques et électriques. — Carillons de théâtre.
Pl. 1. — Appareil enregistreur de film sonore.
L'inscription du son sur film se fait dans un appareil où la bande se déroule devant un faisceau lumineux variable sous l'influence de courants issus de la cellule photo-électrique d'enregistrement sensible à la lumière. (Photo Metro-Goldwin-Mayer)
En notre XXe siècle, le mécanisme envahit tous les domaines. Celui des arts même ne résiste pas à son emprise. Mais, du moins, pouvait-on penser que la musique échapperait à cette conquête qui s'empare de toutes choses.
Eh bien ! non. La musique elle-même doit se soumettre au vainqueur et, comme les anciens Romains, se résoudre à « passer sous le joug ».
Après des essais informes datant de 1878, c'est-à-dire d'il y a à peine 50 ans, le phonographe, grâce aux progrès vertigineux que lui a permis de faire l'enregistrement électrique à l'aide des lampes de T. S. F., se place au premier rang des engins « conservateurs des sons ». Il emmagasine et reproduit à volonté la voix des chanteurs, le jeu des virtuoses, avec une fidélité et une perfection qui tiennent du prodige. Lui faut-il, au lieu de charmer un seul auditeur, se faire entendre d'une assistance nombreuse, voire même d'une foule ? Le « haut-parleur », se charge de transmettre la voix dans les plus grands espaces ; et dans les halls de nos grandes gares, ses puissantes indications font connaître aux voyageurs hésitants le quai et l'heure de départ du train dans lequel ils doivent monter.
Mais là ne se borne pas l'influence de la mécanique dans l'art et la science des sons : de nouveaux instruments de musique sont nés de cette « industrialisation » inattendue.
D'abord, les « auto-pianos », instruments merveilleux qui, appliqués à un piano de haute facture, permettent à l'exécutant, à l'aide d'un rouleau de papier perforé de rendre un morceau classique avec toutes les formes de rythme et d'intensité, en faisant ressortir le chant, en un mot de le « jouer » en artiste, en y mettant toutes les nuances désirées, tout son sentiment personnel.
Et voici que, par une utilisation merveilleuse du montage en « hétérodyne » des appareils producteurs d'ondes de T. S. F., on produit des sons nouveaux, des timbres insoupçonnés : ainsi est réalisée cette « voix des ondes » qui, dès son apparition sur l'horizon musical, prend sa place au milieu des instruments de l'orchestre !
Toutes ces féeries, tous ces coups de baguette, tout cela est exposé avec une rare compétence dans ce livre que l'ingénieur Weiss a écrit pour la bibliothèque des merveilles. Aucun des « mystères » de la musique mécanique n'est laissé dans l'ombre : tout y est expliqué avec clarté et avec détails, de façon à satisfaire les curiosités les plus ardentes.
A. B.
ACOUSTIQUE MUSICALE
Production des sons. / Vitesse du son. / Propagation du son. / Réflexion et échos. / Qualités du son. / Sons musicaux. / Instruments musicaux. / Instruments à cordes. / Instruments à vent. / Timbres des instruments. / La voix et le chant.
PRODUCTION DES SONS.
Tout corps qui vibre produit un son que perçoit notre oreille. Faisons vibrer, par exemple, une lame métallique fixée par l'une de ses extrémités : le son qui en résulte est d'autant plus intense que les oscillations sont plus amples. Choquons un verre de cristal, il produit également un son, car la matière vibre ; on s'en rend d'ailleurs compte en effleurant légèrement le bord avec le doigt. La vibration est plus visible encore avec une corde de violon qui prend la forme apparente d'un fuseau, forme d'autant plus nette que les vibrations sont plus fortes. L'ébranlement de l'air produit également des sons; par exemple, lorsqu'on souffle dans une clef, les oscillations de la colonne d'air qui remplit l'intérieur de la tige déterminent la production d'un son. En général, les corps qui vibrent pour produire des sons musicaux ont des oscillations de faible amplitude.
Le son a donc son origine dans un mouvement vibratoire périodique de grande fréquence, c'est-à-dire rapide. Cette fréquence, déterminée par le nombre de vibrations par seconde, doit rester dans certaines limites, 16 à 3o 000 environ, pour que le son puisse être perçu par nos sens. Mais si l'on veut que la perception soit agréable, le nombre des vibrations ne devra pas dépasser 4 000. Ainsi entre l'échelle de 16 à 4 000 se classent les sons musicaux. Au-dessous de 16, nous n'entendons rien ; au-dessus de 4 000, l'oreille est désagréablement impressionnée, bien qu'il lui soit possible d'entendre des sons de fréquence 30 000. Les chiens d'ailleurs ont une limite d'audition encore plus élevée.
Les vibrations ne produiront des sons que si le corps vibrant est dans un milieu élastique, comme l'air, qui, interposé entre le corps sonore et l'oreille, transmet les vibrations. Dans le vide, par conséquent, les ondes sonores n'arrivent pas jusqu'à nous. Si les vibrations sont violentes dans l'air, elles se manifestent d'une manière visible ; un coup sec de tonnerre, la détonation rapprochée d'un canon font trembler les vitres et parfois même les brisent.
Dans l'eau, le son se propage également. Les pêcheurs le savent par expérience, ils évitent soigneusement le bruit pour ne pas effrayer les poissons. Les solides transmettent le son mieux encore que l'eau. En appliquant l'oreille sur une route, contre un rail, on identifie à de grandes distances la marche d'une troupe ou le roulement d'un train.
Les lois de la propagation du son s'utilisent pour le repérage. Grâce à des instruments enregistreurs sensibles, on détermine ainsi la direction des positions de batteries, on signale la présence de sous-marins, on est averti du travail des sapeurs du génie qui creusent des mines.
De même que les ondes lumineuses sont renvoyées par des miroirs, les ondes sonores sont réfléchies plus ou moins par des surfaces. Des miroirs paraboliques, par exemple, frappés par des ondes sonores les concentrent au foyer du miroir. Cette propriété permet d'identifier des bruits à grandes distances, celui des moteurs d'avions ou de dirigeables ; le microphone placé au foyer détermine la direction du son d'après l'intensité de la réception par rapport aux orientations diverses du miroir. Par les ondes sonores, on renseigne les navires au moyen de cloches sous-marines, de sirènes, mais ce procédé s'efface devant la signalisation par les ondes électro-magnétiques avec les appareils de William Loth.
VITESSE DU SON.
Entre la production du son, comme celui que provoque le départ d'un coup de canon correspondant à la lueur produite vue par un observateur éloigné et la réception acoustique de ce son par le même observateur qui écoute, il y a un intervalle. Les ondes sonores mettent donc un certain temps pour franchir la distance qui sépare le canon de l'observateur. Par expérience, on a déterminé leur vitesse, qui est uniforme, invariable pour tous les sons.
On a établi en définitive que la vitesse du son dans l'air à 15° est 340 mètres par seconde. On calcule facilement d'après cela la distance d'un orage en comptant le nombre de secondes écoulées entre la vision de l'éclair et l'audition du coup de tonnerre ; on multiplie ce nombre par 340 mètres. Les auditions de deux coups successifs fournissent une indication sur le sens de propagation du phénomène.
PROPAGATION DU SON.
Lorsqu'un corps sonore vibre, il transmet à l'air environnant une série de chocs et crée ainsi des ondes se propageant d'un mouvement uniforme dans toutes les directions. Ce phénomène a quelque analogie avec celui de la formation des rides de l'eau lorsqu'une pierre tombe dans un étang. Il n'y a pas transport de matière, mais ondulation de celle-ci. Les rides s'éloignent, et les cercles s'agrandissent théoriquement jusqu'à l'infini. De même les molécules d'air au voisinage d'un corps en vibration ondulent également, mais comme elles vont dans toutes les directions, elles forment des sphères concentriques dans la masse au lieu de cercles sur une surface plane.
Après une vibration, l'ébranlement initial avec ses conséquences : condensation et dilatation de l'air, est transmis à toutes les molécules situées à une distance égale à la longueur d'onde. Envisageons un son de 680 vibrations par seconde, la longueur d'onde est 340 (nombre de mètres parcourus par le son en une seconde) divisé par 680, soit 0 m. 50. On voit immédiatement que plus les sons sont aigus, c'est-à-dire leur fréquence grande, plus la longueur d'onde est petite. A la limite supérieure de fréquence audible, sons aigus, la longueur d'onde est environ 10 centimètres ; pour la limite inférieure, sons graves, elle approche de 20 mètres.
RÉFLEXION ET ÉCHOS.
Les ondes sonores rencontrant un obstacle se comportent comme les rides de l'eau qui viennent frapper la rive : elles reviennent sur elles-mêmes avec la même vitesse et la même fréquence. Plaçons-nous devant un grand mur et émettons un son. Les ondes sonores vont frapper le mur, s'y réfléchissent et nous reviennent naturellement de sorte que nous entendons un deuxième son appelé écho. C'est la répétition du son initial, après un intervalle de temps variable suivant notre distance par rapport au mur. En raison de l'inertie de l'oreille pour distinguer deux sons successifs, l'écho n'est perceptible que si l'intervalle est au minimum 1/10 de seconde. Comme les ondes font le trajet aller et retour, le mur ne peut former un écho perceptible que s'il est à 17 mètres (1/2 de 340 divisé par 10) de l'observateur. Mais comme on ne peut prononcer en moyenne que cinq syllabes par seconde, le nombre 17 doit être augmenté pour les sons articulés et être au moins le double : l'écho répète dans ce cas deux ou trois syllabes.
Plusieurs obstacles placés à des distances différentes fournissent un écho multiple. Certains échos naturels sont célèbres. Celui de Woodstock Park, près d'Oxford, reproduit 20 fois une syllabe. L'écho de la villa Simonetta, près de Milan, fait entendre 40 fois le bruit d'un coup de feu tiré dans la cour intérieure.
Dans leur retour, les sons réfléchis se conjuguent avec les sons directs. Ils les renforcent dans certains cas (pour des distances inférieures à 17 mètres), on dit alors qu'il y a résonance. Ce phénomène est fréquent dans les grands appartements, les églises, les salles de réunion, mais les effets amplificateurs sont naturellement atténués par les meubles, les tapis ou les tentures. En réalité, ce qui se passe est fort complexe. Si le son est très fort, les parois de la pièce vibrant également produisent des vibrations parasites, qui se superposent aux vibrations principales. C'est de là que vient le bruit d'un train qui est renforcé sous un tunnel.
Un son trop court ou un mélange confus de sons ne permettant ni leur identification, ni leur classement, s'appelle un bruit qui n'est pas musical. Cependant plusieurs bruits successifs peuvent constituer une sorte de gamme. Par exemple, on frappe des planchettes de dimensions déterminées et croissantes, ou des bouteilles plus ou moins remplies d'eau et l'on produit les sons de la gamme.
QUALITÉS DU SON.
La hauteur, l'intensité et le timbre caractérisent le son.
La hauteur dépend du nombre de vibrations par seconde. Elle différencie les sons aigus des sons graves. Ainsi, dans une gamme musicale, le nombre des vibrations du sol est plus élevé que pour l'ut inférieur, plus grave. Des sons produits par le même nombre de vibrations ont une hauteur identique : on dit qu'ils sont « à l'unisson ».
L'intensité varie proportionnellement avec l'amplitude plus ou moins grande des vibrations. Si cette amplitude décroît, l'intensité du son décroît également. C'est ce qui a lieu quand une corde métallique vibre avec moins d'amplitude : l'intensité du son diminue et finalement devient nulle.
Le timbre d'un son est beaucoup plus complexe. Il caractérise l'impression que notre cerveau reçoit par l'intermédiaire de l'oreille. Grâce au timbre, deux sons de même intensité et de même hauteur, mais ayant des origines différentes, seront parfaitement identifiés : le sol d'un violon et celui d'un piano par exemple. Ce qui fait le timbre de chacun des deux sol est la superposition au son pur d'autres sons appelés harmoniques, qui varient suivant la nature de l'appareil émetteur de sons.
Lorsqu'on s'éloigne d'un corps sonore, l'intensité du son perçu diminue proportionnellement au carré de la distance.
D'autre part, si la densité de l'air augmente, si la température s'abaisse, le son porte plus loin, comme dans les pays froids. L'air comprimé produit aussi le même phénomène et renforce le son. Par contre, en montagne, où l'air est raréfié, le son se propage moins loin. On doit alors parler plus fort pour se faire entendre.
Quand la distance qui sépare l'observateur d'un corps sonore diminue au cours de l'émission même, le nombre d'ondes sonores par seconde qui frappent l'oreille va en croissant, et par conséquent la hauteur du son augmente. L'inverse a lieu si la distance devient plus grande, la hauteur du son diminue. Ainsi, au passage d'une locomotive qui marche à 75 kilomètres à l'heure, le son s'élève d'environ un demi-ton au fur et à mesure que la machine s'approche de l'observateur ; il s'abaisse ensuite quand la machine s'éloigne.
On conserve un certain temps l'intensité du son en l'émettant à l'extrémité d'un tuyau, car les tranches d'air qui vibrent à l'intérieur ont toutes la même surface et le son ne peut aller dans toutes les directions : il est comme guidé. On transmet donc les sons facilement en se servant de tubes acoustiques dont l'usage était fréquent avant l'invention du téléphone. De même le porte-voix transmet les indications sonores à de grandes distances; l'amplitude des sons reçus augmente si la section du tube va en diminuant, car les ondes sonores doivent se rassembler. C'est le principe des cornets acoustiques.
Les sirènes donnent des sons perceptibles à de grandes distances. Ces appareils sont formés de deux disques accolés ou de deux cylindres concentriques également accolés. Disques ou cylindres sont percés de trous obliques, ils ont même axe, mais tournent en sens contraire. On envoie de l'air comprimé qui ne peut passer que par les trous en concordance à chaque tour. L'air extérieur est donc soumis à autant de vibrations par tour qu'il y a de trous en concordance sur les pièces mobiles. Le nombre usuel est 326 par seconde, ce qui correspond au mi de la gamme normale, mais cette hauteur de son est obtenue progressivement, au fur et à mesure que la vitesse des disques ou des cylindres approche de la vitesse de régime.
SONS MUSICAUX.
De tout temps, les hommes ont étudié des sons dits musicaux, capables de fournir des impressions agréables, de se combiner et de s'assembler entre eux suivant certaines règles. Une mélodie n'est pas caractérisée par la hauteur absolue des sons successifs, et le même morceau peut être interprété au moyen de sons graves ou aigus, le même air chanté par une voix de basse ou de soprano. De toutes façons, les sons produits auront toujours un nombre de vibrations en rapport constant, le numérateur étant toujours la fréquence la plus grande. Ce rapport est appelé « intervalle musical ». Il est égal à 1 si les sons ont le même nombre de vibrations, c'est-à-dire sont « à l'unisson ». A l'octave l'un de l'autre, le plus élevé a une fréquence double : intervalle musical 2.
Tous les sons musicaux normaux s'échelonnent sur 7 octaves et ils sont compris entre 32 et 4 096 vibrations. Le la normal ou la3, qui a été choisi en France comme terme de comparaison, correspond à 435 vibrations simples par seconde, émises par le diapason dit normal. La gamme dite tempérée est la gamme du piano. Sur le clavier, les sons naturels sont représentés par des touches blanches ; les sons altérés au moyen des dièses ou des bémols sont fournis par des touches noires intercalées.
INSTRUMENTS MUSICAUX.
Les sons dans les instruments de musique sont produits par la vibration de cordes, de tuyaux sonores ou même de plaques vibrantes et par eux-mêmes, ils sont faibles : ainsi un diapason tenu à la main ne donne en vibrant qu'un son affaibli. Appuyons-le sur un meuble ; celui-ci prend part aux vibrations, il intéresse alors des tranches d'air plus importantes et le son du diapason est renforcé. C'est en utilisant ce phénomène qu'on adjoint aux instruments de musique une cavité sonore amplificatrice, une boite de résonance.
Celle-ci sera efficace si l'air qu'elle contient vibre d'accord avec l'instrument. La forme de la cavité a donc une influence sur la nature des sons qui seront renforcés. Une cavité sphérique ne renforce guère qu'un son. Un cylindre étroit de longueur étudiée, au contraire, en renforce une série définie. Des formes complexes et allongées comme dans le piano, le violon ou le violoncelle agissent sur un très grand nombre de sons.
Plaçons un diapason à l'entrée d'un tuyau cylindrique, les tranches d'air sont successivement ébranlées et le son se propage suivant l'axe du tuyau. Considérons au contraire une corde vibrante, l'ébranlement de l'air se fait dans une direction qui est perpendiculaire à la corde vibrante. La corde en vibrant produit un son dit fondamental, ou premier harmonique. Appuyons le doigt au milieu de la corde et faisons-la vibrer avec un archet ; même si nous enlevons ensuite le doigt, la corde vibre alors comme si elle était en deux parties et l'on obtient un son à l'octave supérieure du son fondamental, c'est le second harmonique. De même en posant le doigt au tiers ou au quart de la corde, on produit d'autres harmoniques. Des résultats analogues sont obtenus en forçant plus ou moins le vent dans un tuyau.
INSTRUMENTS A CORDES.
Les cordes vibrantes sont faites avec des boyaux ou des fils métalliques, fixés à leurs extrémités et plus ou moins tendus. On les fait vibrer avec un archet, comme dans le violon, la viole d'amour, le violoncelle ou la contrebasse; avec le choc de marteaux feutrés, comme dans le piano. On pince aussi chaque corde de la harpe avec les doigts, ou on fait vibrer celles de la mandoline, de la cithare, avec une petite pièce de corne ou d'ivoire appelée médiator. La fréquence des vibrations est inversement proportionnelle à la longueur de la corde, à son diamètre et à la racine carrée de sa densité. Par contre, elle augmente proportionnellement à la racine carrée de la tension.
Les instruments à cordes se divisent en deux catégories : ceux qui ont autant de cordes que de sons à obtenir, piano et harpe par exemple ; ceux, au contraire, à nombre restreint de cordes avec lesquelles l'artiste compose les notes : violon et instruments analogues. Dans tous, les cordes sont tendues sur une caisse sonore ou caisse de résonance qui renforce les sons et caractérise chaque instrument par la force, la douceur et un moelleux particulier.
Le piano a des cordes en acier. Leur diamètre et leur longueur dépendent de la tonalité des sons. A une extrémité, elles sont fixées sur le sommier ou cadre résistant qui supporte l'effort de tension, atteignant pour l'ensemble des cordes 20 tonnes. Afin d'amplifier le son, surtout dans les gammes supérieures, chaque note est produite par la frappe du marteau sur deux ou trois cordes. La température et l'humidité ayant une influence sur les cordes, le piano doit rester dans un endroit d'ambiance sensiblement constante.
Dans les pianos à queue, les cordes sont horizontales. Elles rendent des sons de même timbre, s'unissant bien. De longueur normale, elles ont une sonorité naturelle, continuent longtemps leurs oscillations et fournissent un son prolongé. Dans les pianos droits, les cordes sont verticales pour diminuer l'encombrement ; pour les sons graves, elles sont enveloppées d'une spirale métallique qui en augmente la densité.
La harpe à 46 cordes donne la gamme d'ut b majeur et s'étend sur six octaves et demie.
Le violon n'a que quatre cordes de même longueur, mais de diamètres progressifs depuis la plus grave ou corde entourée de laiton qui donne le sol2, jusqu'à la chanterelle qui donne le mi4. Pour accorder l'instrument, on agit sur la tension des cordes avec des clefs jouant le rôle de petits treuils.
Les instruments dérivés du violon forment une famille appelée quatuor : le violon, l'alto, le violoncelle, la contrebasse.
La viole d'amour est une sorte de violon à sept cordes.
En pressant avec le doigt une corde d'un de ces instruments, on limite la partie vibrante et l'on peut ainsi obtenir en choisissant le point d'application tous les sons possibles, avec une précision qui dépend de l'habileté du virtuose.
Dans la mandoline et la guitare, on excite la corde avec le médiator, mais quelquefois on se contente de pincer les cordes avec les doigts, comme pour la guitare ou le banjo.
INSTRUMENTS A VENT.
Dans les tuyaux sonores à parois lisses et rigides, l'air intérieur est ébranlé au moyen d'une embouchure à l'extrémité du tuyau. Dans l'embouchure de flûte, l'air passe par une lumière, ou fente étroite, et se brise contre une lame fine en biseau, ou « lèvre ». On obtient des sons de différentes hauteurs dont quelques-uns sont renforcés par le tuyau. C'est le cas du flageolet, du sifflet, des tuyaux d'orgue. Dans les tuyaux à anche, clarinette, hautbois, etc., l'air fait vibrer une languette élastique qu'il rencontre sur son passage. Le son propre, susceptible d'être renforcé par le tuyau, est obtenu par le réglage de la languette.
Les trompettes, clairons, cors et instruments de cuivre ont une embouchure en forme de petit entonnoir. Depuis les temps les plus reculés, on connaît le chalumeau, la flûte et la trompette. Dans beaucoup d'instruments à vent, on modifie au moment voulu les tuyaux sonores pour obtenir les différentes notes. Par exemple, dans un tuyau sonore long et étroit, on obtient en débouchant une ouverture le même résultat que si le tuyau était coupé à cet endroit. On procède ainsi dans la flûte, la clarinette, le saxophone, etc.
Dans l'orgue, la longueur des tuyaux restant invariable, il en faut autant que de notes. Ils sont ouverts ou fermés, à embouchure de flûte ou à anche. L'air est envoyé par des soufflets et sous l'action d'une touche, une soupape s'ouvre au bas du tuyau correspondant. Le plus long donne l’ut2, le plus court n'a que 8 millimètres et donne l'ut7. Les anches libres fournissent des sons doux et caressants, tandis qu'avec les anches battantes, on a des sons mordants et éclatants.
La caractéristique de l'orgue est l'utilisation des harmoniques pour réaliser différents timbres. On y arrive avec les jeux de fourniture, c'est-à-dire des ensembles de tuyaux accordés chromatiquement. La flûte, le violon, le violoncelle, la voix céleste sont imités par des tuyaux ouverts ; le hautbois, la clarinette, le cor anglais par des tuyaux à anche libre ; la trompette, le trombone, le clairon par des tuyaux à anche battante. L'harmonium est un orgue simplifié, avec jeux beaucoup plus restreints.
Dans les instruments de cuivre : cor, trompette, trombone, etc., les lèvres du musicien jouent le rôle d'anche libre, de tension variable à volonté. Elles font vibrer à l'unisson la colonne d'air. Les sons obtenus en forçant plus ou moins le vent sont les harmoniques du son fondamental. Dans le cor d'harmonie cependant, on obture aussi plus ou moins avec la main l'ouverture du pavillon, et on obtient une plus grande variété de sons. Avec des pistons, des coulisses, on fait varier également la longueur des tuyaux comme dans le cornet à piston, les bugles, les trombones, les altos (cuivre), etc.
On obtient aussi des sons musicaux en frappant des masses métalliques, ou des membranes tendues, cas des cloches, des cymbales, des diapasons, des tambours, des tubes frappés par des marteaux, du gong, du tam-tam des nègres. Les tiges métalliques interviennent dans le triangle. La lame large et longue de la scie musicale produit aussi des sons fort curieux.
TIMBRES DES INSTRUMENTS.
On identifie à l'audition seule un instrument de musique grâce à son timbre particulier, dû aux harmoniques qui se superposent au son fondamental et qui varient d'un instrument à l'autre à la fois par leur nature et leur intensité. Helmholtz étudia les sons au moyen d'une série de résonateurs sphériques ne renforçant chacun qu'un son. On fait vibrer un corps sonore dans le voisinage des appareils. Les résonateurs sphériques de même période que les sons émis entrent à leur tour en vibration. On analyse ainsi les sons simples constituant un son composé. La synthèse des sons composés est réalisée avec le même appareil par une série de diapasons (chacun donnant un son simple) et placés devant les résonateurs. Par tâtonnements, on obtient le timbre des divers instruments de musique.
Il est facile de faire une expérience du même genre avec un piano. On appuie sur la pédale droite pour soulever les étouffoirs. On chante une note sur une voyelle, A par exemple ; par résonance, un certain nombre de cordes se mettent à vibrer, et quand le chant s'arrête, le piano continue sur le même son composé qui constitue le timbre de la voyelle A.
Les gros tuyaux fermés de l'orgue donnent des sons simples, sourds et sans éclat. Les diapasons également donnent des sons simples. Au contraire les sons musicaux des autres instruments sont composés du son fondamental et de ses harmoniques. Les premiers harmoniques donnent l'éclat, la vigueur et la sonorité. Les autres, qu'obtient l'artiste débutant sur un instrument à cordes, produisent une impression désagréable.
LA VOIX ET LE CHANT.
L'organe de la voix est le larynx, fonctionnant à peu près comme un instrument à anches membraneuses formées par les cordes vocales. Elles varient à l'infini en longueur, épaisseur, largeur et tension. Notre caisse de résonance est la cavité bucco-nasale, et tout changement de celle-ci modifie la voix.
La voix de femme est à l'octave de la voix d'homme, mais comprend trois catégories : contralto, mezzo-soprano et soprano. Les voix d'hommes se subdivisent en basse, baryton ou ténor. En général la voix s'étend sur 13 ou 14 notes et les notes extrêmes sont sol2et ut5.
La voix de poitrine s'émet naturellement. La voix de tête sort du registre normal : cas d'un homme, par exemple, qui veut imiter une voix de femme.
Les sons émis par certains animaux dépendent de la conformation particulière de leur larynx. Parfois ils émettent des sons musicaux ; le hennissement du cheval est une gamme chromatique descendante complète, sans omettre un demi-ton. Le singe seul est capable de chanter, de monter et de descendre une gamme par demi-tons.
Nous percevons les sons par un phénomène de résonance. L'oreille interne comporte 3 000 petits filaments terminaux du nerf auditif. Ce sont les fibres de Corti. On suppose que chacune est sensible à des vibrations déterminées. Un son simple n'en fait vibrer qu'une seule, mais un son composé agit sur toutes celles qui correspondent au son fondamental et à ses harmoniques. L'oreille peut donc apprécier facilement les qualités d'un son perçu ; il s'y ajoute également une certaine éducation musicale plus ou moins heureuse, suivant la prédisposition du sujet.
L'inscription graphique des sons se fait avec un diapason muni d'un stylet se déplaçant devant un cylindre enregistreur (fig. 1). On a pour un son simple une courbe à ondulations régulières, appelée sinusoïde. Ces ondulations sont étendues à droite ou à gauche suivant l'intensité du son. Elles sont plus ou moins rapprochées suivant la hauteur ou tonalité. Avec un son composé, la sinusoïde est déformée, car les harmoniques se superposent, et par comparaison, on peut les caractériser et les reconnaître.
Fig. 1. — Accord de Ut1 et Ut2 (à l'octave) donné par la ligne pointillée sur la figure du haut et accord de Ut1 et Sol1 (quarte) donnée par la ligne pointillée de la figure du bas.
HISTORIQUE DU PHONOGRAPHE
Machines parlantes légendaires. / Le phonautographe de Scott et le paléophone de Cros. / L'invention de Marcel Deprez. / Le phonographe d'Edison. / Les lames parlantes de Lambrigot. / Les premiers appareils pratiques. / Disques à aiguilles ou à saphir.
MACHINES PARLANTES LÉGENDAIRES.
Dès la plus haute antiquité, on a essayé de reproduire artificiellement la parole et la musique, mais une grande part doit revenir à la légende. On parle, en effet, de bâtons qui causent, d'hommes artificiels, de têtes à secret. Sur la colonne de Memnon en Égypte, on lit cette phrase d'Anaxagoras :
« L'une (tête) parle d'une voix artificielle, tandis que l'autre écoute. »
Dans la civilisation chinoise, il est nettement question d'une machine parlante : d'après les renseignements recueillis par Robert Hart dans un ouvrage datant de deux mille ans, on dit textuellement :
« Cette machine se compose d'une boîte contenant un mouvement d'horlogerie, qui enregistre sur un disque tous les sons et bruits autour d'elle. Si on place le disque sur une plaque que l'on fait tourner, ces mêmes sons sont reproduits. »
Cette précision est vraiment troublante, trop peut-être pour être vraie.
Un esclave étrusque dont le nom n'est pas connu, sous le règne de Numa Pompilius, construisit à Rome une tête colossale qui criait d'une voix forte le nom de l'empereur. Les Mémoires de Xénophon font aussi mention d'un Perse vivant à la cour de Darius, dont la machine « parlait fort et d'une voix creuse, comme si quelqu'un nous eût parlé du fond d'une cave. »
Tous ces appareils n'étaient sans doute pas autre chose que des amplificateurs des sons produits par une personne dissimulée. Il n'en est rien resté, pas plus d'ailleurs que des machines parlantes du moyen âge : le nain parleur de Roger Bacon au XIIIe siècle, la tête parlante d'Athanasius Kerchen au XVIe siècle. A la même époque, Porta voulut, en vain, conserver des paroles émises à l'intérieur d'un tube de plomb.
L'écrit authentique le plus ancien du moyen âge sur les appareils parlants est à la Bibliothèque Nationale sous le titre le Courrier véritable sans nom d'éditeur, mais avec le sous-titre suivant :
Du bureau des postes établies pour les nouvelles hétérogènes du dernier jour d'avril 1632.
La notice, datée du 23 avril 1632, rapporte ce qui suit :
« Le capitaine Vosterloch est de retour de son voyage des terres australes, qu'il avait entrepris par le commandement des Estats, il y a deux ans et demy.
« Il nous rapporte entre autres choses qu'ayant passé par un destroict au-dessoubs de celuy de Magellan et de celuy du Maire, il a pris terre en un pays où les hommes sont de couleur bluastre, et les femmes de verd de mer, les cheveux des uns et des autres de macarat et ventre de nonnain. Mais ce qui nous estonne d'avantage et qui nous fait admirer la nature, c'est de voir qu'au deffaut des arts libéraux et des sciences qui nous dennent le moyen de communiquer ensemble et de descouvrir par excrit nos pensées à ceux qui sont absens, elle leur a fourni des certaines esponges qui retiennent le son et la voix articulée, comme les nostres font les liqueurs.
« De sorte que quand ils veulent mander quelque chose, ou conférer de loin, ils parlent seulement de prés à quelqu'une de ces esponges ; puis les envoyent à leurs amis, qui les ayant reçues en les pressant tout doucement font sortir ce qu'il y avait dedans de paroles et savent, par cet admirable moyen, tout ce que leurs amis désirent.
« Et, pour si resionyr, quelquefois ils envoient quérir dans l'Isle Cromatique des concerts de musique de voix et d'instruments dans les plus fines de leurs esponges, qui leur rendent estant pressées les accords les plus délicats en leur perfection. »
Ce n'est là évidemment qu'une fantaisie imaginative, pour ne pas dire plus.
Rabelais lui-même dans Pantagruel expose à son tour une théorie de paroles gelées :
« Seigneur, de rien ne vous effroyez. Icy est le confin de la mer glaciale, sur laquelle fust au commencement de l'hyver dernier grosse et félonne bataille entre les Arimaspiens et les Nephélibates. Lors gelarent en l'aer les paroles et crys des hommes et femmes, le chaplis des masses, le hurtis des harnois, les hennissements des chevaulx et tous aultres effroys de combat. A cette heure, la rigueur de l'hyver passée, advenante la sérénité et tempérie du beau temps, elles fondent et sont ouïes... »
« ... Tenez, disait Pantagruel, voyez en cy qui encore ne sont desgelées. »
« Lors nous jeta sur le tillac pleines mains de paroles gelées, et semblaient dragées perlées de diverses couleurs.
« ... Lesquelles paroles estre quelque peu eschauffées entre nos mains fondoient comme neige, et les oyons réalment mais ne les entendions, car c'estoit langage barbare... »
Cyrano de Bergerac dans son Histoire comique des Etats et Empires de la Lune semble prophétiser notre phonographe moderne. Il explique comment dans la lune on conserve les sons dans une boîte, et il écrit textuellement :
« A l'ouverture de la boîte, je trouvai dedans un je ne sais quoi de métal presque semblable à nos horloges, plein de je ne sçay quels petits ressorts et de machines imperceptibles. C'est un livre à la vérité, mais c'est un livre miraculeux, qui n'a ni feuillets, ni caractères.
« Enfin, c'est un livre où, pour apprendre, les yeux sont inutiles : on n'a besoin que des aureilles.
« Quand quelqu'un donc souhaite lire, il bande avec une grande quantité de toutes sortes de petits nerfs cette machine, puis il tourne l'éguille sur le chapitre qu'il désire écouter, et en mesme temps, il en sort, comme de la bouche d'un homme ou d'un instrument de musique, tous les sons distincts et différents qui servent entre les Grands Lunaires à l'expression du langage. »
Dans un ouvrage de l'évêque Jones Wilkins, fondateur de la Société royale de Londres au XVIIe siècle, intitulé : Mathematical Magic or the Wonders, that may be performed by mechanical, l'auteur rappelle d'abord les automates qui marchent et qui chantent, les idoles égyptiennes, et poursuit ainsi sa description :
« Mais il y a maintenant, en ce qui concerne les sons articulés, une difficulté bien plus grande. Walchius pense qu'il est possible de conserver la voix ou des mots séparés dans une caisse vide ou un tuyau et que, ce tuyau étant convenablement ouvert, les mots en sortiront tels qu'ils ont été prononcés. De même qu'il arrive dans les pays froids où les paroles demeurent comme glacées pendant tout l'hiver et peuvent être entendues l'été suivant ou lorsque survient un grand brouillard. Mais cette conjecture peut se passer de réfutation. Le moyen le plus sûr d'arriver à une pareille découverte est l'observation de l'emploi des divers instruments de langage de la nature ; la langue, les lèvres, la gorge, les dents, etc.
« A cet effet, les Hébreux ont assigné à chaque lettre un organe propre. En outre, nous devons observer que les sons non articulés ont une ressemblance avec des lettres. Ainsi, nous pouvons comparer le clapotement de l'eau à la lettre I, le refroidissement des choses bouillantes à la lettre Z, le son des cordes agitées à la lettre N et au nombre 9, et le coup d'aiguille à la lettre Q, etc.
« En observant bien exactement ces résultats, il se pourrait que l'on arrivât à faire dire quelques mots à une statue. »
Il s'agit là évidemment d'une indication fort obscure.
Plus près de nous, le duc de Lévis, en 1810, publia la Correspondance de deux mandarins chinois, supposée écrite un siècle plus tard, c'est-à-dire en 1910. L'auteur raconte qu'un mécanicien allemand est arrivé à Paris pour y faire connaître un instrument, avec lequel il imite la voix humaine.
Le XVIIIe siècle lui aussi connut des machines parlantes. L'Italien Leparelli construisit un appareil produisant des sons musicaux et poussant des airs joyeux. Mais il ne nous est encore rien resté de précis, bien que les phénomènes acoustiques fussent connus depuis fort longtemps. Quant au joueur de flûte et au joueur de tambourin de Vaucauson, ce ne sont que fies automates mécaniques.
LE PHONAUTOGRAPHE DE SCOTT ET LE PALÉOPHONE DE CROS.
Les premières recherches scientifiques connues datent de 1857. Un jeune imprimeur français, Léon Scott de Martinville, construisit un instrument pour enregistrer graphiquement les ondes sonores. La récente découverte de la photographie par Daguerre donna à Scott l'idée d'un appareil qu'il appela « Phonautographe ». Il comportait un cylindre enduit de noir de fumée, tournant autour d'un axe à manivelle monté sur des paliers. Une soie de porc tendue sur un diaphragme de parchemin touchait par son extrémité la surface du cylindre. Un entonnoir dans lequel on parlait au-dessus du diaphragme le faisait vibrer, et la soie traçait alors une ligne sinueuse sur la surface du cylindre ; les vibrations étaient enregistrées. Des démonstrations furent faites devant l'Académie des Sciences, mais l'invention fut accueillie avec scepticisme. Les ressources de l'inventeur s'épuisèrent, de sorte qu'il ne put continuer ses recherches.
Ce fut seulement vingt ans plus tard, en 1877 que le poète Charles Cros déposa à l'Académie des Sciences sous pli cacheté la description d'un appareil destiné à enregistrer et à reproduire les vibrations acoustiques. Voici le texte exact de ce document, lu à la séance de novembre 1877.
Ouverture d'un pli cacheté déposé le 30 avril 1877 par M. Charles Cros.
Procédé d'enregistrement et de reproduction de phénomènes perçus par l'ouïe.
« En général, le procédé consiste à obtenir le tracé du Va-et-vient d'une membrane vibrante et à se servir de ce tracé pour reproduire le même va-et-vient avec ses relations automatiques de durées et d'intensités sur la même membrane, ou sur une autre appropriée à rendre les sons, les bruits qui résultent de cette série de mouvements.
« Il s'agit donc de transformer un tracé extrêmement délicat et tel que celui qu'on obtient avec des index légers frôlant des surfaces noircies à la flamme, de transformer, dis-je, ces tracés en reliefs ou creux résistants, capables de conduire un mobile qui transmettra ces mouvements à la membrane sonore.
« Un index léger est solidaire du centre de figure d'une membrane vibrante. Il se termine par une pointe (fil métallique, barbe de plume, etc.) qui repose sur une surface noircie à la flamme. Cette surface fait corps avec un disque animé d'un double mouvement de rotation et de progression.
« Si la membrane est en repos, la pointe tracera une spirale simple. Si la membrane vibre, la spirale tracée sera ondulée et ses ondulations représenteront exactement tous les va-et-vient de la membrane, en leurs temps et en leurs intensités.
« On traduit au moyen de procédés photographiques actuellement bien connus cette spirale ondulée et tracée en transparence par une ligne de semblable dimension, tracée en creux ou en reliefs dans une nature résistante : acier trempé par exemple.
« Cela fait, on met cette surface résistante dans un appareil moteur qui la fait tourner et progresser d'une vitesse et d'un mouvement pareils à ceux dont avait été animée la surface d'enregistrement. Une pointe métallique, si le tracé est en creux, ou un doigt à encoche si le tracé est en relief, est tenue par un ressort sur ce tracé. D'autre part, l'index qui supporte cette pointe est solidaire du centre de figure de la membrane propre à produire les sons. Dans ces conditions, cette membrane sera animée non plus par l'air vibrant, mais par le tracé commandant l'index à pointe, d'impulsions exactement pareilles en durée et en intensité à celles que la membrane d'enregistrement avait subies.
« Le tracé en spirale représente des temps successivement égaux par des longueurs croissantes ou décroissantes. Cela n'a pas d'inconvénient si l'on n'utilise que la portion périphérique du cercle tournant, les tours de spire étant très rapprochés; mais alors on perd la surface centrale.
« En tout cas, le tracé en hélice sur un cylindre est très préférable, et je m'occupe actuellement d'en trouver la réalisation pratique. »
Charles Cros était alors âgé de trente-cinq ans. On le connaissait par les monologues de sa composition, que récitait l'artiste Coquelin Cadet. A-t-il construit un appareil ayant les propriétés indiquées dans le texte de son pli cacheté ? Voici ce qu'en a dit Maurice Donnay, au Grand Amphithéâtre de la Sorbonne, le 30 avril 1927, lors de la célébration du centenaire du phonographe.
« Peu de personnes savent ce que fut, entre les mains de Charles Cros, le premier phonographe. Je tiens le renseignement de son fils, le délicat poète Guy-Charles Cros, qui le tient lui-même de Falconnier, de la Comédie-Française, qui fut un grand ami de son père. Figurez-vous une boîte à cigares, un mouvement d'horlogerie, une plaque recouverte d'une couche de cire vierge que Charles Cros égalisait avec un fer à repasser pour obtenir une surface bien plane ; une membrane vibrante au centre de laquelle un bec de plume inscrivait les vibrations sur la cire vierge. Vous pensez bien qu'il ne s'agissait pas de reproduire de longues phrases, ni des discours, ni des mélodies, ni des chœurs, ni des morceaux d'orchestre. Charles Cros invitait un des assistants à crier dans la boîte à cigares un mot bref et sonore. Chose singulière, on choisissait toujours le même mot énergique prononcé à Waterloo par un général français et qui se trouvait reproduit avec un chevrotement ridicule et charmant. Tel fut le premier phonographe. On fait ce qu'on peut. Charles Cros était pauvre. Il n'avait pas l'argent nécessaire pour prendre un brevet; il avait porté ses plans et ses dessins chez un grand fabricant d'instruments de précision, qui ne trouva pas la chose intéressante, ni assez précise. »
Charles Cros ne fut même pas le parrain de son invention : il l'avait appelé « Paléophone » ou voix du passé, mais dans un article de la Semaine du Clergé rédigé par l'abbé Lenoir (qui signait Leblanc) l'appareil fut baptisé cette fois « Phonographe », et c'est ce mot qui fit fortune.
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Pl. 2. — Fabrication d'un disque en cire. La cire vierge enregistrée est enduite de graphite conducteur pour la galvanoplastie. (photo Couesnon) |
Pl. 2. — Fabrication d'un disque en cire. Moulage à la presse pour obtenir le disque double face commercial. (photo Couesnon) |
Pl. 2. — Photomicrographie d'un fragment de disque à aiguille.
Elle montre les ondulations latérales des sillons tracés sur la cire. (photo Couesnon)
Pl. 3. — Salle des bains de galvanoplastie.
Là se fabriquent successivement l'original, la mère et le shell d'un disque vierge après enregistrement. (photo Columbia)
Pl. 3. — Laboratoire des disques d'épreuve.
On fabrique des disques d'épreuve qui sont soumis à l'examen des laboratoires et à des expertises musicales. (photo Columbia)
L'INVENTION DE MARCEL DEPREZ.
Le grand savant Marcel Deprez eut le premier l'idée d'une théorie scientifique prouvant la possibilité d'enregistrer et de reproduire la voix ; il n'a laissé d'ailleurs aucun écrit sur ces questions, et c'est pourquoi on ne cite jamais son nom parmi les précurseurs du phonographe. Si nous pouvons cependant lui rendre justice, c'est parce que nous avons recueilli les renseignements qui suivent de personnes les plus autorisées et du témoignage le plus sûr.
Marcel Deprez, en voyant fonctionner le téléphone à ficelle, comprit la possibilité d'enregistrer un phénomène sonore et de le reproduire ensuite. Le téléphone à ficelle comporte deux membranes élastiques dont les centres sont reliés par une ficelle d'une dizaine de mètres de long. Quand celle-ci est légèrement tendue, si l'on parle devant une membrane, une personne placée à petite distance de la seconde membrane entend les paroles prononcées devant la première.
Marcel Deprez, avec son esprit scientifique, conclut que cette expérience enfantine renversait toutes les théories mathématiques sur les mouvements des membranes, car, dans ce cas, elles sont animées de mouvements compliqués impossibles à étudier par l'analyse mathématique.
L'enregistrement de ces mouvements est une question de cinématique appliquée. Cette partie de la mécanique était chère au savant universellement connu, qui, à trente ans avait obtenu le prix Monthyon pour la mécanique à l'Académie des sciences. Il pensa donc, en forçant le centre de la première membrane à graver la surface d'un cylindre en rotation, enregistrer une courbe donnant l'amplitude des mouvements du centre de la membrane. Comme l'effort pour graver directement la plaque métallique eût été insuffisant, Marcel Deprez proposa à Napoli, constructeur physicien célèbre à l'époque, de réaliser pratiquement un appareil dans lequel la membrane devait jouer le rôle d'un stylet graveur à l'eau forte, enlevant un vernis inattaquable aux acides. Le cylindre traité ensuite à l'eau forte eût donné en creux une courbe représentant les mouvements de la membrane, et susceptible par conséquent de les reproduire, avec un guide explorateur ; finalement de reconstituer les sons. Napoli promit, comme tous les constructeurs, mais s'occupa sans ardeur de la question, et l'appareil ne fut jamais mis au point.
On voit quelle similitude il aurait offert avec celui que devait présenter ultérieurement Edison.
LE PHONOGRAPHE D'EDISON.
Par une coïncidence curieuse, d'ailleurs non suspecte, seize jours après l'ouverture du pli cacheté de Charles Cros, Edison demandait aux États-Unis un brevet pour Perfectionnement dans les instruments pour contrôler par le son la transmission des courants électriques el la reproduction des sons correspondant aux lointains. Le grand inventeur américain prit ensuite un certificat d'addition, le 15 janvier 1878, et donnait du phonographe une description permettant de fabriquer l'appareil (fig. 2).
Fig. 2. — Enregistrement sur le premier modèle du phonographe Edison.
A cette époque, Edison travaillait pour la « Maintenance Telegraph Company ». Le principe d'une machine parlante lui fut suggéré par les vibrations d'une aiguille d'acier fixée à l'appareil téléphonique dont il se servait. Au lieu d'employer du noir de fumée, comme le faisait Scott, il utilisa une feuille d'étain et remplaça la soie de porc par une aiguille d'acier. Un cylindre enregistreur avec sillon hélicoïdal monté sur un axe à manivelle se déplaçait aussi dans le sens de l'axe. L'aiguille décrivait alors des spires hélicoïdales sur la surface du cylindre.
Quand le diaphragme vibrait sous les ondes sonores, elle gravait sur la feuille de métal un sillon plus ou moins profond correspondant aux mouvements du diaphragme. En faisant repasser l'aiguille dans ce sillon tracé à l'enregistrement, elle s'animait, communiquant ses vibrations au diaphragme, ce qui reproduisait les sons. L'action était suffisamment nette et les aides d'Edison purent reconnaître la voix de leur maître citant les premiers vers d'une chanson.
Dans l'appareil de Scott, le son était interprété en vibrations latérales du stylet, qui traçait sur le cylindre une rainure sinueuse, de profondeur régulière. Dans son appareil, Edison au contraire enregistrait les vibrations par la méthode de creux et de reliefs ; la tonalité variable des sons gravant dans la feuille d'étain une rainure droite, mais de profondeur variable.
La machine parlante ainsi créée émerveilla les foules, mais suscita la méfiance de certains savants lors de sa présentation à l'Académie des Sciences, en mars 1878. L'un d'eux, même, protesta contre ce qu'il appelait la « grossière supercherie d'un ventriloque ». Cependant, Edison était sceptique sur l'avenir de son appareil et il se consacra à d'autres travaux.
Dans le certificat d'addition à son brevet, le grand inventeur avait cependant donné la technique complète de la fabrication commerciale des rouleaux, comme elle fut organisée par la suite :
« La matière sur laquelle l'inscription est faite, disait-il, peut être un métal, tel que l'étain, le fer, le cuivre, le plomb, le zinc, le cadmium, ou un alliage composé de métaux divers. On peut aussi employer le papier (ou une autre matière) recouvert d'une couche de paraffine ou autre, de cire, de gomme laque, et la feuille ainsi préparée peut elle-même être inscrite.
« La matière comme le papier peut être aussi passée dans un bain de paraffine chauffée, puis entre deux réglettes. Une feuille métallique mince est alors placée sur cette matière, et la feuille est ensuite soumise à des laminoirs qui lui donnent une belle surface unie.
« Dès lors les dépressions peuvent être pratiquées dans la feuille métallique, la cire, la paraffine ou toute autre matière similaire : la pointe traçante ne s'engorgera pas en raison de la présence de la feuille métallique.
« Si l'on fait usage d'une feuille de cuivre ou d'étain revêtue d'une pellicule de cuivre et si une matière de fer ou d'acier est mise sur le phonogramme par le procédé de l'électrotypie ou autre, cette matrice peut être trempée ou durcie, et employée pour imprimer une feuille ou un rouleau de métal.
« D'où il suit que le phonogramme primitif peut être reproduit d'une manière indéfinie en un métal qui peut être trempé et employé presque indéfiniment pour émettre des sons, des mots ou des phrases phonétiquement. »
LES LAMES PARLANTES DE LAMBRIGOT.
En 1879, peu de temps après l'apparition du phonographe d'Edison, un inventeur français, Lambrigot, imagina des procédés d'enregistrement et de reproduction basés sur des principes analogues à ceux que l'on employa par la suite avec les cylindres ou les disques. Il remplaça l'aiguille du phonographe d'Edison par un couteau d'acier et le cylindre tournant par un chariot portant une baguette de verre enduite de stéarine sur l'une de ses faces. La stéarine était égalisée en déplaçant d'abord le chariot devant la lame. Quand la surface était unie, on causait dans le cornet fermé par une plaque dont les vibrations reproduisaient dans la stéarine les vibrations acoustiques. La reproduction était plus fidèle qu'avec la feuille d'étain, en raison de la résistance moins grande offerte par la stéarine. Enduite de plombagine, la baguette gravée était traitée par galvanoplastie, pour fournir une matrice en cuivre, reproduisant en relief les vibrations inscrites. Cette matrice servait à graver, par pression, des petits fils de plomb qui reproduisaient exactement les inscriptions de la stéarine, à un nombre d'exemplaires illimité. En passant sur la lame de plomb un petit disque de carton, au centre duquel était fixé un de plomb aboutissant à un cornet, on reconstituait les sons, les vibrations du disque se transmettant par le fil de métal faisaient vibrer l'air de l'intérieur de cornet. Lambrigot répéta toutes les expériences faites à l'époque avec le phonographe. En passant le carton sur la lame à des vitesses différentes, la phrase inscrite était reproduite à volonté par une voix de ténor ou de basse. Il suggéra l'utilisation d'un long fil de plomb qu'un mouvement d'horlogerie aurait déroulé au-dessus du petit disque de carton reproducteur fixe afin de reproduire un discours en entier. Dans l'une de ses expériences, une caisse de résonance amplifiait les sons sans le secours d'un cornet, tandis qu'on promenait une carte à jouer sur la surface du plomb et à une vitesse convenable. Malheureusement, cette invention n'eut pas de succès en France et n'aboutit à aucune réalisation pratique.
LES PREMIERS APPAREILS PRATIQUES.
Quelques années plus tard, en 1888, Bell, l'inventeur du téléphone, rechercha avec d'autres techniciens les causes de l'abandon d'Edison, qui n'avait pas réalisé d'appareil pratique. La pointe d'acier enregistreuse donnait une suite non continue de points de formes variables. Elle fut remplacée par une pointe à arête tranchante, qui traçait un sillon ininterrompu, et la reproduction se fit non plus sur une feuille d'étain, mais sur de la cire. Le premier manchon gravé, original, servait, comme l'avait imaginé Lambrigot, à fabriquer par galvanoplastie une matrice en cuivre, cliché sur lequel on moulait des manchons de cire autant de fois qu'on le désirait. Le manchon moulé était fragile et l'audition était courte, mais l'appareil nouveau eut une vogue considérable.
On avait aussi essayé à la même époque d'enregistrer d'après un procédé analogue à celui de Scott, sous forme d'un sillon ondulé continu. On reconnut alors qu'il était plus facile d'opérer sur une surface plane, ce qui donnait d'ailleurs un moulage facile. Le cylindre fut remplacé par un plateau tournant garni d'un disque plat. Un ingénieur allemand, Berliner, fixé en Amérique immergea une plaque d'étain dans une solution de cire et de benzine, puis la recouvrit d'une pellicule mince de cire dans laquelle une pointe de platine traçait un sillon régulier (fig. 3). Le disque était automatiquement lavé par un jet d'alcool et d'eau, débarrassant la pointe des copeaux enlevés. On essaya aussi un disque de verre recouvert d'une encre demi-fluide ; l'enregistrement donnait une spirale allant du bord du disque vers le centre. De toutes façons, le disque original obtenu servait à préparer la matrice en métal ou moule.
Fig. 3. — Enregistrement sur disque vertical dans le premier appareil de Berliner.
Les premiers appareils étaient mus à la main par une manivelle. Un lourd volant monté sur l'arbre régularisait la vitesse. On imagina ensuite des régulateurs plus efficaces. Le remontage est une manœuvre fastidieuse qui supprime tout l'attrait de l'appareil. On essaya, sans succès à l'époque, de faire marcher le phonographe électriquement, puis on imagina un mécanisme d'horloge à poids, même des petits moteurs hydrauliques. Après de longs tâtonnements, on établit un moteur à ressort, avec des rouages d'horloge, doux, réguliers et silencieux. Mais le moteur électrique s'est perfectionné, il est aujourd'hui d'usage courant, et l'on est ainsi revenu aux premières idées d'Edison, qui, à l'époque, n'avait que des piles pour faire tourner le moteur. Actuellement, les phonographes électriques modernes se branchent sur une simple prise de courant.
Le diaphragme également a fait l'objet de minutieuses recherches. Toutes les matières ont été successivement essayées. D'abord du parchemin fixé par ses bords dans un cercle métallique portant un style fixé au centre et articulé sur le bord du cercle ; l'autre extrémité libre s'engage dans les rainures du disque et vibre plus ou moins exactement grâce aux sinuosités. On prend aussi le celluloïd, le caoutchouc, la baudruche, des membranes animales, du verre et du mica. Le dernier perfectionnement connu est celui du diaphragme en aluminium plissé.
DISQUES A AIGUILLES OU A SAPHIR.
Dans l'inscription sur le cylindre ou le disque vierge des oscillations du diaphragme, on obtient soit des sillons gravés en profondeur comme le faisait Edison, soit des sillons superficiels avec ondulations latérales : adaptation du système plus ancien de Scott (fig. 4).
Fig. 4. — Coupe par l'axe du sillon d'un disque à saphir (grossi).
Avec la gravure en profondeur, les disques commerciaux fabriqués par moulage sont, nous le verrons plus loin, utilisés avec des reproducteurs à saphir, qui épousent la suite de renflements et de dépressions du fond de la rainure. Le disque offre l'aspect de petits renflements reliés par des traits plus ou moins prononcés.
Dans la gravure en surface, le sillon a toujours la même profondeur, mais il est sinueux d'après les notes enregistrées (fig. 5) ; c'est une sorte d'oscillogramme des sons analogue à celui que Scott traçait sur le noir de fumée. La reproduction de ces disques se fait alors au moyen d'aiguilles avec un diaphragme mécanique ou un lecteur électromagnétique. L'enregistrement électrique des disques a seul permis d'atteindre la perfection des appareils modernes.
Fig. 5. — Sillon d'un disque à aiguille enregistré et grossi.
ENREGISTREMENT ET FABRICATION DES DISQUES
Enregistrement mécanique. / Le microphonographe Dussaud. / Enregistrement électrique actuel. / Microphone d'enregistrement. / Amplification des courants microphoniques. / Graveur de disque vierge. / Machine à enregistrer. / Technique de l'enregistrement. / Gravure indirecte. / Fabrication des disques du commerce.
ENREGISTREMENT MÉCANIQUE.
Il y a quelques années seulement, l'enregistrement se faisait encore avec un cornet captant le maximum d'énergie sonore pour la transmettre au diaphragme. Celui-ci actionnait un outil graveur en saphir ou en acier suivant le cas. L'énergie motrice disponible était faible, et, pour enregistrer un solo de violon par exemple, il fallait transformer artificiellement les sons. Avec un orchestre, on devait étudier spécialement la place de chaque exécutant, écarter les instruments puissants, rapprocher les plus faibles. On altérait forcément l'œuvre ainsi reproduite, et, de plus, les ondes sonores avaient une distorsion plus ou moins grande en raison de l'inertie et des frottements des organes en mouvement (fig. 6).
Fig. 6. — Principe de l'ancien système d'enregistrement.
Les salles d'enregistrement, dont tout bruit parasite devait être banni, toute vibration écartée, prenaient l'aspect d'édifices rappelant un four crématoire ou la coupole d'un observatoire. Le disque ou le cylindre vierge à graver était dans la salle ; on évitait soigneusement tout son étranger et le moindre grain de poussière, afin de ne pas compromettre le succès final. L'appareil enregistreur était supporté par un bâti reposant directement sur le sol, sans l'intermédiaire d'aucun plancher. Le studio était tapissé pour supprimer l'écho. Malgré ces précautions, la reconstitution d'une œuvre musicale différait toujours un peu de l'exécution originale. Tout cela est fort simplifié et grandement amélioré par l'enregistrement microphonique.
LE MICROPHONOGRAPHE DUSSAUD.
C'est incontestablement au physicien François Dussaud que revient le mérite d'avoir imaginé l'enregistrement et la reproduction électriques. Son appareil, déjà réalisé en 1894, fut présenté en effet le 29 décembre 1896 à l'Académie des sciences par le Dr Laborde, l'inventeur des tractions rythmées de la langue.
Dans le courant de 1895, le Dr Laborde reçut par l'intermédiaire du Dr Jaubert, préparateur de chimie à l'École polytechnique, une note sur un appareil intéressant imaginé par F. Dussaud, jeune savant qui professait alors la physique appliquée à l'Université de Genève et était député de la même ville. Encouragé par ses essais, celui-ci continua ses recherches, perfectionna son appareil et finalement le confia au Dr Laborde pour le présenter à l'Académie.
Voici les termes mêmes suivant lesquels le microphonographe a été décrit dans la communication à la savante Compagnie :
« Le microphonographe Dussaud se compose essentiellement d'un phonographe, sur la membrane duquel on a adapté un microphone d'un modèle nouveau, en relation avec une pile et un cornet téléphonique (fig. 7).
Fig. 7. — Microphonographe Dussaud à reproduction électrique d'un rouleau enregistré électriquement.
« Lorsqu'on porte ce cornet à l'oreille, on entend les sons répétés par le phonographe avec une intensité que l'on peut augmenter à volonté, en envoyant des courants électriques plus ou moins forts ou en réglant le microphone au moyen d'un système spécial de ressorts, leviers et vis de pression. On arrive à des intensités de sons si grandes qu'une oreille normale ne peut plus les supporter sans de violentes douleurs, tandis que les sourds arrivent, avec un peu d'exercice et d'habitude, à suivre des mélodies dont ils battent la mesure et qu'ils distinguent les unes des autres montrant une préférence pour telle ou telle. »
Les recherches de l'inventeur sur l'acoustique étaient basées sur plusieurs principes dont il faut retenir les suivants, car ils constituaient une véritable innovation dans la technique du phonographe à l'époque.
« Le fait d'ébranler un microphone mécaniquement par l'intermédiaire de la plaque vibrante du phonographe donne une puissance cent fois supérieure à celle qu'on obtient en envoyant des ondes aériennes sur le microphone.
« Si l'on dispose la plaque vibrante du cornet téléphonique presque en contact avec l'oreille, on obtient, par l'intermédiaire du bois du téléphone qui touche l'oreille, une sorte d'ébranlement dont le nombre de vibrations varie avec chaque note ou chaque syllabe que donne le phonographe. Ces chocs présentent un grand intérêt, notamment pour les sourds-muets, car ils sont capables de susciter chez eux des sensations variées suivant le nombre de vibrations ; ces sensations étant analogues, dans une certaine mesure, à celles que nous éprouvons par le tympan et que nous appelons sons. »
Pour l'enregistrement, avec le microphonographe enregistreur, un microphone recueillait fidèlement les sons, les transcrivait et les interprétait en courants électriques, lesquels agissaient ensuite sur un graveur à aimants. Cette combinaison fut aussi proposée par l'inventeur pour enregistrer les bruits de l'auscultation, les variations dans le rythme et l'intensité des battements du cœur. Au moyen d'un microphone horizontal, il étudia également les bruits que produisent les insectes dans leur marche ou par le frottement de leurs organes. C'était bien comme Dussaud avait appelé son appareil : le microphonographe enregistreur, basé sur l'alliance du microphone et de l'électro-aimant graveur.
Pour reconstituer les sons enregistrés avec le microphonographe reproducteur, un cylindre horizontal sur lequel était fixé le rouleau de cire tournait grâce à un mouvement d'horlogerie et sur la cire frottait un style arrondi fixé à une membrane. Celle-ci faisait partie d'un microphone muni d'appareils de réglage, de sorte que la gravure du disque ne produisait pas directement les sons, mais modifiait un champ électrique, l'appareil restant muet quand il n'était pas branché sur une source de courant.
Les sons produits étaient intenses et par suite semblaient intéressants pour les sourds, afin de les éduquer plus facilement. L'appareil constituait également un instrument de mesure pour le degré de surdité du patient : suivant le nombre d'éléments de piles nécessaires à l'alimentation du circuit téléphonique pour permettre au sourd d'entendre, on en déduisait son degré de surdité. Au cours des traitements médicaux, on avait ainsi des indications précises intéressantes.
Le 21 novembre 1897, on fit une expérience entre Paris et Lille en envoyant un message téléphonique, qui s'inscrivit tout seul, automatiquement, sur un rouleau de cire mis en rotation par un mécanisme d'horlogerie. Le cylindre ainsi gravé servit à transmettre le même message de Lille à Paris.
Dès la réussite de son premier appareil, Dussaud travailla, en vue de l'Exposition de 1900, à un microphonographe de grandes dimensions susceptible d'être entendu par un très grand nombre de personnes. Il combina également le multiphone, vers la même époque, et le présenta en 1899 à l'Académie de Médecine. Cet appareil était conçu de manière à recueillir les vibrations de l'air des deux côtés de la plaque vibrante d'un écouteur téléphonique. Les vibrations étaient transmises en un point où l'on pouvait fixer soit les appareils pour entendre directement à l'oreille, soit un cornet amplificateur. L'inventeur proposa même d'installer des appareils de ce genre à l'Opéra sur quelques fauteuils, ce qui aurait permis aux sourds d'entendre, grâce à des microphones placés sous la scène, les écouteurs étant montés sur les fauteuils réservés. Cette combinaison a fait sa réapparition depuis peu dans deux théâtres parisiens, et l'idée fut présentée comme d'origine étrangère ! Le multiphone pouvait s'installer aussi sur un phonographe reproducteur, en utilisant un cornet amplificateur double.
ENREGISTREMENT ÉLECTRIQUE ACTUEL.
Pour faciliter la fabrication des phono-scènes, L. Gaumont reprit en 1910 cette idée de l'enregistrement électrique avec un microphone. Les courants modulés agissaient à distance dans un récepteur téléphonique dont la membrane portait un graveur. A l'époque, il était difficile de réaliser une amplification simple et efficace, et les appareils ne devinrent pas d'emploi courant pour la préparation des disques.
Aujourd'hui, l'enregistrement électrique, grâce aux lampes amplificatrices de T.S.F., est une amélioration fondamentale, qui a conquis au phonographe les amateurs de musique. Dans l'enregistrement mécanique, les ondes sonores ne se frayaient un chemin que grâce à leur énergie propre. Seules les plus fortes parvenaient donc au diaphragme ; d'autres, au contraire, n'étaient nullement enregistrées. Certaines prenaient une prédominance trop grande, de sorte qu'on imaginait parfois des instruments spéciaux pour remplacer ceux d'enregistrement défectueux. Un disque parfait doit conserver la forme des ondes sonores sans les dénaturer et reproduire exactement chaque note, chose difficile avec des procédés mécaniques sans réglage. Le système électrique avec amplification donne, à volonté, le moyen possible de guider l'intensité d'enregistrement.
Examinons ce qui se passe quand on émet une note sur un piano. La période d'établissement du son correspond au choc du marteau sur la corde ; puis la période musicale suit, pendant laquelle se fait le rayonnement de l'onde sonore plus ou moins amortie. Au moment du choc, l'onde qui part va frapper les murs du studio ; elle s'y réfléchit après une absorption plus ou moins importante. S'il s'agit de la parole, les diverses syllabes résonnent également suivant la période de la masse d'air de la pièce et d'après leur période propre. L'appareil enregistreur est donc en présence d'ondes de choc, d'échos et de résonances qui se sont éveillées.
L'oreille est éduquée pour interpréter cette réception complexe. Quand nous écoutons une exécution orchestrale dans une grande salle, nous avons même, nettement, l'impression de la grandeur de la salle suivant l'allure des sons perçus. Un microphone ne peut pas interpréter comme nous : il capte brutalement toutes les ondes qui le heurtent, et c'est pourquoi il faut tenir compte de l'acoustique de la salle, l'étudier au préalable. Les tentures suppriment l'écho, mais dispersent les ondes sonores, comme le verre dépoli agit avec la lumière, et l'enregistrement prend un caractère flou et indécis, les attaques et les extinctions de notes sont moins marquées.
On supprime donc le plus possible les tentures. On ne conserve que celle du fond qui évite l'écho direct de la paroi située face au microphone, et on étudie l'acoustique de la salle pour avoir de parfaites conditions.
Pour supprimer l'écho, on commença par garnir les parois réfléchissantes de la salle avec du molleton, ce qui est enfantin, puis dangereux pour les risques d'incendie. Un procédé plus scientifique, dû à M. Lyon, consiste à appliquer sur les parois néfastes un revêtement dur, sous forme de calottes demi-sphériques juxtaposées. Ces surfaces réfléchissent les ondes de façon que celles-ci interfèrent et s'annulent plus ou moins complètement. L'écho est ainsi supprimé. On contrôle le phénomène en projetant des rayons lumineux presque perpendiculairement à la paroi. Les calottes semblent obscures, sauf au sommet, où subsiste une petite plage brillante. On la réduit à un point, si la calotte est obtenue par la révolution non pas d'un demi-cercle, mais d'un arc d'ogive. Ce procédé n'empêche pas de peindre, d'enduire, d'émailler ou de dorer les surfaces, de sorte que les formes particulières adoptées peuvent contribuer à la décoration de la salle.
Dans un studio rationnellement construit, on place le microphone à une certaine distance du mur du fond, à côté du chef d'orchestre ; les musiciens sont disposés suivant des demi-cercles concentriques. Les cuivres, le piano, la batterie sont les plus éloignés. S'il y a un soliste, il reste près du microphone ; s'il le faut, l'instrumentiste jouera le moins fort possible. A la reproduction, on obtient ainsi une certaine perspective sonore qui manquait avec la méthode ancienne d'enregistrement. La salle est étudiée pour donner une audition excellente uniquement pour la place qu'occupe le microphone, de sorte qu'avec cette oreille électrique fidèle, on obtient un enregistrement artistique.
Il faut parfois modifier plus ou moins les œuvres musicales en vue de leur enregistrement. Gustave Charpentier, par exemple, eut l'idée de remplacer les basses des Impressions d'Italie par une partie de clarinette à l'octave supérieure, ce qui double ainsi le violoncelle et la contrebasse.
Le microphone percevant toutes les ondes sonores, il ne faut dans la salle aucun bruit parasite susceptible d'être enregistré. On garnit les planchers de tapis, même de feutre ou de caoutchouc. Les pupitres et les supports sont métalliques, car le bois, tel un instrument de musique, pourrait jouer et malencontreusement craquer. Les pieds des supports et des sièges sont munis de tampons caoutchoutés.
MICROPHONE D'ENREGISTREMENT.
Le principe des microphones employés pour l'enregistrement électrique des disques est le même que celui des organes analogues utilisés en téléphonie : une membrane vibrante sur laquelle agissent les ondes sonores provoque, par ses déplacements, des variations de résistance dans des contacts imparfaits ; ces derniers modulent le courant électrique d'une pile, dans le circuit de laquelle le microphone est intercalé. Celui-ci doit être sensible pour capter les sons et déborder très largement des limites des sons musicaux.
Le premier type de microphone est à charbon, comme en téléphonie ; mais la membrane a une période propre de vibration soit supérieure, soit inférieure aux fréquences à enregistrer. On choisit donc une membrane tendue très rigide ou, au contraire, une feuille souple de caoutchouc (fig. 8).
Fig. 8. — Microphone d'enregistrement à double pastille.
Les microphones à charbon utilisés rappelant ceux des appareils téléphoniques sont en outre amortis. Dans le cas d'une membrane en acier rigide fortement tendue sur un bâti métallique, l'amortissement se fait par l'air enfermé entre la face arrière de la membrane et le bâti ; il ne peut s'échapper que par des trous coniques. La membrane porte deux pastilles de charbon, une sur chaque face, qui s'appuient sur du graphite garnissant des coupelles de laiton rigide, et le courant se divise ainsi en deux branches qui passent respectivement par les contacts de charbon.
Dans les microphones à membrane souple, on emploie des prismes triangulaires en charbon connectés de deux en deux. Dans l'intervalle, on met du graphite pulvérulent, et la chambre est fermée par une lame mince de caoutchouc qui transmet les vibrations de l'air.
Un deuxième type de microphone est celui à variations de capacité électrique, la membrane étant adossée à une pièce métallique rigide. Cet appareil est de réalisation délicate ; on l'emploie surtout comme haut-parleur, ainsi que nous l'indiquons plus loin.
On donne la préférence aux microphones du troisième type appelé électrodynamique. Le principe est d'avoir une bobine légère constituée par un certain nombre de tours d'un fil d'aluminium enroulé sur un cylindre en papier. La bobine est placée dans le champ d'un électro-aimant puissant à l'extrémité d'un noyau. En se déplaçant sous l'action de la membrane, elle devient le siège de courants dont on élève la tension par un petit transformateur de sortie.
Il a été imaginé des microphones basés sur d'autres principes. C'est ainsi qu'on utilise les propriétés piézo-électriques de certains cristaux, notamment ceux du quartz. Lorsqu'ils sont taillés sous forme de lame dans une certaine direction, la compression est capable de produire entre les deux faces opposées du cristal une différence de potentiel électrique. Il s'agit bien entendu de courants très faibles, mais on peut les amplifier avec des lampes à trois électrodes.
On a essayé également la pierre lithographique. Celle-ci, soumise à la compression, présente des différences de potentiel entre ses deux faces, de même que les cristaux piézo-électriques. Les études sur ce sujet ont été faites par Rahbeck, physicien danois, qui a donné son nom au phénomène (l'effet Rahbeck).
AMPLIFICATION DES COURANTS MICROPHONIQUES.
Les courants microphoniques obtenus sont trop faibles pour agir sur un récepteur ; on doit les amplifier ; chose facile aujourd'hui avec des lampes de T. S. F. à trois électrodes. On emploie plusieurs étages de lampes, huit pour les microphones à capacité, quatre à six pour les autres appareils.
L'amplification doit intéresser toutes les fréquences musicales. Celles-ci vont de 16 à 5 000 environ pour les sons fondamentaux et vont de 16 à 8 000 pour obtenir les harmoniques de timbre. Or, il ne s'agit pas encore d'actionner un haut-parleur, mais un appareil sensible : le graveur électrique. Il faut donc tenir compte non seulement de la fréquence des notes produites, mais des harmoniques qui se superposent. Si l'on veut rendre l'harmonique 5 de la note la plus élevée, la gamme de fréquences admise par l'amplification doit atteindre 25 000. La pratique montre qu'ainsi, l'amplification donne d'excellents résultats.
Le piano est resté longtemps rebelle à une reproduction parfaite, car, dans l'attaque de la touche, il se produit une onde de choc avant la période musicale, et l'onde musicale se termine ensuite par une période d'extinction. Il en est de même lors de l'attaque d'une corde par le violoniste, et, en général, pour la production d'une note dans un instrument. Il est donc difficile de déterminer théoriquement jusqu'à quelle fréquence doit porter l'amplification. En pratique, pour les appareils graveurs actuels, la limite maximum de 25 000 est suffisante.
L'amplification d'entrée agit sur le courant du microphone, afin qu'on puisse percevoir les sons dans un écouteur téléphonique. Les premiers étages amplificateurs sont près du microphone, dans le socle même ou sous le support de l'appareil, car ils sont très sensibles, et si les fils du microphone jusqu'à la première amplification étaient trop longs, ils récolteraient des courants parasites qui seraient ensuite amplifiés. Les fils qui partent de cette première amplification sont alors parcourus par des courants suffisamment intenses qui rendront les parasites inappréciables. Le laboratoire d'enregistrement ne communique avec la salle d'exécution que par une petite fenêtre vitrée. Elle est soustraite à toute vibration inopportune.
Les fils arrivant de la salle sont branchés aux bornes d'un meuble contenant la deuxième série des étages d'amplification, réglant la puissance et la tonalité. Un opérateur surveille l'amplification des « forte », qui, sans cela, feraient trop osciller l'appareil graveur. Dans le laboratoire, on se rend compte de l'exécution grâce à un haut-parleur répétiteur dont les ondes sonores n'ont aucune action sur l'appareil électro-magnétique portant le style graveur. La dernière amplification, indépendante des autres, permet de régler la puissance. Tous ces amplificateurs sont établis suivant les principes des lampes amplificatrices de T. S. F. à basse fréquence, mais très soigneusement construits et étudiés. On évite les effets de saturation et l'inertie magnétique pour que le fonctionnement suive bien toutes les variations. Le courant amplifié arrive finalement au graveur de disque vierge.
GRAVEUR DE DISQUE VIERGE.
Afin de tracer dans la cire la spire qui reproduira le son, on emploie un burin en saphir de coupe triangulaire pour obtenir des disques à aiguilles ; de coupe circulaire pour inscrire des disques à saphir. La masse des organes en mouvement de l'appareil est faible afin que l'inertie intervienne peu et que l'ensemble enregistre les moindres variations.
Entre les pôles d'un électro-aimant en fer à cheval puissant, une bobine agit sur une palette mobile de fer doux placée dans le champ de l'aimant et portant le burin graveur. La palette oscille donc autour d'un axe et s'appuie sur une masse en caoutchouc, restant suspendue par son autre extrémité à un petit bras. Elle se met en mouvement sous l'effet des variations de flux magnétique provoquées par les courants qui circulent dans la bobine. Elle a une fréquence propre de vibration, qui doit rester en dessous des fréquences les plus basses que le graveur enregistrera. Elle n'a pas une rigidité rigoureuse et peut se déformer, ce qui donne des différences de gravure, surtout quand on approche de fréquences voisines de la sienne ou de ses harmoniques. Certaines notes enregistrées peuvent se trouver ainsi prolongées par une sonorité dissonante. Pour remédier à ces inconvénients, on amortit l'organe mobile, comme dans les microphones, avec des tampons de caoutchouc, des freins hydrauliques complexes ou des freins à air. L'amortissement a l'inconvénient d'exiger beaucoup plus d'énergie pour un fonctionnement efficace. On tourne la difficulté en créant un centre d'absorption des vibrations propres de l'appareil mobile. Une masse de caoutchouc freine ces vibrations et la palette vibre alors uniquement sous l'influence des sons à enregistrer.
Le graveur le plus simple a une palette excitée directement par une action magnétique, et il est amorti électriquement. Dans d'autres modèles, la palette est commandée indirectement par une pièce amortie à la fois par une masse de caoutchouc et par des effets électriques. Un troisième système enfin consiste à asservir la palette au mouvement d'une pièce à laquelle elle est reliée d'une manière irréversible.
MACHINE A ENREGISTRER.
Le disque de cire vierge est posé sur un plateau horizontal cannelé monté sur un axe animé d'un mouvement de rotation ; c'est donc en réalité un petit tour vertical dont l'axe, par une vis sans fin et une roue hélicoïdale, fait tourner un arbre fileté portant un écrou coulissant, lequel entraîne le chariot-support du bras du graveur.
L'axe du plateau est mis en mouvement par une poulie et une courroie, qui est entraînée par une poulie motrice tournant sous l'action d'un mécanisme à poids et muni d'un régulateur centrifuge. Ce mécanisme simple est le plus employé. D'autres plus compliqués réalisent le déplacement du plateau de cire devant le support fixe du graveur. On combine aussi des systèmes d'embrayage et de débrayage du chariot, la modification de l'avance, etc.
L'important est l'uniformité de la vitesse de rotation. C'est pourquoi on préfère le moteur à poids, de fonctionnement mathématique. Le moteur électrique, cependant indiqué, n'a pas donné de bons résultats au début ; les tentatives qu'on a faites dans ce sens pour l'enregistrement n'ont pas été heureuses, même avec des régulateurs à boules, qui sont simples et imbattables pour la régulation des mécanismes de phonographes. Quand les boules s'écartent de l'axe par suite de la force centrifuge, elles entraînent un collier qui porte un disque s'appuyant sur un frein en cuir. A chaque position du frein correspond une vitesse déterminée et constante de l'axe.
Les engrenages du mécanisme de la machine à enregistrer ne doivent pas produire des vibrations pendant la marche ; car, agissant sur l'enregistrement, elles donneraient un disque d'aspect moiré invendable. On choisit donc des pignons à dents droites ou obliques, même à taille hélicoïde, usinés avec une grande précision. Les pignons qui tournent vite sont fabriqués en fibre ou en cuir vert.
Pl. 4. — Le microphonographe F. Dussaud.
Le physicien F. Dussaud est ici photographié (en 1894) avec ses premiers appareils d'enregistrement et de reproduction électriques basés sur l'intervention directe d'un microphone ou d'un écouteur téléphonique.
Pl. 4. — Contrôle des phonographes électriques.
Haut-parleur électrodynamique, amplificateur à lampes, reproducteur électromagnétique sont soigneusement vérifiés et étalonnés avant leur montage dans les appareils d'ensemble. (Laboratoires S.E.C.E.M.)
Pl. 5. — Essai physique des disques.
La matière constitutive des disques moulés est soumise à de nombreux essais de résistance mécanique, de susceptibilité calorifique et hygrométrique. (Columbia)
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Pl. 5. — Polissage de la cire. Le disque vierge avant l'enregistrement est soigneusement poli. (Columbia) |
Pl. 5. — Essai de sonorité. Le disque qui sort du moulage est vérifié expérimentalement. (Columbia) |
TECHNIQUE DE L'ENREGISTREMENT.
L'appareil graveur est dans une salle étanche aux sons et aux bruits de l'extérieur. L'opérateur règle constamment les amplificateurs, guidé par le haut-parleur témoin qui répète fidèlement tout ce qui est émis dans le studio. Il est possible aussi d'enregistrer en dehors de ce studio, en disposant un microphone dans une salle de concert, un théâtre, une église même, puis en reliant ce microphone par des fils conducteurs à la salle laboratoire où sont installés les étages d'amplification et le graveur électrique.
L'enregistrement sur un disque est plus difficile que sur un cylindre. Sur ce dernier, le style décrit des spires hélicoïdales très rapprochées, ce qui permet facilement une reproduction régulière, car le chemin est parcouru par le graveur à vitesse constante. Avec un disque, au contraire, la vitesse de déplacement est variable, plus faible lorsque le graveur est au centre que lorsqu'il s'approche du bord. Pour les cercles de faible diamètre, comme ceux voisins du centre, le graveur d'enregistrement ou l'aiguille de l'appareil reproducteur ont un fonctionnement dissymétrique. Enfin l'appareil graveur est fixé à l'extrémité d'un bras pivotant ; et spécialement pour la reproduction, c'est le frottement de l'aiguille dans le sillon qui permet au graveur de décrire complètement le disque. On tient compte de tout cela à l'enregistrement ; des procédés de compensation, des tours de mains que gardent assez jalousement les professionnels atténuent les effets nuisibles du manque de symétrie et des défauts mécaniques.
Le diamètre d'un disque est en général 30 centimètres. Pour que l'audition dure un temps suffisant, les spires doivent être très rapprochées. Le pas de l'hélice est de 25/100 de millimètre environ. Qu'arrive-t-il pour les sons de très basses fréquences ? S'il s'agit de disques à aiguille, le sillon a une largeur de 12/100 et une profondeur de 15/100. La courbe correspondante à ces sons ayant une grande amplitude, il est difficile de les enregistrer, car l'espace libre entre deux spires est trop réduit. On élimine donc à l'enregistrement les notes basses en dessous de la fréquence 150, progrès net puisqu'on ne pouvait descendre autrefois au-dessous de la fréquence 500. S'agit-il de notes de hautes fréquences ? Dans ce cas, les amplitudes trop faibles ne sont plus suffisantes pour faire vibrer l'aiguille, à cause de l'inertie des pièces en mouvement, et ces sons très aigus ne sont pas fidèlement reproduits. En pratique, la limite supérieure des sons hauts est la fréquence 5 000. On arrive à 8 000 avec des reproducteurs de haute précision.
Quel que soit d'ailleurs le système, aiguille ou saphir, ces inconvénients sont les mêmes. Cependant, pour les disques à saphir, gravés en profondeur, on atteint beaucoup plus rapidement les limites d'enregistrement et de reproduction ; les grandes amplitudes quittent la surface du disque ; les fréquences rapides ne permettant pas au graveur de suivre. Aujourd'hui on se sert surtout de disques à aiguille.
L'enregistrement électrique permet aussi d'avoir une échelle beaucoup plus grande de fréquences. Le courant électrique du microphone circule dans une série d'organes intermédiaires, bobines d'induction, condensateurs et lampes. Chacun laisse passer certaines fréquences et en retient d'autres. Au moyen de résistances de réglage, on compense ces effets et finalement le champ est libre pour un nombre de fréquences beaucoup plus grand qu'autrefois. L'enregistrement peut ainsi se faire dans des conditions normales sans limite du nombre d'exécutants. Avec des relais, on enregistre facilement des exécutions publiques faites dans des salles quelconques éloignées, par exemple le jeu de grandes orgues, chose impossible avec l'ancien système. Enfin, en réglant l'amplification, on produit à volonté des effets d'affaiblissement donnant l'impression de sons entendus à grande distance.
Le disque vierge n'est pas en cire pure. Il est fait d'une composition spéciale variable avec chaque constructeur. Ce disque est parfaitement poli au tour, afin d'éviter le bruit de grattement de l'aiguille qui serait dû à la rugosité de la matière. Avant d'enregistrer, le disque vierge est ramolli dans une étuve à 50°, chauffée par un courant d'air chaud passant sur des résistances électriques. L'outil graveur agit alors efficacement. L'enregistrement terminé, on place le disque de cire gravé sur un appareil reproducteur situé à proximité de la machine à enregistrer, et l'on essaye immédiatement ce premier disque obtenu, pour se rendre compte des défauts de l'enregistrement. Ce n'est qu'après l'audition d'un disque donnant satisfaction complète que l'on procède à l'enregistrement du disque final, qui sera utilisé pour fabriquer les disques du commerce. On fait ainsi, souvent, plusieurs essais avant d'obtenir le résultat voulu. Parfois, on est entraîné à modifier l'acoustique de la salle, à changer l'emplacement des artistes, tout en réglant constamment l'amplification. Il faut, on le conçoit, une très grande expérience pour déterminer après chaque essai les modifications à apporter en vue d'arriver à la solution parfaite.
L'opérateur qui conduit l'enregistrement du disque de cire vierge reste constamment attentif ; il écoute le haut-parleur qui reproduit le morceau qu'on enregistre ; il agit sur l'amplification pour la régler à temps voulu, tandis que son collègue observe le travail du graveur, les copeaux produits étant aspirés immédiatement par une tubulure reliée à un ventilateur aspirant. Il faut de véritables spécialistes dont la science expérimentale fait souvent la fortune d'une maison d'édition de disques ; un opérateur habile obtient en effet des résultats supérieurs avec un nombre minimum d'essais et de moins grandes dépenses.
GRAVURE INDIRECTE.
Aux fréquences élevées, il est difficile d'actionner le graveur qui travaille la cire. On change alors la fréquence en faisant l'enregistrement en deux étapes : ce qu'on appelle la gravure indirecte.
On commence par enregistrer les sons par un procédé optique sur un film, comme on le fait couramment pour le cinéma sonore. Le film révélé et fixé repasse dans un appareil qui transforme en courants électriques de fréquence acoustique agissant sur l'appareil graveur, les teintes ou les courbes tracées sur le film. Nous verrons les procédés optiques d'enregistrement des sons plus en détail, lorsque nous parlerons des films sonores. Indiquons seulement le principe des appareils utilisés pour la gravure indirecte. Les rayons lumineux d'une lampe à incandescence, concentrés par une lentille, sont réfléchis par le miroir d'un galvanomètre excité par les courants électriques venant du microphone enregistreur. Le miroir légèrement concave projette l'image du filament de la lampe sur la fente d'un écran derrière laquelle se déroule un film sensible vierge. Au repos, l'image du filament recouvre à demi la fente, de sorte que si l'on déroule le film avec le miroir immobile, la fente lumineuse s'inscrit sur la couche sensible sous forme d'une bande uniforme. Quand les courants microphoniques passent dans le galvanomètre, le miroir est soumis à des vibrations modulées, et le rayon lumineux se déplace ; la séparation du blanc et du noir sur le film révélé est une courbe qui constitue l' « oscillogramme » des sons ainsi enregistrés (fig. 9).
Fig. 9. — Enregistrement lumineux du son par galvanomètre (densité constante).
La transformation de cette inscription est délicate pour l'appliquer à la gravure du disque. On déroule le film entre une source lumineuse et une cellule photo-électrique, mais à une vitesse égale au dixième de la vitesse d'inscription. Par exemple, des sons à trente périodes enregistrés sur le film donneront dans la cellule photo-électrique des courants à trois périodes seulement par seconde. En réalité, ce problème offre de grandes difficultés que l'on a cependant surmontées.
Les appareils graveurs spéciaux ont un mécanisme analogue à celui de certains haut-parleurs. Une lame d'acier élastique est en équilibre dans le champ d'un aimant. Des bobines d'excitation parcourues par les courants amplifiés de la cellule photo-électrique modulent le champ magnétique et font vibrer en concordance la lame élastique.
FABRICATION DES DISQUES DU COMMERCE.
En possession d'un disque bien enregistré, comment s'en servir pour fabriquer des disques destinés à la vente ? On le place soigneusement dans une boîte sur des supports en coton, pour éviter la plus petite détérioration, et on le porte à l'usine de fabrication. Tel qu'il est, ce disque en cire molle n'est pas assez résistant pour servir au moulage. On en tire donc une véritable épreuve par galvanoplastie. Parfois quand le disque original a été fait d'un diamètre très grand avec intention, pour la précision de l'enregistrement, on emploie un pantographe portant à l'extrémité des bras d'une part un style reproducteur, d'autre part un outil graveur.
Le disque type est fixé sur un support en bois. La cire a été rendue conductrice par une mince couche de graphite. Le support est plongé dans un bain de galvanoplastie et est animé d'un mouvement continu de balancier. Le courant électrique transporte le cuivre du pôle positif au pôle négatif, ce dernier constitué par la couche de graphite du disque de cire. Le cuivre se dépose donc en couche résistante et donne en relief la reproduction des sillons tracés dans la cire vierge ; on a alors ce qu'on appelle le disque original. On argente sa surface et, dans un bain d'électrolyse, on obtient un contre-type en cuivre qu'on appelle la mère et qui est semblable au disque primitif.
La mère peut parfaitement servir sur un phonographe pour reproduire le morceau enregistré, mais son rôle est plus important : la préparation de négatifs destinés au moulage des disques commerciaux. On fait donc une troisième opération d'électrolyse sur la mère de cuivre, qu'on plonge dans un bain de sulfate double de nickel. Le cuivre se recouvre d'une couche extrêmement mince de nickel, qui se détache sous la forme d'une feuille appelée le shell, en relief comme l'original. Soudé sur un disque de cuivre pour lui donner de la solidité, le shell formera l'un des fonds du moule des disques double face.
L'électrolyse donne donc successivement :
1° L'original, en cuivre, qui est une réplique négative de la cire vierge enregistrée.
2° La mère, qui est une réplique positive de l'original.
3° Le shell, qui est une réplique négative de la mère. (fig. 10).
Fig. 10. — Etapes successives de préparation depuis la cire enregistrée jusqu'au moule métallique ou shell.
Si la mère se détériore, l'original subsiste toujours et permet d'en faire une nouvelle.
Le moule comportera deux shells : l'un forme le fond de la partie fixe, l'autre le fond du couvercle articulé à chanières. Le moule ouvert est chauffé par de la vapeur ; l'ouvrier pose au centre l'étiquette ronde où est inscrit l'état civil du disque. Le moulage peut se faire avec une matière plastique ; mais dans le procédé le plus récent, on place un papier laqué, la laque étant tournée du côté du shell, puis une fourrure en matière plastique, un deuxième papier laqué, et la deuxième étiquette.
C'est donc une mince couche de gomme laque qui, moulée seule sur le shell, est collée sur de la matière plastique, qui a simplement pour but de donner de l'épaisseur et de la rigidité au disque. On porte le moule sous la presse et on le refroidit automatiquement.
Toutes ces opérations exigent du soin. On évite les grains de poussière, aussi petits soient-ils, qui pourraient se déposer sur la cire vierge gravée avant qu'on l'ait saupoudrée de graphite.
Les opérations d'électrolyse nécessitent l'intervention de praticiens exercés, pour que les dépôts adhèrent et reproduisent les sillons avec leurs variations.
Un grand nombre de compositions ont été essayées pour la fabrication des disques. Successivement, le celluloïd, le verre, le papier mâché, le caoutchouc vulcanisé ont été étudiés.
Autrefois, pour les cylindres, on employait un mélange de stéarine et de savon, additionné d'oxyde de zinc et de plomb et de divers autres ingrédients. La pâte préparée par des malaxeurs était homogène et sans grain. Elle était fondue à 210°, puis coulée dans un moule cylindrique dont le noyau de bronze était chauffé au gaz. Le refroidissement, se faisant plus rapidement à l'extérieur qu'à l'intérieur, facilitait le démoulage. Pour les disques, chaque fabricant a une composition de matière plastique qui lui est particulière et dont il garde assez jalousement le secret.
Récemment est apparu en France le disque souple extra-mince de La Boîte à Musique. Il pèse 16 grammes et a une épaisseur de 1/5 de millimètre. A base de matières analogues au celluloïd, il est ininflammable et se roule sans se casser.
PHONOGRAPHES REPRODUCTEURS
Reproduction mécanique des disques. / Reproduction électrique. / Moteur électrique de phonographe. / Lampes amplificatrices. / Haut-parleurs. / Haut-parleur électromagnétique. / Haut-parleur électrodynamique. / Haut-parleur électrostatique. Condensateur chantant. / Réglage acoustique de la vitesse du disque.
REPRODUCTION MÉCANIQUE DES DISQUES.
Le phonographe enregistreur est réversible. Le rouleau ou le disque avec les sillons gravés peut repasser devant le style graveur. Celui-ci éprouve, du fait de la gravure, des déplacements qu'il communique à un diaphragme, lequel reconstitue plus ou moins fidèlement les sons qui l'ont impressionné en premier lieu. En se contentant, comme le fit Edison avec son premier appareil, de faire repasser l'original gravé sous la même pointe, l'usure est trop rapide. Dans ces conditions, un disque ne donnerait qu'un très petit nombre d'auditions. Il faut un style de reproduction qui suive les sillons et ne détériore pas le disque commercial. Ce dernier est fait d'une matière plastique plus dure que la cire vierge et supporte plusieurs fois le frottement de la pointe qui suit les ondulations. On employa longtemps un saphir monté à l'extrémité d'un levier solidaire d'un diaphragme vibrant sous les moindres déplacements du levier. Seul le diaphragme produisait des sons beaucoup trop faibles, dus seulement aux vibrations d'une colonne d'air. En plaçant le diaphragme au fond d'un cornet, les vibrations intéressent un plus grand volume, et on amplifie ainsi les sons.
Presque dès le début, on essaya des méthodes diverses d'amplification. Edison imagina en 1878 l'aérophone. La pointe reproductrice était reliée à une soupape, qui se levait plus ou moins ; elle laissait passer de la vapeur sous pression qui s'échappait suivant un rythme correspondant aux vibrations acoustiques. Les sons produits étaient diffusés par un pavillon. Les résultats furent décevants. Gaumont étudia à nouveau le système pour obtenir la puissance nécessaire à des émissions publiques de phono-scènes. La pointe vibrante agissait sur une soupape de distribution d'air comprimé, mais les résultats étaient encore insuffisants pour une mise en pratique courante.
On se rejeta sur les pavillons de grandes dimensions, pour avoir une forte intensité. En réalité leur forme est difficile à définir, car la courbe d'évasement influe sur les qualités de l'amplification ; certaines notes sont renforcées, d'autres étouffées, et les sons subissent de graves altérations. En déterminant isolément l'influence des éléments de la construction des appareils, on en déduit la forme des courbes du cornet pour reproduire les divers sons sans les altérer.
L'allongement du cornet a une influence heureuse, mais les conditions à remplir sont complexes. La surface de l'ouverture, celle du fond, l'angle du pavillon et sa régularité jouent un grand rôle. La forme la plus favorable est celle du cornet droit à section d'hyperbole donnant un angle régulier d'ouverture en croissance progressive. Comme il est difficile de loger un organe de ce genre dans un appareil d'usage courant, on tourne la difficulté en repliant ce cornet sur lui-même, tout en étudiant les raccords. On réalise ainsi de très longs pavillons d'encombrement réduit, qui reproduisent d'une façon satisfaisante les fréquences comprises entre 100 et 5 000. La reproduction des notes basses est donc aujourd'hui très améliorée, car pour les notes dont la fréquence est inférieure à 100 le pavillon ne reste pas muet, il donne les harmoniques supérieures de ces notes, ce qui permet de les reconnaître bien que leur reproduction soit altérée. C'est le point délicat des phonographes pour salles de concerts; aussi ont-ils des cornets très longs à large ouverture. Leur rôle est capital pour l'audition des disques marchant en synchronisme avec l'appareil de projection, afin de réaliser le cinéma sonore. Il est vrai que, dans ce cas, la reproduction électrique simplifie le problème.
Les diffuseurs qui remplacent les cornets ont la forme d'un cône en carton mince ou d'un disque en papier plissé, le centre étant en liaison mécanique avec le diaphragme vibrant. Dès leur apparition, ils ont donné de bons résultats, mais ils s'appliquent au haut-parleur électrique. Pour la reproduction mécanique des disques, un pavillon bien étudié, dont la courbe est de forme dite exponentielle, est encore le système qui donne les meilleurs résultats.
Le bras acoustique relie le cornet amplificateur au diaphragme. Il ne doit pas occasionner de pertes, ni de déformations. Certains préfèrent le bras courbe, d'autres le bras rectiligne. Quelle que soit sa forme, il participe en partie au mouvement de l'aiguille ou du saphir, car les bords du sillon lui impriment un mouvement transversal. Avec les disques à saphir, le diaphragme a son plan perpendiculaire à la direction du sillon, car le levier support du saphir suit les creux et les bosses du fond. Au contraire, pour les disques à aiguille, le sillon a des inflexions à droite et à gauche le long de son axe. Le diaphragme a donc son plan parallèle à la direction du sillon, car son levier se déplace latéralement. Dans tous les cas, le bras acoustique ne doit présenter aucune résistance afin de ne pas faire sauter le style et de suivre le sillon qui couvre la surface du disque en spirale serrée.
Pour le diaphragme, on a tout essayé, depuis le mica jusqu'au métal, en passant par toutes les matières susceptibles de vibrer et de reproduire le son. Certains diaphragmes ont des formes particulières avec une partie centrale conique à laquelle le porte-pointe est fixé. Le cône ne vibre pas, mais il communique les vibrations à la couronne périphérique ondulée qui l'entoure ; la membrane est serrée entre des pattes de caoutchouc pour limiter ces vibrations à la partie libre. Le porte-pointe est mobile et la pointe transmet fidèlement les mouvements (fig. 11).
Fig. 11. — Coupe d'un appareil reproducteur de phonographe à membrane plissée et à cône.
Malgré la facilité d'emploi du saphir, qui est inusable, on préfère actuellement les disques à aiguille. On recommande de changer d'aiguille même pour chaque face d'un même disque ; précaution essentielle, car il s'agit de deux matières dures qui frottent l'une sur l'autre sans lubrification ; par conséquent, c'est la matière la plus faible, celle de l'aiguille, qui cède et s'émousse. La pâte du disque, en effet, est prévue pour qu'elle soit durable.
Lorsqu'une aiguille vient de servir, l'extrémité très aiguë a donc disparu, la surface n'est plus polie et il ne reste qu'un croissant tranchant sous l'action duquel le sillon ne résistera pas longtemps. L'aiguille changée se règle en posant la pointe sur la partie lisse extérieure ; on la pousse ensuite latéralement, elle glisse vers le sillon et s'y engage doucement.
On fabrique des séries d'aiguilles se rapportant à une gamine de puissance étendue, et, si l'on écoute un même morceau avec chacune de ces pointes, on apprécie des différences parfois considérables dans la qualité de l'audition. Avec une aiguille en fibre, les résonances sont voilées en demi-teinte, et par conséquent cette aiguille servira pour certains morceaux de guitare ou pour des soli de piano et de violon. Pour des morceaux de danse, on prendra au contraire des aiguilles extra-fortes. Quant au saphir, il est inusable, mais par le fait c'est le disque qu'il use.
Il y a aussi des aiguilles susceptibles de passer sur un certain nombre de disques sans être changées ; d'autres modèles sont en fibre spéciale, et on les épointe en les passant sur un fin papier émeri.
Le haut-parleur ne doit pas être placé n'importe où dans une salle si l'on veut obtenir un bon rendement ; il faut éviter, par exemple, la proximité de surfaces qui peuvent réfléchir facilement le son, et le haut-parleur devra être à une certaine distance de la paroi qui se trouve placée derrière lui ; on évitera ainsi des échos ou des réflexions sonores défectueuses. Une place qui donne satisfaction est une ouverture qui se trouve entre deux pièces, par exemple une porte faisant communiquer la salle à manger et le salon, à condition de laisser les portes ouvertes. Plus le haut-parleur est puissant et plus l'on doit prendre de précautions pour le disposer dans une salle ; il faut au moins qu'il se trouve au tiers d'une des diagonales dans le sens de la plus grande dimension ayant ainsi devant lui les deux tiers d'espace libre ; au point de vue de la hauteur, celle qui donne satisfaction est d'environ 1 m. 20, c'est-à-dire à peu près au niveau de la tête de gens qui sont assis; plus haut ou plus bas, l'audition perdra son caractère naturel ; si l'on emploie deux haut-parleurs simultanés il ne faut pas qu'ils soient trop écartés l'un de l'autre, et une distance de deux mètres est le maximum. Ils ne doivent pas être placés parallèlement, mais faire un certain angle de manière que les axes des appareils fassent entre eux 30°.
REPRODUCTION ÉLECTRIQUE.
De même que le phonographe mécanique est réversible, l'enregistrement électrique l'est également. Il suffit, en effet, comme l'a fait Dussaud dès 1894, de placer un appareil reproducteur microphonique en rapport avec le style qui explore le sillon, et l'on module des courants qu'on amplifie ensuite. Ils alimenteront l'organe électromagnétique, électrostatique ou électrodynamique d'un haut-parleur placé à n'importe quelle distance. Les expériences de Dussaud sont donc la base de l'industrie du phonographe électrique.
C'est sur ce même principe que, vers 1910, L. Gaumont fit des essais avec un microphone, mais les haut-parleurs de bonne qualité étaient rares, l'amplification ne bénéficiait pas des lampes à trois électrodes comme aujourd'hui, et le dispositif ne donna lieu qu'à l'exhibition de films sonores sans grand lendemain. Il fallait attendre les perfectionnements du haut-parleur et des amplificateurs de T. S. F.
Les lecteurs microphoniques spéciaux suivent le disque dans ses plus fins détails et respectent toutes les nuances.
Il faut aussi reproduire les notes très graves et étouffer le grincement provoqué par le frottement de l'aiguille sur le disque. C'est pour cette raison qu'on avait déjà créé des diffuseurs coniques avec pointe munie d'une aiguille, pour la reproduction mécanique.
Le lecteur est basé sur la formation de courants dans une bobine soumise à un champ magnétique variable, comme cela se produit quand on parle devant un haut-parleur relié électriquement à un écouteur téléphonique ; la membrane vibre et détermine des variations du champ magnétique des aimants. Il naît dans les petites bobines des courants parfois assez puissants pour animer la membrane d'un écouteur placé à distance. Pour avoir une bonne reproduction d'un disque, le champ magnétique doit varier proportionnellement à la fréquence des sons et à leur intensité, sans que l'inertie du système modulateur vibrant sous l'action de l'aiguille donne des déformations. On fait osciller généralement une petite pièce de fer doux ou palette combinée avec des bobines placées entre les pôles d'un aimant en fer cheval. Les courants créés dans la bobine sont proportionnels à l'aimantation de la palette obtenue par le voisinage des pôles de l'aimant. Montée sur un axe, la palette est freinée par des tampons de caoutchouc ou de buffle à pression parfois réglable. Les bobines (parfois il n'y en a qu'une seule) sont, suivant les modèles, diversement placées par rapport à la palette.
Un reproducteur mécanique de phonographe peut être transformé en lecteur électrique appelé communément « pick-up ». L'extrémité du levier amplificateur est prolongée par un petit barreau d'acier aimanté collé à la cire, qui plonge au centre d'une bobine d'écouteur ; on perce des trous dans le boîtier pour éviter la compression de l'air.
On peut aussi utiliser deux écouteurs ordinaires transformés. Les aimants sont démontés et accolés, les pôles de même nom en regard et prolongés par des noyaux sur lesquels on enfile les bobines. Une lame de fer doux de 4 millimètres sort du boîtier par une ouverture pratiquée à cet effet ; elle se trouve placée entre les pôles des aimants et porte l'aiguille. Un tampon de caoutchouc limite sa course (fig. 12).
Fig. 12. — Lecteurs électromagnétiques dans des boîtiers d'écouteurs téléphoniques.
Quel que soit le système de lecteur, il est fixé au bras du phonographe ; et comme son poids n'est pas négligeable, pour que l'aiguille n'appuie pas trop sur le disque, le système doit être équilibré par un contre-poids. En principe, le pivot du bras est placé de façon que l'aiguille passe à 5 centimètres du centre du disque, l'angle qu'elle fait avec lui étant de 55°.
MOTEUR ÉLECTRIQUE DE PHONOGRAPHE.
Les anciens phonographes reproducteurs étaient mus par un mouvement d'horlogerie ou un mécanisme à poids faisant tourner le plateau. Les petits moteurs électriques étaient à ce moment très imparfaits. Des modèles actuels spécialement étudiés donnent maintenant satisfaction. L'enregistrement se faisant à 80 tours par minute, on reste aux environs de cette vitesse pour la reproduction.
Le moteur électrique n'exige aucun remontage ; il entraîne le plateau par un galet de caoutchouc qui s'appuie sur un chemin circulaire préparé sous le plateau. Une lampe résistante montée en série joue le rôle de rhéostat et régularise le débit suivant le freinage. L'axe du plateau est en effet freiné par un régulateur centrifuge réglé par un levier mobile sur un secteur gradué.
LAMPES AMPLIFICATRICES.
Pour que plusieurs personnes puissent jouir de l'audition du disque, il faut un haut-parleur que les courants trop faibles fournis par le lecteur ne peuvent actionner.
Les lampes à trois électrodes de la T. S. F. sont des amplificateurs de courant merveilleux et fidèles. Placées en cascade, elles donnent des sons intenses. Les courants du lecteur électrique sont envoyés sur la grille d'une lampe, on recueille dans le circuit de plaque des courants fortement amplifiés. Comme une lampe ne suffit pas, on les fait passer dans le primaire d'un transformateur de liaison avec une deuxième, le circuit de grille de cette dernière comportant le secondaire dudit transformateur, et ainsi de suite. Le montage est analogue à celui des lampes basse fréquence des postes récepteurs de T. S. F. On l'utilise même aussi bien pour le phonographe que pour le poste. Comme les progrès de l'enregistrement et de la reproduction électriques donnent des auditions parfaites (ce qui n'est pas toujours le cas pour les émissions en T. S. F.), on fait voisiner couramment dans un meuble l'un et l'autre appareil. Le phonographe dispose du plateau porte-disque mobile et de son lecteur ; l'appareil de T. S. F. a le système d'accord et ses lampes haute fréquence et les organes de changement de fréquence et de détection. Les étages d'amplification basse fréquence sont communs, ainsi que le haut-parleur. Ce dernier ne donne satisfaction que s'il est bien étudié.
HAUT-PARLEURS.
On a toujours songé à amplifier la parole et à la porter à une certaine distance pour se faire entendre des foules, sur de grands espaces. On a donc imaginé des porte-voix, et les acteurs aussi bien chez les Romains que, longtemps avant, en Chine étaient pourvus de masques avec une embouchure de bronze, ayant un certain effet d'amplification.
Le père Kircher affirme dans son Traité d'harmonie universelle que les soldats d'Alexandre employaient des porte-voix de zinc, coudés en forme de spirale, ayant une portée sonore de 100 stades (20 kilomètres environ).
Les premiers essais authentiques de porte-voix sont dus au chevalier Morland. Il construisit en Angleterre, en 1670, des trompettes d'embouchure étudiée capables de porter la voix à plusieurs kilomètres sans trop de déformations. Les rapports de l'Amirauté, auxquels on peut ajouter foi, parlent de 10 kilomètres de portée, mais il s'agissait d'un pavillon de 70 centimètres de diamètre et de 7 mètres de long. En France, ces expériences furent reprises par le docteur Denys, conseiller du Roi, puis par Cassegrain de Chartres. Celui-ci établit même des lois suivant lesquelles la portée sonore des porte-voix était proportionnelle au carré de leur longueur. A cette époque, le porte-voix prit la forme aujourd'hui connue, très utilisée dans la marine : il servait à transmettre les ordres contre le vent. Pour utiliser cet appareil, les marins adoptèrent la mode pratique de ne porter que des favoris et de se raser la moustache.
Dès que le téléphone fut inventé, on chercha des systèmes d'écouteurs puissants qu'on n'avait pas besoin de porter à l'oreille. Le premier haut-parleur électrique qui fit entendre la voix humaine reproduite à plusieurs mètres de l'appareil est l'électromotographed'Edison.
Avant le développement de la T. S. F., le haut-parleur imparfait était peu employé en téléphonie ; ce n'était d'ailleurs qu'un écouteur plus puissant avec une membrane vibrante de plus grand diamètre. L'exigence des amateurs de radio-concerts força peu à peu les constructeurs à améliorer considérablement ces appareils. Certains haut-parleurs modernes sont précis et fidèles, mais n'ont aucun rapport avec ceux d'autrefois.
On commença par étudier de puissants écouteurs réglables ainsi que des pavillons de forme et de nature diverses ; puis les diffuseurs, imités de ceux employés sur les phonographes mécaniques, apparurent. Le pavillon est actuellement peu employé pour les appareils de moyenne puissance.
Il est difficile d'avoir la même efficacité pour toutes les tonalités et tous les timbres. On est satisfait quand on reproduit bien les fréquences acoustiques allant de 16 à 5 000 vibrations. Dans ces conditions, on reproduit convenablement un morceau d'orchestre dont toutes les vibrations partielles ont comme résultante un mouvement vibratoire complexe.
La forme des premiers pavillons n'était basée sur aucune donnée scientifique. On sait aujourd'hui que le pavillon à courbe exponentielle donne de bons résultats à condition d'avoir une longueur suffisante. En le repliant sur lui-même, on obtient un haut-parleur d'encombrement acceptable et qui se loge dans un meuble (fig. 13).
Fig. 13. — Cornet acoustique amplificateur pour meuble des appareils Columbia.
Dans le diffuseur conique, breveté en 1910, l'entraînement de la membrane se faisait au début au moyen d'une anche servant d'armature à l'électro-aimant d'excitation. Ce diffuseur présente encore des points de résonance, sources de déformations pour les fréquences propres de vibration de l'anche, du cône et du boîtier quand il existe. La membrane en papier plissé due à Lumière a été la première réalisation d'un appareil donnant une reproduction fidèle au phonographe. Depuis, on a étudié diverses combinaisons, qui dérivent plus ou moins de celles dont nous venons de parler.
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Pl. 6. — Essai d'un lecteur électromagnétique. (Photo S.E.C.E.M.) |
Pl. 6. — Montage d'un haut-parleur électrodynamique. (Photo S.E.C.E.M.) |
Pl. 6. — Inscription sur disque vierge.
Le disque vierge est placé sur le plateau tournant et le graveur électrique est fixé sur un bâti robuste. Un microscope permet une surveillance continuelle de l'inscription. (Studio Tobis)
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Pl. 7. — Appareil Continous. Changeur automatique de disques et d'aiguilles. (Svenska Radio S. S.) |
Pl. 7. — Bras parallélogramme Boutinon pour reproducteur de phonographe. (Photo S.E.C.E.M.) |
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Pl. 7. — Immersion du disque vierge dans le bain galvanique. (Pathé) |
Pl. 7. — Vérification après enregistrement sur disque de cire vierge. (Tobis) |
HAUT-PARLEUR ÉLECTROMAGNÉTIQUE.
Dans le haut-parleur électromagnétique, la membrane vibre sous l'action des variations de champ magnétique, produites par les courants modulés circulant dans des bobines d'électro-aimants (fig. 14).
Fig. 14. — Haut-parleur électromagnétique à armature équilibrée.
On est loin aujourd'hui des premiers appareils d'adaptation à grande échelle de l'écouteur téléphonique, qui dénaturaient les sons par l'inertie mécanique des masses en vibration et aussi par les phénomènes de saturation dus aux fers, à la palette vibrante et à la transmission du mouvement même. Pour y remédier, on a conçu des équipages équilibrés : le système Marquer, qui date déjà d'un certain nombre d'années, est formé d'une lame vibrante équilibrée entre deux champs magnétiques montés en opposition, à double électro-aimant. Chacun reconstitue ainsi une demi-vibration. Le flux magnétique variable ne circule que dans les pièces polaires et non dans la totalité des aimants. On supprime ainsi toutes les pertes, celles par hystérésis et par courants de Foucault. Les aimants conservent mieux leur aimantation et il n'y a pas de polarité à observer, car l'action sur la lame vibrante étant double, les deux alternances de la vibration sont contrôlées et les sons reproduits avec leur relief.
La lame vibrante agit sur une membrane parabolique en aluminium de trois dixièmes de gramme, donc d'inertie négligeable. Elle est surmontée d'un diffuseur à rainures radiales qui collecte l'air en mouvement sur toute sa surface et conduit les sons dans un pavillon. Un système plus parfait encore, dû au même constructeur basé sur le même principe, comporte deux moteurs équilibrés accouplés sur une seule lame vibrante.
HAUT-PARLEUR ÉLECTRODYNAMIQUE.
Sir Olivier Lodge a donné le premier, en 1899, la description dans une revue anglaise d'un haut-parleur électrodynamique. Cet appareil comporte une bobine mobile très légère logée dans un entrefer très étroit, entre des pôles d'électro-aimant. Le champ magnétique agit puissamment dans l'entrefer, et c'est pourquoi on n'emploie pas d'aimant permanent. La bobine, parcourue par les courants modulés, se déplace suivant son axe, faisant vibrer le diaphragme auquel elle est reliée. S'il n'y a pas de courant dans la bobine, elle est immobilisée en position moyenne grâce à un ressort de rappel. L'effet de la pesanteur ne doit pas se faire sentir sur la bobine, qui ne touche aucune pièce fixe dans ses déplacements. Le diaphragme utilisé est petit, réalisé sous une forme conique de rigidité plus grande, un cône ne pouvant se déformer facilement quand on fait pression sur sa pointe. En outre, pour la reproduction des sons, son efficacité est la même que celle d'un disque plan de même diamètre. L'amplitude n'est d'ailleurs pas limitée, car le genre des déplacements de la bobine permet d'atteindre une course de plusieurs millimètres, plus grande qu'avec les systèmes électromagnétiques. Reliée directement au cône, la bobine qui ne touche pas les pièces polaires transmet intégralement l'énergie. L'entrefer est très étroit, et la couche de fil a peu d'épaisseur ; la résistance électrique de l'enroulement est donc faible, négligeable par rapport à celle des lampes amplificatrices à trois électrodes.
La bobine est reliée au circuit de plaque de la dernière lampe par l'intermédiaire d'un transformateur, qui forme souvent un ensemble avec le haut-parleur. De cette façon, le courant constant de plaque ne circule pas dans la bobine, qui n'est parcourue que par les courants variables, les seuls intéressants. Le cône est en papier fort, en bristol, imprégné pour ne pas varier à l'humidité. Il se fixe sur une carcasse rigide et lourde, maintenu sur elle à l'aide d'une bande souple légèrement élastique, incapable de vibrer. La peau de chamois donne les meilleurs résultats ; elle est employée dans la majorité des appareils. Pour guider la bobine dans son déplacement, on adjoint parfois au système mobile des pattes de toile isolante dont la réaction élastique est négligeable. On guide aussi le fond du cône avec un disque de papier découpé, et on fixe une vis centrale reliée à l'armature. Le cône et la bobine sont collés ensemble, ou mieux encore sertis dans une pièce métallique formant anneau.
Deux fils très fins placés le long du cône relient la bobine au transformateur. Une source de courant alimente les bobinages fixes de l'électro-aimant en haute ou en basse tension suivant la résistance électrique prévue dans les enroulements. La basse tension, généralement 6 volts, est fournie par des accumulateurs. La tension élevée, souvent 120 volts, peut être prise sur le courant du secteur.
Le phonographe, qui ne supporte guère la médiocrité, a obligé les constructeurs à créer les haut-parleurs électrodynamiques, à bobine mobile. L'un des premiers conçus pour le phonographe est celui de Brown, dont la bobine mobile est fixée à l'extrémité d'une lame élastique, sans période propre de vibration. L'équipage mobile suit mathématiquement toutes les fréquences, et son inertie ne freine pas sensiblement les vibrations, car elle est trop faible pour avoir une action efficace. Le diaphragme, relié à l'équipage mobile, agit comme un piston comprimant et décomprimant les couches d'air environnantes. On adjoint à l'appareil un diffuseur ou une membrane Lumière, en papier imperméabilisé et plissé. La rigidité au centre est absolue et la périphérie reste très élastique. La puissance est relativement limitée, suffisante pour un appartement ou une petite salle d'audition. Elle serait inefficace dans de grands vaisseaux ou en plein air.
Le haut-parleur imaginé en 1922 par Guéritot, ingénieur de chez Gaumont, a une bobine en fin fil conducteur enroulé en spirale sur un cône d'angle au sommet 90°. Il est placé dans l'entrefer conique d'un puissant électro-aimant. C'est la surface latérale du cône qui constitue le diaphragma vibrant, les vibrations de la masse d'air de l'entrefer étant transmises à l'extérieur par les évents percés dans la masse polaire et aboutissant à un pavillon. Les lignes de force magnétique qui vont d'un pôle à l'autre coupent perpendiculairement la surface du cône. Toutes les forces qui agissent ont une résultante unique dirigée suivant l'axe du système. Quand un courant modulé passe dans la bobine, cette résultante est également modulée ; la membrane souple du cône se déforme et fait vibrer la lame d'air, ce qui reproduit les sons. Le cône ayant une faible masse obéit immédiatement aux impulsions, suit les variations rapides, subissant grâce à sa souplesse des déformations importantes (fig. 15).
Fig. 15. — Coupe d'un haut-parleur électrodynamique à bobine mobile et à cône.
Ce cône vibrant est une feuille de soie roulée et imprégnée d'un enduit. Il porte des spires jointives de fil d'aluminium de 5 à 10 centièmes de millimètre. La circonférence de base est ligaturée sur une bague filetée fixée sur un pôle de l'électro. Ce montage est robuste et réalise des haut-parleurs puissants, susceptibles de fonctionner sans inconvénients en plein air.
Les appareils électrodynamiques reproduisent bien lei notes graves et sont peut-être moins bons pour les notes aiguës, car, au-dessus d'une certaine fréquence, les mouvements d'une bobine et les vibrations d'un cône sont mal définis. Pour y remédier, on fait le cône plus rigide, mais l'appareil devient moins sensible. Il vaut mieux ajouter un filtre électrique qui amortit l'amplitude. La déformation des notes aiguës est alors compensée, et le fonctionnement est amélioré jusqu'à la fréquence 6 000.
Dans le cas d'alimentation de l'électro-aimant de champ par du courant alternatif redressé, des dispositions diverses diminuent le bourdonnement de fond, et, pour contrôler la coupure du courant lorsque l'appareil reste inutilisé, on prévoit une petite lampe témoin.
HAUT-PARLEUR ÉLECTROSTATIQUE. — CONDENSATEUR CHANTANT.
Les haut-parleurs destinés à de très grandes salles, pour réaliser le cinéma sonore, par exemple, doivent avoir le minimum de défauts.
Un haut-parleur électromagnétique ou électrodynamique bien conçu donne satisfaction, mais on a voulu chercher mieux, avec des pièces vibrantes capables de mettre en action une grande masse d'air, de l'attaquer en beaucoup de points différents, et de fournir ainsi des sons de grande intensité. Ces recherches avaient pour but de donner satisfaction à de grands auditoires : elles ont abouti au haut-parleur statique sur un principe déjà ancien.
Ce principe du condensateur chantant est dû à Varlet, qui imagina son appareil vers 1877. Il faisait passer dans un condensateur formé de feuilles de papier superposées, entre lesquelles des feuilles d'étain étaient intercalées, des courants microphoniques dont la tension était augmentée par une bobine d'induction. En réglant les différents organes par tâtonnement, on arrive à faire reproduire au condensateur les sons qu'on émet devant un microphone. Ce phénomène très curieux fut expérimenté, par la suite, par différents savants, et l'on avait même proposé d'appliquer cette propriété particulière des condensateurs à lames à la réalisation de récepteurs téléphoniques. La différence de potentiel entre les deux armatures doit être assez élevée, mais l'on prévoyait déjà, notamment dans un ouvrage de M. Estaunié sur la téléphonie, que le condensateur serait peut-être susceptible de détrôner quelque jour le récepteur magnétique. Actuellement ces prédictions se sont réalisées, puisque l'on emploie assez couramment le haut-parleur électrostatique.
Dès 1918, Hans Vokt présenta un modèle définitif ; mais il fallut dix ans pour vaincre les difficultés d'usinage, pour réaliser des appareils commerciaux de fonctionnement acceptable avec des films sonores synchronisés.
Le système électrostatique est constitué par une lame épaisse non vibrante qui constitue une armature. Une seconde lame d'une épaisseur très faible constitue la deuxième armature parallèle à la première ; on forme ainsi un condensateur. Relions les deux armatures aux pôles d'une source de courant de 1 000 volts (le condensateur se charge), elles cherchent à se rapprocher. C'est naturellement la plus mince qui fait tous les frais, car l'autre ne bouge pas. Le rapprochement est fonction de la tension, de la distance des armatures, de leur surface et du milieu qui les sépare.
Les courants modulés, issus du dernier étage d'un ensemble amplificateur basse fréquence, font vibrer en concordance la lame mince qui met en mouvement une certaine masse d'air. L'appareil n'a un rendement pratique intéressant et le son produit n'est de bonne tonalité que si la source de courant a une tension élevée. Les masses en vibration ont un poids extrêmement faible, car l'armature mobile est souvent en aluminium mince comme une feuille de papier à cigarette. Les notes élevées sont bien reproduites ; la parole est nette et articulée. L'attaque d'ensemble de la lame vibrante sur une grande surface donne des sons intenses.
La sensibilité est fonction du rapprochement des armatures. Pour avoir un intervalle aussi réduit que possible ; on remplace l'air par une matière plastique : du caoutchouc ou de la gélatine. On utilise même une feuille de papier recouverte extérieurement d'une couche d'or ou d'aluminium. Lorsqu'on emploie un milieu plastique, aussi mince soit-il, il amortit cependant la membrane ; les déformations de l'armature mince sont moins fidèles, car elles sont freinées. Le timbre des sons est alors altéré, comme celui du violon, qui devient métallique.
Ce défaut est évité en plaçant entre deux lames fixes la feuille mince vibrante, qui est attirée également par elles et garde au repos une position médiane. Quand les courants variables agissent, la membrane est attirée par une armature et repoussée par l'autre successivement. La production des vibrations acoustiques par l'air se fait sans harmoniques parasites (fig. 16).
Fig. 16. — Principe du haut-parleur électrostatique à deux faces fixes.
L'ensemble a la forme d'un disque très plat, et les lames fixes en alliage d'aluminium sont percées de trous de un centimètre de diamètre environ. Les pièces constitutives sont mécaniquement simples, mais leur assemblage est délicat. La tension élevée qu'il faut appliquer entre les deux séries d'armatures de ce condensateur particulier, complique le système ; on le simplifie avec des redresseurs et un transformateur alimenté par le courant du secteur.
RÉGLAGE ACOUSTIQUE DE LA VITESSE DU DISQUE.
La hauteur du son fourni par le disque sur un phonographe reproducteur dépend évidemment de la vitesse de rotation du plateau. Toute variation de cette vitesse se manifeste par un désaccord d'autant plus grand que la différence avec la vitesse de régime est plus importante. Il est bien entendu désirable que la hauteur du son soit exactement celle du son enregistré, surtout si la reproduction de la musique mécanique est accompagnée par un jeu d'instruments ordinaires de musique. Ce même problème se pose d'ailleurs pour la reproduction musicale par tout moyen, comme par exemple avec le film sonore ou le fil magnétique.
Un contrôle permanent de la vitesse par la production d'un son au moyen du plateau à surveiller, son qu'on compare à un son étalon, celui d'un diapason, a été imaginé par M. Boutinon. Pour différencier les deux sons, celui donné par le plateau est interrompu périodiquement et le diapason est maintenu électriquement en vibration (fig. 17).
Fig. 17. — Principe de l'électrodiapason.
On utilise le reproducteur du phonographe lui-même au moyen d'un sillon gravé sur une circonférence centrale, ou bien par un galet qui passe sur une denture de manière que la fréquence soit la même que celle du son étalon, si le disque tourne bien à la vitesse de régime. Il en résulte donc la production de courants de fréquence donnée, fournis par un reproducteur de contrôle, et le son obtenu est comparé avec celui du diapason étalon. On règle alors la vitesse du disque pour obtenir un accord complet entre les deux sons.
S'il s'agit d'un film à sons, une partie de la bande est réservée au commencement du film pour porter une impression de contrôle et la même combinaison est prévue pour le fil magnétique en enregistrant sur un morceau du fil, au début, un son correspondant au déroulement régulier et convenable de ce fil à la reproduction.
APPLICATIONS ORIGINALES DU PHONOGRAPHE
Phonographes automatiques. / Appareil changeur d'aiguille Continuous. / Appareil à plusieurs plateaux. / Phonographe d'enseignement. / Machine à dicter. / Phono-réveil. / Phonographes de publicité. / Le phonographe chien. / Carte postale phonographique. / Phonographe-lanterne magique. / Film phonographique. / Fil magnétique sonore et parlant.
PHONOGRAPHES AUTOMATIQUES.
Les premiers phonographes se remontaient à la manivelle. Le moteur électrique, employé actuellement, tourne si l'on veut sans arrêt et entraîne le plateau. Sa mise en marche n'exige que la manœuvre d'un bouton interrupteur. Un commutateur automatique fait stopper le moteur quand l'audition d'un disque est terminée. Il faut alors remplacer ce disque par un autre, petite opération peu fatigante, qui, souvent, s'accompagne aussi du changement d'aiguille. Dès le début, pour permettre au phonographe de remplacer les orchestrophones, on a combiné des mécanismes et installé des appareils également automatiques dans des salles de danse et dans les cafés. Sous forme de meuble, ils contiennent en magasin un certain nombre de disques qu'on choisit à volonté en déclenchant le système par l'introduction d'une pièce de monnaie.
Le premier appareil de ce genre construit en France est dû à de Vère et il fut ensuite perfectionné par Bussoz. Il est actuellement fort répandu. Le principe est d'avoir un magasin comportant un certain nombre de disques superposés, maintenus sur des chariots dont les bords reposent dans des rainures. Les chariots peuvent donc se déplacer par glissement et amener le disque au-dessus du support rotatif, dont l'axe est accouplé avec un mouvement d'horlogerie. Un mécanisme de sélection du disque choisi est commandé par un index ; de l'extérieur, celui-ci transmet un mouvement rotatif à un arbre vertical pourvu de bras horizontaux rayonnants dont le nombre est égal à celui des disques. De cette manière, le bras correspondant au disque marqué par l'index agit sur un crochet fixé au chariot qu'il choisit. Un arbre principal est actionné par une manivelle extérieure et assure toutes les manœuvres du mécanisme. Un second mouvement d'horlogerie abaisse le disque pour le mettre en contact avec l'aiguille du diaphragme. Des systèmes automatiques commandant les organes provoquent la descente du support du disque après l'audition et la remise sur chariot, ainsi que le retour au magasin. Les dispositifs de sûreté nécessaires empêchent toute détérioration, car l'appareil est destiné au public.
L'appareil automatique actuel contient vingt disques doubles qui peuvent être joués indifféremment au gré de l'auditeur, soit en audition publique, soit en audition par écouteurs acoustiques. Les disques peuvent être retournés, ce qui fait que l'appareil joue quarante morceaux sans avoir de manipulation de disques à faire pour chaque audition. Il fonctionne par l'introduction d'une pièce de 0 fr. 25 ou d'un jeton d'égale valeur.
Le phonographe automatique est ainsi connu depuis longtemps mais il s'est développé récemment. En dehors de l'amateur riche, qui désire un appareil automatique actionné par un simple bouton, exécutant sans arrêt un grand nombre de disques, des systèmes très perfectionnés ont surtout été conçus en vue de remplacer un orchestre, et pour l'exécution d'une partition longue, il est préférable d'avoir l'appareil à deux disques.
Dans tous les systèmes, le principe est à peu près toujours le même que celui du premier appareil de Vère. Un chariot mobile prend un disque à la partie supérieure d'une pile, glisse ensuite et vient sur le plateau mettre le disque en place. Le transporteur revient à sa position de départ pour être prêt à saisir le disque suivant. Un système d'enclenchement ou de verrouillage immobilise le disque sur le plateau, le bras de l'appareil reproducteur s'abaisse et amène le style au contact. Le moteur électrique fait tourner le plateau, qui s'arrête quand le disque est reproduit totalement. Le bras se relève, et le disque, par un système quelconque, bascule et se rend sur la pile des disques auditionnés. Un autre disque prend place, le concert recommence, et ainsi de suite jusqu'à épuisement complet de la pile. Dans les modèles perfectionnés, le disque ayant servi est basculé pour présenter l'autre face quand la pile repassera à la distribution. Pour éviter le chargement d'aiguille, on emploie des disques à saphir. On a aussi imaginé des aiguilles en alliage spécial de tungstène, qui peuvent servir pour un assez grand nombre de disques sans être remplacées.
APPAREIL CHANGEUR D'AIGUILLE « CONTINUOUS ».
Comment faire pour assurer l'automaticité complète de l'appareil et par suite changer d'aiguille après chaque face de disque ? Ce problème dans sa complexité parait insoluble. Il a cependant été réalisé dans l'appareil « Continuous » qui permet le jeu mécanique des disques du phonographe, le changement automatique des aiguilles après chaque face de disque. Il peut donc jouer sans aucune intervention humaine 36 disques sur une face dans n'importe quel ordre fixé à l'avance par le possesseur de l'appareil. Il peut jouer aussi 10 disques sur double face, chaque disque étant retourné immédiatement après le jeu de la première face.
Comme il faut respecter la règle du changement d'aiguille après chaque face de disque, pour que ceux-ci aient une durée convenable et que le fonctionnement reste impeccable, l'appareil assure aussi lui-même, automatiquement, cette opération.
Les disques sont joués non plus dans un plan horizontal, mais dans la position verticale. On a constaté que cela contribuait à diminuer l'usure normale de plus de 75 p. 100. Chaque disque une fois joué dans l'appareil est brossé automatiquement, car la brosse suit toujours l'aiguille à quelques millimètres de distance, de sorte que les disques sont constamment maintenus dans un état de propreté parfaite.
Les disques sont donc placés verticalement dans le magasin ; de là ils sont guidés vers la table tournante par un bras qui est muni à chacune de ses extrémités de petites poulies à gorge. Quel que soit le diamètre du disque, le bras le stabilise à une hauteur telle qu'un pointeau s'introduit dans son centre pour le fixer sur la table tournante. Dans cette opération, le bras du pick-up ou du diaphragme se déplace radialement, du fait même de l'influence du poids du disque, et l'aiguille neuve se pose ainsi délicatement sur le premier sillon de départ. Pendant que le disque joue, le mécanisme reproducteur est rappelé par un ressort très léger ; il se déplace radialement par rapport au disque en raison de la très grande longueur du bras, de sorte que les sillons sont presque tous explorés d'une manière uniforme.
Lorsque le disque est terminé, la brosse qui suit l'aiguille à quelques millimètres de distance continue de voyager dans les sillons tandis que l'aiguille est arrêtée dans sa course par le sillon de stoppage ; ainsi les mouvements de l'aiguille et ceux de la brosse ne sont plus parallèles. Cette rupture de parallélisme actionne un petit interrupteur qui ouvre le circuit du moteur ; celui-ci s'arrête, et par conséquent aussi la table tournante. Du fait de l'arrêt de cette dernière, un manchon régulateur à boules entre en jeu et détermine la levée d'une came qui libère un secteur circulaire à engrenages, lequel peut alors entrer en rotation au moyen d'un système de levier.
La rotation du secteur autour de son centre repousse immédiatement le pick-up ou le diaphragme dans un plan vertical, ce qui décoince l'aiguille et permet son expulsion. Ce même mouvement de rotation du secteur provoque celui d'un levier qui agit sur un magasin à aiguilles contenant 350 pièces placées sans aucune distinction de pointe. L'une d'entre elles est poussée dans un culbuteur où la pointe se trouve amenée la première, pour pénétrer dans un tube en caoutchouc qui communique avec le canal de calage de l'aiguille dans le pick-up ou le diaphragme. Pour que l'aiguille ne puisse pas passer au dehors, une butée l'arrête au moment voulu.
Enfin le secteur à engrenage dans sa rotation commande aussi le retour du bras qui reprend en sens inverse le disque joué, et le replace dans le magasin ; une butée se dégage alors automatiquement de sorte que le magasin roulant peut avancer de un à plusieurs disques suivant le programme qu'on a choisi parmi les 36 disques en magasin. En effet, le rappel en arrière du magasin est constamment sollicité par un ressort.
Au lieu d'un magasin pour 36 disques sur une seule face, on peut avoir un magasin tournant pour jouer 10 disques double face. Un ressort spiral, par l'écartement d'une butée permet à tout l'ensemble des 10 disques de pivoter, de sorte que la deuxième face se présente pour le jeu immédiatement après la première.
Du fait que le pick-up et le diaphragme sont reportés dans un plan vertical, le parallélisme entre le porte-aiguille et la brosse se trouve rétabli, le circuit moteur s'est fermé et le plateau tournant s'est remis en route. A ce moment, une vis sans fin, calée en bout d'axe de la table, engrène avec ce secteur, de sorte qu'il complète son mouvement de rotation en faisant faire à l'ensemble des leviers la manœuvre inverse ; le pick-up ou le diaphragme s'incline vers le plateau suivant un angle d'attaque de 60°. La butée de l'aiguille est libérée par un ressort, et l'aiguille coincée contre le canal d'amenée par une pièce spéciale se pose sur le disque que le bras automatique vient de mettre en place.
Le mécanisme fonctionne donc continuellement depuis le premier disque jusqu'au dernier, et à ce moment la machine s'arrête d'elle-même. L'intervalle entre la dernière note d'un disque et la première du disque suivant est environ douze secondes. La simple manœuvre d'un levier permet d'ailleurs de répéter à volonté un même disque. Ainsi tout le mécanisme est composé d'organes qui accomplissent des fonctions et qui répètent des mouvements très divers. Tout le service du phonographe est automatique, et le rendement de l'appareil s'en trouve accru dans des proportions considérables. Le remplacement automatique de l'aiguille fait que les auditions sont toujours pures et que la vie des disques est très longue, car le mécanisme n'oublie jamais sa besogne, contrairement à ce que fait trop souvent l'amateur. La manipulation des disques, qui est très délicate, empêche également toute cassure et toute rayure. Les sillons ne sont pas endommagés, car dans le transport des disques dans l'appareil on utilise la faculté que le disque a de rouler sur sa tranche.
Ce mécanisme peut évidemment s'accoupler avec tout système amplificateur quelconque, amplificateur acoustique ou amplificateur électrique. Dans ce dernier, le pick-up employé est réglable en intensité comme dans tout appareil bien conçu, et l'on peut passer du simple murmure musical à un volume suffisant pour donner satisfaction au public d'une grande salle. Dans l'amplification acoustique, l'appareil est combiné avec deux cornes exponentielles.
Ce phonographe complètement automatique changeur de disques, changeur d'aiguilles est actuellement le modèle le plus parfait qui existe parmi les très nombreux systèmes que l'amateur peut désirer.
APPAREIL A PLUSIEURS PLATEAUX.
Lorsqu'on doit assurer l'audition d'un morceau qui ne peut être enregistré sur un seul disque, on a recours alors à deux disques simultanés, et l'appareil comporte deux plateaux. Ce système a été employé par Léon Gaumont pour l'exécution des phono-scènes en 1910. Actuellement, les appareils à double plateaux ont été très perfectionnés en vue de permettre le passage d'un disque à l'autre sans que l'auditeur s'aperçoive du raccord. Les deux disques étant en position : l'un en cours d'exécution, l'autre au départ, lorsque le premier est terminé, on agit sur un organe de réglage qui assure le passage moelleux du premier disque au second.
Des systèmes beaucoup plus compliqués, qui fonctionnent automatiquement, ont été imaginés avec un plus grand nombre de disques encore, afin d'envisager l'application au cinéma et aux auditions orchestrales d'assez longue durée. Une série de plates-formes d'entraînement de disques est combinée avec des collecteurs électriques qui coopèrent avec ces disques, et des relais agissent automatiquement pour déterminer la mise en action des disques les uns après les autres. Ils travaillent ainsi en succession, et lorsque le dernier disque est terminé, une commutation électrique spéciale permet de recommencer l'audition des disques successivement à partir du premier. Elle peut aussi naturellement être arrêtée automatiquement. Les relais fonctionnent au moment voulu, et la transmission des sons qui pourraient être émis par des disques non branchés est absolument impossible.
Cette combinaison due à Pearson permet d'assurer une audition de très longue durée, d'autant plus qu'il est possible de changer manuellement les disques pour augmenter encore la longueur de l'audition orchestrale.
PHONOGRAPHE D'ENSEIGNEMENT.
Dès le début, on a songé à utiliser le phonographe en vue de l'enseignement, mais, si l'élève entend les sons, il ne les comprend pas toujours, et il faut pour les retenir au passage une grande attention, difficile à maintenir chez un enfant.
Les premiers essais de pédagogie phonographique eurent donc des succès médiocres. On perfectionna les appareils et l'on imagina le « pathégraphe » en adjoignant une bande de papier qui portait des notes imprimées, au besoin des dessins représentatifs correspondant au texte inscrit sur le disque. Le mouvement de la bande de papier se faisait synchroniquement avec la rotation du disque, de sorte qu'il y avait concordance absolue entre l'impression visuelle et l'impression auditive.
Cet appareil s'appliquait à l'enseignement des langues vivantes, du chant et de la musique, mais il est aujourd'hui abandonné. Cependant il rendait certainement de grands services notamment pour l'enseignement des langues vivantes, en donnant à l'élève la présence continue d'un interlocuteur, lui fournissant un exemple de bonne prononciation, tout cela sans effort et avec une puissance de répétition illimitée.
MACHINE A DICTER.
Edison lui-même a réalisé une machine à dicter qui permet d'enregistrer un discours quelconque sur un disque ; celui-ci pouvant être reproduit dans l'appareil et écouté, par exemple, par une dactylographe, qui tape ensuite à la machine ce qu'elle entend dans le casque à écouteurs.
Cette combinaison est capable de rendre des services à ceux qui n'ont pas le loisir d'avoir à chaque instant à côté d'eux une secrétaire capable de sténographier.
Il suffit de déclencher l'appareil qui se met en route par une commande d'électro-aimant, et l'on dicte dans un cornet qui agit sur un diaphragme portant le style graveur, absolument comme le premier appareil d'enregistrement imaginé par Edison. Bien entendu, des perfectionnements ont été apportés. C'est ainsi que le cylindre, au fur et à mesure de l'enregistrement, est nettoyé par un balai. Il ne peut être placé sur l'appareil que lorsque celui-ci est au point mort, de sorte qu'on évite de rayer le cylindre vierge. Une sonnerie d'avertissement, d'ailleurs, empêche de dicter sur la position de répétition du cylindre, ou sur la position point mort.
Chaque cylindre est accompagné d'une fiche qui permet de noter au cours de la dictée les corrections apportées, les renseignements nécessaires à la reproduction de la lettre, et en général toutes les indications utiles. Entre les pieds de la machine est la bibliothèque à cylindres mettant ceux-ci à portée de la main du dicteur. Les cylindres sont en cire extra-vierge entoilée, ce qui augmente leur rigidité et permet la reproduction d'un cylindre même fêlé.
La machine à répéter fonctionne sur le même principe que la machine à dicter, dont elle est la réciproque. Elle est pourvue d'un mécanisme de répétition électrique, ce qui permet de faire répéter à volonté les phrases mal comprises. Deux touches suffisent à commander le mécanisme et elles sont fixées sur la machine à écrire. On les manœuvre aisément avec les pouces, comme on le fait pour la barre d'espacement. Un modulateur de son permet d'augmenter ou de réduire l'intensité.
Les fiches dont dispose la dactylographe, en même temps qu'elle écoute le cylindre, lui permettent de se rendre compte immédiatement du nombre de lettres enregistrées, de leur longueur, de l'ordre dans lequel elle devra les transcrire et des corrections à apporter.
Une fois que le cylindre gravé est utilisé sur la machine à répéter, il faut le rectifier, c'est-à-dire effacer l'impression première. Pour cela, on passe lé cylindre dans une machine actionnée à la main, qui rectifie la surface du cylindre en une minute. Dans une installation importante, la commande de la machine à rectifier se fera par un moteur électrique, afin d'assurer un rabotage régulier et rapide. Chaque cylindre peut ainsi servir environ cent fois.
On peut combiner la machine à dicter et à répéter de manière à ne pas avoir deux machines indépendantes, ce qui est intéressant pour ceux qui exercent des professions libérales et qui ne peuvent dicter qu'à des heures où ils sont tranquilles, lorsque généralement la dactylo est partie. L'appareil est alors un serviteur fidèle toujours présent au bureau, prêt à recueillir des notes hâtives, des impressions neuves, des réponses urgentes au moment même où elles sont encore fraîches dans l'esprit. Il peut aussi transmettre au besoin des ordres pour le lendemain, dans le cas où l'on est tenu de s'absenter inopinément.
Pl. 8. — Appareil changeur de disques du Continous.
Un bras courbe avec galets à ses extrémités, transporte les disques automatiquement d'un magasin au plateau du reproducteur qui vient de lui-même au contact. (Svenska Radio S. S.)
Pl. 8. — Mécanisme changeur de disques et d'aiguilles.
Le disque terminé, une aiguille est prise automatiquement d'un magasin pour remplacer l'ancienne expulsée pendant que le nouveau disque se met en place. (Svenska Radio S. S.)
Pl. 9. — Appareil phonographe-réveil.
Grâce à un levier d'enclenchement, le mécanisme de réveil met à l'heure dite le plateau en mouvement. L'appareil sert aussi comme simple phonographe. (Etablissem. Montcharmont)
Pl. 9. — Appareil à fil magnétique.
L'inscription des sons se fait par l'aimantation variable d'un fil qui passe devant des électro-aimants. La reproduction est réalisée par un fonctionnement réciproque.
PHONO-RÉVEIL.
Une application très ingénieuse et récente du phonographe est celle, imaginée par Mlle Montcharmont, de la combinaison du phonographe avec un réveil. Pour se réveiller à une heure déterminée, le moyen le plus simple est évidemment la sonnerie brutale et criarde du réveille-matin qui vous fait généralement sursauter à l'heure dite, bruit fort désagréable non seulement pour l'intéressé, mais aussi pour ses voisins. Le phono-réveil est beaucoup plus harmonieux et il a été ingénieusement réalisé.
L'instrument est un petit phonographe qui se replie dans une boîte contenant également l'horloge-réveil. Lorsque la boîte est fermée, elle donne donc l'impression d'une pendulette de voyage de bonnes dimensions. C'est en même temps un phonographe portatif, appareil si en vogue aujourd'hui. Le coffret peut ainsi jouer trois rôles distincts. D'abord celui d'une pendule, puis celui d'un phonographe ordinaire, et enfin celui d'un réveil-phonographe. Il suffit de mettre l'aiguille index sur l'heure dite, et au moment voulu le disque se met en rotation et joue un morceau, car on a eu soin à l'avance de placer l'aiguille du diaphragme en position.
On peut donc s'endormir en toute tranquillité, car on est réveillé par un morceau de musique qui vient à bout du sommeil le plus profond, et l'on peut choisir un disque agréable pour se réveiller de bonne humeur.
Un mécanisme de précision relie le phonographe et le réveil, et on l'embraye au moyen d'un levier extérieur. Lorsque le débrayage est fait, la pendule et le phonographe gardent chacun leur liberté et peuvent fonctionner indépendamment l'un de l'autre.
PHONOGRAPHES DE PUBLICITÉ.
Le phonographe trouve son application dans la publicité. Un inventeur, M. Desmas, a imaginé dans ce but des appareils ingénieux. Il utilise un phonographe qui est remonté par l'ouverture d'une porte grâce à un mécanisme automatique, agissant par l'intermédiaire d'un ressort de barillet à remontage illimité. Le déclenchement de la machine parlante s'effectue par une came solidaire de l'arbre du barillet, qui repousse une tige pour libérer le calage du régulateur. Le diaphragme vient alors au contact du disque. On utilise de préférence des disques à sillons profonds pour éviter le dégagement du saphir s'il y a choc.
Ce système est sujet à de multiples applications. On peut par exemple l'adjoindre à un automate, le ruban de remontage étant fixé à un bras qui, par son geste, assure le déclenchement et le remontage. Dans un distributeur automatique, le déclenchement peut être produit par une pièce de monnaie qui tombe dans l'appareil, et le remontage effectué par la personne qui tire sur la poignée. On peut fixer un phonographe dans une statue, et l'introduction d'une pièce dans une ouverture déclenche l'appareil.
Il n'est pas nécessaire d'avoir un disque complet, mais simplement un disque à sillon unique qui enregistre deux ou trois phrases, le diaphragme restant alors fixe sans qu'il puisse se déplacer sous l'influence des chocs et des inclinaisons. En choisissant une phrase publicitaire convenable, on peut réaliser ainsi des appareils intéressant, au point de vue commercial.
Pour les distributeurs automatiques, certains dispositifs sont prévus de manière que la pièce de monnaie fausse, qui n'a ni le poids, ni la dimension, qui peut être aussi un jeton métallique truqué, soit prise par un organe spécial, lequel la conduit dans un couloir approprié. Là se fait le contact avec le mécanisme du phonographe, qui reproduit alors une phrase lapidaire comme par exemple : « Nous n'acceptons pas les pièces fausses ».
LE PHONOGRAPHE CHIEN.
On peut enregistrer sur un disque minuscule les aboiements d'un chien, de sorte qu'avec un appareil phonographe à déclenchement automatique, on le fera fonctionner comme signal avertisseur, capable d'effrayer ainsi les gens mal intentionnés. Il suffit bien entendu d'un seul sillon par tour, sur lequel les aboiements furieux d'un chien de garde seront enregistrés.
L'appareil est minuscule. Son déclenchement se fait au moyen d'un levier qui libère le verrouillage soit par une action électrique, l'attraction d'un électro-aimant par exemple, actionné par un contact de porte, soit par tout autre dispositif mécanique combiné avec la fracture d'une clôture, l'ouverture d'une fenêtre, etc.
CARTE POSTALE PHONOGRAPHIQUE.
La possibilité de transmettre la parole par inscription sur une matière plastique a donné l'idée à des inventeurs de combiner une carte postale avec un disque minuscule sur lequel la correspondance se trouve enregistrée.
La carte, en celluloïd ou en une matière analogue suffisamment rigide, est recouverte sur un côté d'une couche de matière capable d'être gravée par le style d'un diaphragme. Cette carte est ensuite durcie afin de conserver pendant son transport postal les impressions reçues. Au centre, elle porte un trou, qui sert au centrage, d'abord sur l'appareil enregistreur, puis ensuite sur l'appareil reproducteur. Un autre trou de la carte permet à un tenon fixé sur les appareils d'assurer l'entraînement.
Une fois la carte enregistrée, elle reçoit une feuille de protection, qui est tendue sur le côté sensible, afin d'éviter les fatigues mécaniques auxquelles la carte pourra être soumise pendant le transport. Plusieurs combinaisons ont été proposées : soit la forme d'un disque, pour l'enregistrement sur une face de la carte, soit au contraire l'enroulement de la carte sur un cylindre permettant de réaliser l'inscription de cette manière ainsi que la reproduction. Il faut, bien entendu, une exactitude parfaite pour la jonction des bords, aussi bien pour la première opération que pour la seconde. Cette idée ingénieuse n'a pas eu de suite commerciale au début ; elle a été reprise récemment.
PHONOGRAPHE-LANTERNE MAGIQUE.
Cette disposition intéressante du phonographe associe les projections d'images à l'audition d'un disque.
On choisit pour cela une série de vues qui sont reproduites sur une pellicule, chaque bande de film comportant ainsi dix-huit vues. Le mécanisme du phonographe qui fait tourner le disque actionne périodiquement les organes entraîneurs du film, de sorte que la vue change toutes les dix secondes. Chaque vue se présente ainsi à son tour dans le champ d'une lanterne de projection, qui donne sur un écran l'agrandissement de la vue considérée.
La lanterne de projection est alimentée par le courant électrique d'éclairage au moyen d'une prise quelconque, et la synchronisation du disque et de la projection se fait automatiquement aussitôt que le disque est mis en mouvement.
Ce n'est pas évidemment un cinéma pariant, mais c'est une combinaison amusante pour le phonographe de l'amateur. Le tout est renfermé dans un coffret de même format que celui des phonographes ordinaires.
FILM PHONOGRAPHIQUE.
La durée limitée des disques de phonographe a suscité des recherches en vue d'inscrire mécaniquement les vibrations sonores sur un film analogue à celui d'un appareil cinématographique. Cela permet d'avoir une audition ininterrompue de plus grande durée. Peu d'essais pour utiliser un film pour l'inscription mécanique des sons ont réussi. Il y a, en effet, certaines difficultés, car il faut une matière à la fois assez dure pour recevoir la gravure et assez souple pour permettre l'enroulement en bobines. M. et Mme Faucon-Johnson utilisent un film cinématographique ordinaire. Le film vierge, après avoir quitté sa bobine, passe sur un cylindre de renvoi, au-dessus duquel est placée l'aiguille d'inscription, puis s'enroule sur une bobine réceptrice. Une mèche en avant de l'aiguille dépose un liquide solvant sous forme d'une ligne très étroite, qui permet de graver facilement un sillon ondulatoire dans le celluloïd, sous l'action de la parole. L'aiguille est chauffée pour faciliter sa pénétration. Le film se ramollit donc sur une très faible largeur, mais on dépose ensuite un second liquide qui dissout les particules du filin arrachées par l'aiguille, nettoie le sillon, qui devient ainsi parfaitement net. On obtient une assez bonne reproduction de la parole par la suite.
Fig. 18. — Principe du film phonographique Faucon-Johnson.
Sur un seul film de dimensions ordinaires, on trace une vingtaine de sillons, et comme on peut utiliser les deux côtés du film, on voit que celui-ci tient peu de place lorsqu'il est enroulé, et l'application au cinéma parlant se conçoit immédiatement.
Le système Huguenard plus récent trace une bande à variations en profondeurs au moyen d'un large burin, procédé qui semble moins sensible que le précédent.
FIL MAGNÉTIQUE, SONORE ET PARLANT.
Poulsen imagina, il y a trente ans, le télégraphone qui fonctionna avec satisfaction à l'Exposition de 1900, basé sur l'inscription dans un fil d'acier des variations d'aimantation provoquées par les oscillations de la membrane d'un microphone. Le principe fondamental est le suivant : si l'on approche d'un aimant un barreau de fer doux, on constate immédiatement que le barreau jouit des mêmes propriétés que l'aimant lui-même, qu'il est capable d'attirer des objets de fer. Dès qu'on l'éloigne de l'aimant, il perd cette propriété. Par contre, l'acier garde l'aimantation, tout au moins en partie, et il la conserve plus ou moins longtemps après que l'influence de l'aimant a cessé.
Un fil d'acier se déplace devant un électro-aimant parcouru par des courants qui proviennent du microphone, courants constamment variables, proportionnels aux sons émis. L'aimantation des électros varie alors en concordance, donc aussi l'action magnétique sur le fil d'acier. On inscrit alors la parole, le chant, la musique, les bruits le long du fil qui se déroule de la même manière qu'on inscrit les images sur un film qui passe dans l'appareil de prise de vues.
On fait passer le fil à nouveau, dans le même sens que la première fois, devant les pôles de l'électro-aimant dont les bobines sont branchées cette fois aux bornes d'une pile. Le fil aimanté par tranches successives agit sur les pôles, leur communique une certaine aimantation constamment variable. Ces variations induisent des courants correspondants dans les bobines, courants analogues à ceux fournis par le microphone lors de l'inscription des sons dans le fil. Ils sont trop faibles pour agir dans un haut-parleur. On les fait donc passer dans des lampes amplificatrices avant d'aboutir aux bobines du haut-parleur ou des écouteurs téléphoniques. Il est difficile, cependant, d'obtenir une qualité d'acier gardant indéfiniment l'aimantation. Cet écueil n'a pu être vaincu à l'époque, par le savant Poulsen, à cause des faibles ressources de la métallurgie d'alors.
Fig. 19. — Principe de l'enregistrement (en haut) sur fil d'acier et reproduction des sons avec le fil enregistré (en bas).
Un ingénieur patient, Still, a repris la question et a passé plus de vingt ans à mettre au point un appareil pratique. Il a essayé de multiples variétés d'aciers susceptibles d'enregistrer instantanément les variations d'aimantation et de les conserver ensuite longtemps ; il aboutit à un alliage à base de fer et de cobalt. Le fil passe entre les pôles d'un électro-aimant dont le bobinage est parcouru par les courants du microphone ; la carcasse et les pièces polaires de l'aimant ne gardent pas d'aimantation après le passage du courant, afin d'en suivre fidèlement toutes les variations. Seul le fil d'acier qui circule entre les pôles a de la mémoire et s'imprègne de l'aimantation transmise.
Une conférence, une exécution musicale, une conversation téléphonique s'enregistrent dans le fil qui s'enroule sur une bobine de faible dimension. Il va servir à reconstituer les sons. Le fil qui porte une inscription magnétique est rendu à son état primitif par l'action de courants supprimant toute aimantation.
Ce procédé n'est soumis à aucun bruit parasite, à aucun grincement. Mis complètement au point, c'est un moyen d'obtenir du cinéma sonore dans de bonnes conditions.
Les applications du « fil parlant » sont nombreuses. Il enregistre, par exemple, des communications téléphoniques, même en l'absence de l'abonné ; on peut dicter un courrier que la dactylographe tapera ensuite en faisant dérouler le fil à très faible vitesse. L'appareil, utilisé pour la transmission de longs messages téléphoniques, réalise de sérieuses économies. Le message est dicté au fil d'acier, puis on transmet téléphoniquement en faisant dérouler le fil à très grande vitesse. La transmission est donc complètement inintelligible aux oreilles humaines, mais elle s'inscrit dans un autre fil qui se déroule également très vite devant le poste récepteur.
Ce deuxième fil reconstituera ensuite la communication intelligiblement en se déroulant à vitesse normale.
On peut aussi enregistrer des livrez entiers, mais on emploie plutôt une bande métallique au lieu d'un fil.
CHAPITRE VI
LE CINÉMA SONORE
Historique. / Le cinéphone Boyer. / Cinéma sonore avec disques. / Enregistrement photographique du son. / Reproduction du film à sons. / Appareils mixtes. / Procédé de Lee de Forest. / Procédé Movietone. / Procédé Fox-Movietone. / Procédé Triergon et appareils Tobis. / Procédé Petersen-Poulsen-Gaumont. / Film sonore rationnel. / Films sonores en couleurs. / Studio de films sonores et salles d'auditions.
HISTORIQUE.
Les projections cinématographiques sont depuis longtemps accompagnées d'auditions musicales. De lui-même l'écran muet exige aussi l'intervention de sous-titres, la projection de phrases se rapportant à l'action, ce qui donne les éclaircissements indispensables. Tout au début, on plaçait quelquefois un commentateur à côté de l'écran, expliquant, comme en projection fixe, les scènes qui se déroulaient devant les yeux du spectateur, mais on songeait déjà à donner plus complètement encore l'illusion parfaite de la vie par des projections animées et parlantes.
Avant l'invention du cinéma, Edison obtenait des projections animées, imparfaites d'ailleurs, avec son kinétoscope. Il voulut le rendre plus attrayant avec le phonographe. On lit dans l'Année scientifique de 1895, de Louis Figuier, que le grand inventeur américain se proposait de « projeter des photographies animées sur une toile à l'aide d'une lanterne magique, et de combiner le phonographe avec le kinétoscope, espérant arriver à faire parler et mouvoir les personnages, de telle sorte que le public réuni dans une salle entende par exemple un orateur prononcer un discours en même temps qu'il le verra faire les gestes dont il accompagne ses paroles. » Louis Figuier terminait ainsi : « Edison a pu obtenir ce résultat dans une soirée qu'il a donné dans son laboratoire d'Orange. »
Les expériences d'Edison ne sortirent néanmoins pas du laboratoire. C'est en France qu'on trouve la première présentation publique régulière de la combinaison cinéma et phonographe.
Nous avons déjà dit que l'enregistrement et la reproduction électriques étaient dus au physicien F. Dussaud. Ce même savant combina les projections animées avec son microphonographe et réalisa un appareil avec la collaboration de Jaubert et Berthon. Une présentation officielle fut faite en 1897, le 19 décembre, dans une séance scientifique donnée chez Eugène Péreire. L'exposé du système fut donné par Berthon et a été reproduit dans la Revue générale des Sciences du 30 décembre de la même année. A la suite de cette manifestation, on fonda la société du « Phonorama » qui donna des séances régulières de scènes en couleurs, animées et parlées dans le sous-sol de l'Olympia, 26, boulevard des Capucines. Le fonctionnement fut régulier dès 1899. L'appareil comportait un cinématographe de projection, qui était combiné avec un microphonographe au moyen d'une liaison mécanique d'engrenages et de courroies de commande.
D'autre part les travaux du Dr Marage sur la phonétique préparaient déjà la voie aux inventeurs futurs du film sonore, qui a bien aussi une origine française.
Ainsi, c'est à Paris même qu'eurent lieu les premières manifestations pratiques de cinéma sonore et parlant au moyen du phonographe. A l'Exposition de 1900, cette même présentation se fit au pavillon de la Compagnie Transatlantique.
A l'Exposition de 1900, Léon Gaumont présenta également un phonographe à cylindre et un cinématographe, reliés l'un à l'autre par une transmission mécanique souple, dispositif ayant beaucoup d'analogie avec le kinétoscope d'Edison. Un synchronisme plus parfait fut obtenu l'année suivante par la liaison électrique des deux appareils. L. Gaumont appliqua ensuite l'enregistrement électrique par un microphone, imaginé par F. Dussaud, mais il fut gêné par la défectuosité des amplificateurs dont on disposait alors.
Tout autre est la solution de l'enregistrement photographique des sons, qui permet de réaliser le cinéma sonore sans l'intermédiaire du phonographe.
Ruhmer réussit l'un des premiers à enregistrer photographiquement les sons et à les reconstituer ensuite. Il employait une bande de papier photographique se déroulant sous un pinceau lumineux fourni par un arc chantant, dont l'intensité était modifiée par la parole. Celle-ci photographiée était reconstituée par un rayon lumineux projeté sur le papier qui se déroulait à nouveau, et l'éclairement variable obtenu impressionnait une cellule de sélénium intercalée dans le circuit d'une pile. Ruhmer n'aboutit pas à grand'chose, à cause de l'absence d'organes amplificateurs comme les lampes dont nous disposons aujourd'hui.
En 1906, un Français établi aux États-Unis, Eugène Lauste, qui avait collaboré avec Edison au kinétoscope et avec les frères Latham à l'héliodoscope, prit un brevet pour un procédé tout différent d'enregistrement photographique des sons par les courants électriques que module un microphone. Les courants microphoniques passaient dans un fil métallique qui vibrait en concordance dans un champ magnétique. Son ombre, se déplaçant suivant l'amplitude des vibrations, se projetait sur une pellicule sensible, où s'impressionnaient des lignes plus ou moins opaques. On obtenait donc un « film de sons » à travers lequel on projetait un faisceau lumineux, qui frappait une cellule de sélénium d'un circuit électrique. On reproduisait des courants variables circulant dans les bobines d'un reproducteur à diaphragme vibrant et, par conséquent, reconstituant les ondes sonores filmées. Il faut, naturellement, qu'il existe un synchronisme.
L'idée de Lauste était originale et pratique. Il prépara, en 1913, de véritables films parlants, mais leur présentation ne se fit guère en dehors du laboratoire.
Lee de Forest, l'inventeur de la lampe à trois électrode, a étudié aussi l'enregistrement et la reproduction des sons.
En 1920, il prit un brevet pour un système qui fut présenté à quelques privilégiés. D'autre part, en Allemagne, le procédé Triergon, dû à Vogt, Engel et Massolle, fut breveté en 1919. Puis la combinaison de l'appareil de prise de vues avec le phonographe à disques fut à nouveau envisagée. La possibilité d'amplification par les lampes fait qu'actuellement l'idée première d'Edison et de Léon Gaumont bénéficie d'un succès que n'ont pas connu les promoteurs faute des organes nécessaires. D'ailleurs depuis l'invention de Lauste, on a imaginé de nombreux procédés d'enregistrement sur films et leur reproduction, et le nombre de brevets demandés dépasse certainement plusieurs milliers.
LE CINÉPHONE BOYER.
Revenons cependant en 1913 pour trouver en France même la première conception du film actuel à sons enregistrés. Un jeune électricien français de dix-sept ans, qui ignorait certainement les recherches faites aux Etats-Unis par Lauste, Eugène Boyer, actuellement président du « Radio-Club » d'Aix-en-Provence, séduit par les expériences de Ruhmer, imagina une combinaison ingénieuse pour enregistrer les sons et les reconstituer ensuite (fig. 20). Voici la description qu'il soumit sans succès, en juillet 1913, à Pathé, à Mazo, et, en novembre à la Maison Lumière.
Fig. 20. — Le cinéma sonore imaginé par le français Boyer (d'après son dessin original de 1913).
Une lampe à arc, excitée par les variations de courant produites par un microphone enregistreur, émet une lumière dont l'intensité suit les variations du courant microphonique. Un écran percé d'une fente est placé devant cette source lumineuse, et l'image de la fente fournie par une lentille tombe sur une pellicule sensible, animée d'un mouvement de translation continu. Après développement et fixage, on obtient une série de lignes transversales d'opacité variable, proportionnelle aux variations de l'intensité lumineuse, donc aux variations du courant microphonique. L'image formée est comme la « photographie des sons » émis devant le microphone.
Déroulons ce film, du même mouvement continu qu'à l'enregistrement, entre une source lumineuse constante et une cellule de sélénium. La résistance de celle-ci varie suivant la quantité de lumière que laisse passer le film, et le courant du circuit où la cellule est intercalée varie proportionnellement à l'opacité de la pellicule, reproduisant ainsi les variations du courant microphonique. Un reproducteur de sons, un téléphone par exemple, en série dans le circuit, reconstituera les sons enregistrés.
Afin d'avoir le synchronisme, Boyer proposait d'utiliser le film même des images pour y enregistrer également les sons, prévoyant la réduction légère de la largeur de l'image en réservant sur un des côtés du film une bande destinée à l'enregistrement sonore. Il y a une fenêtre pour les images, une autre pour les sons. L'enregistrement et la reproduction des sons sont décalés d'une distance constante de l'enregistrement et de la reproduction des images. L'image des sons s'inscrit sur la pellicule avant le tambour distributeur supérieur, dans la partie non encore soumise à la traction saccadée de la came d'entraînement ou croix de Malte.
On assure ainsi simultanément pour les images un déroulement avec stationnement périodique du film dans la fenêtre « images » au moment de l'enregistrement ou de la projection (obturateur ouvert), et pour les sons, un déroulement à vitesse constante. La longueur de film comprise entre les deux fenêtres étant constante, le synchronisme est parfaitement assuré, même après rupture et réparation de la bande. La modification qu'il y avait lieu d'apporter aux appareils ordinaires était donc assez réduite.
Pour permettre l'audition par tous les spectateurs, Boyer préconisait le « condensateur chantant » à armatures reliées aux bornes du secondaire d'un transformateur élévateur de tension, le primaire de ce dernier étant parcouru par un courant variable sous l'action d'un microphone. En branchant en série dans le circuit d'une pile une cellule de sélénium (devant laquelle se déroule la bande de film portant les sons photographiés qu'éclaire une source lumineuse) et le primaire du transformateur de couplage du condensateur chantant, ce dernier reproduira les sons primitifs captés par le microphone pendant la prise de vues.
En mars 1914, l'inventeur, à cause du réglage délicat de l'arc, le remplace par un tube de Geissler, dont l'éclairement dû aux décharges de haute tension suit les vibrations d'un courant microphonique (fig. 21).
Fig. 21. — Enregistrement des sons par tube de Geissler dans le cinéphone Boyer.
Boyer cherche à monter une petite exploitation de cinéma dans le seul but de disposer d'un appareil. L'aide promise lui fait défaut. Il ne prend pas de brevet faute de renseignements. Août 1914 : c'est la guerre, le Cinéphone, enfant prodige, reste pour toujours enfoui dans un tiroir. Il en ressort trop vieux sans avoir jamais vécu. Cependant, il était juste d'en parler, car la lettre adressée à la Maison Lumière par l'inventeur en 1913 et sa réponse établissent nettement la date de cette invention française, faite par un jeune homme de dix-sept ans, préconisant déjà tous les principes qui commandent actuellement les dispositifs de cinéma sonore, l'enregistrement des sons sur une bande de film et leur reproduction.
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Pl. 10. — Enregistrement du la3 d'un diapason musical. Le film est ici à densité constante. Le son est pur sans harmoniques, de sorte qu'on obtient des dents de scie régulières sur le film à sons. (Film sonore Gaumont) |
Pl. 10. — Enregistrement d'un orchestre. Le film à densité variable prend l'aspect d'une courbe dentelée compliquée en raison du son composé qui a impressionné les microphones d'enregistrement. (Film sonore Gaumont) |
Pl. 11. — Cabine de projection d'un film sonore.
L'appareil de projection d'images est doublé d'un appareil de reproduction des sons, et des organes de réglage assurent le bon fonctionnement du haut-parleur. (Studio Tobis)
Pl. 11. — Poste de surveillance d'enregistrement.
Un opérateur dans un poste central du studio se rend compte à chaque instant du bon fonctionnement des microphones enregistreurs et assure le réglage de l'enregistrement. (Studio Tobis)
CINÉMA SONORE AVEC DISQUES.
On établit par l'enregistrement électrique de très bons disques. Leur reproduction électrique permet une grande amplification. Les haut-parleurs à grand rendement se font entendre dans les salles les plus vastes, de sorte que le cinéma s'accommode bien d'un phonographe puissant.
Les appareils présentés en séance publique par L. Gaumont, en 1902, avaient deux moteurs électriques synchronisés. L'un entraînait l'appareil de projection, l'autre le phonographe. Le courant continu amené par deux balais à l'une de ses extrémités était découpé par des plots disposés sur une couronne en sections successives que l'on envoyait à un nombre égal de bobines étagées sur l'inducteur fixe en anneau du moteur du cinéma. L'induit de ce moteur, formé d'une bobine concentrique à deux pôles, était alors soumis à des inductions successives rythmées. Le déplacement angulaire du cinéma par rapport au phonographe était donc constant, quelle que fut la vitesse du moteur de ce dernier appareil. En pratique, il fallait d'abord faire démarrer le moteur du phonographe, puis mettre ensuite en marche l'appareil de projection par l'intermédiaire d'un organe souple, à un signal donné par le plateau tournant lorsqu'il atteignait sa vitesse de régime.
Des amplificateurs à air comprimé desservant une grande salle furent imaginés par un collaborateur de L. Gaumont, Georges Lodet. Pour avoir des scènes de durée suffisante, on conjugua deux plateaux porte-disques mis alternativement et automatiquement en marche par des contacts électriques. Le départ initial de l'appareil de projection était déclenché par le contact d'une aiguille sur un plot métallique dans le sillon du disque. Le poste définitif fut le « Chronophone », que l'on présenta à l'Académie des sciences en 1910, avec un film parlant où le professeur d'Arsonval haranguait ses collègues. Un service de représentations publiques fut organisé à Paris, en province, à l'étranger, notamment à New York, au théâtre de la XXXIXe rue, en juin 1913.
Les phono-scènes eurent à l'époque un certain succès. Pour les obtenir, on appliquait la méthode préconisée en 1897 par Dussaud, on enregistrait d'abord le disque en plaçant le chanteur aussi près que possible du pavillon, puis ce disque était placé sur un appareil reproducteur relié synchroniquement à l'appareil de prises de vues et l'artiste guidé par le disque mimait la scène à nouveau en restant en mesure ; subterfuge possible pour des scènes chantées, mais délicat avec des scènes parlées (fig. 22). L'enregistrement électrique à distance déjà conçu par Dussaud en 1896 est aujourd'hui d'usage courant.
Fig. 22. — Principe de l'enregistrement simultané des images sur film et du son sur disque, et de la projection sur écran avec phonographe reproducteur.
Pour l'audition dans des salles publiques à grande puissance, il est nécessaire de supprimer le plus possible le bruit de fond, grincement de l'aiguille qui fut une imperfection dont longtemps le phonographe eut à souffrir. Ce bruit est à peu près indépendant de l'enregistrement, car il provient des irrégularités du tracé du sillon, et de la rugosité de la matière constituant le disque. On le supprime, bien qu'il ne soit gênant que dans les « pianissimo », si son amplitude reste constamment inférieure à celle des sons enregistrés. La reproduction est alors exempte de parasites de dissonances.
On amortit bien les pièces mécaniques de l'appareil reproducteur, mais cela n'est pas suffisant ; la liaison radiophonique avec les lampes amplificatrices joue également un rôle, car elle peut former filtre au-dessus d'une certaine fréquence. Or, le grattage de l'aiguille sur le disque produit un son très aigu, et certaines composantes de ces sons parasites approchent de la limite supérieure des sons audibles. Il faut, par suite, un transformateur de dimensions convenables, pour que la courbe de transmission soit négligeable au-dessus de la fréquence qui correspond à la tonalité du bruit de fond. Si cette fréquence est 8 000 périodes par seconde par exemple, tous les sons supérieurs à elle seront donc supprimés, et l'élimination se produit avant toute amplification. L'idéal est, cependant, l'emploi de montages spéciaux de lampes amplificatrices sans transformateur de liaison, mais avec des selfs et des bobines de choc. C'est pour les films parlants qu'on cherche à obtenir cette perfection dans la reproduction du disque. Tous les organes exigent alors une mise au point délicate.
Le Vitaphone américain utilise des disques qu'il synchronise mécaniquement avec le film, mais en réalité le seul progrès à noter par rapport à l'ancien système vient de l'enregistrement des disques. Ceux-ci, qui ont jusqu'à 43 centimètres de diamètre et qui durent jusqu'à dix minutes, sont à aiguille, parcourus du centre à la périphérie par le lecteur pour diminuer l'usure et le dérapage. L'espacement entre les spires est de 1/10 de millimètre, et la vitesse de rotation est à peu près la moitié de celle de disques normaux, ce qui assure une audition plus longue. L'amplification est à cinq étages basse fréquence ; les trois premiers sont à résistance, le quatrième et le cinquième utilisent des lampes et sont alimentés séparément. Des haut-parleurs électro-dynamiques très puissants sont disposés derrière l'écran au nombre de quatre ou six et sur le côté de la toile. Cette installation est relativement économique.
Le moteur électrique, à vitesse réglée automatiquement, le même pour l'appareil de projection et pour le phonographe, résout simplement le problème du synchronisme. On le contrôle d'ailleurs à l'enregistrement par un système de stroboscope. Pour cela, sur la manivelle de l'appareil de prise de vues, on monte un cercle divisé en secteurs blancs et noirs, éclairé par un tube luminescent branché sur le secteur alternatif d'alimentation du moteur du disque. Quand la vitesse de la manivelle est constante et correspond à celle du disque, le cercle paraît rester immobile en raison du synchronisme qui existe entre le passage successif des secteurs et la fréquence d'illumination de la lampe. La moindre différence fait que le cercle paraît avancer ou rétrograder si sa vitesse augmente ou diminue.
On utilise également le système à double plateau de manière à ne pas interrompre l'audition et à permettre plus facilement de longues reproductions. Les appareils sont souvent conçus pour passer aussi des films à sons obtenus par l'un des procédés dont nous allons parler.
ENREGISTREMENT PHOTOGRAPHIQUE DU SON.
Le principe de l'enregistrement photo-électrique du son consiste à transformer les ondes sonores en variations d'intensité lumineuse. La source de lumière ainsi modulée agit sur un film vierge qui se déroule dans l'obscurité d'un mouvement continu derrière une fente. L'émulsion sensible est impressionnée plus ou moins suivant les caractéristiques variables à chaque instant d'un rayon lumineux modulé comme les ondes sonores à enregistrer. Quand les variations agissent sur l'intensité lumineuse, cet enregistrement se fait alors à densité variable sous forme d'une bande régulière en largeur, mais d'opacité modulée. Si la modulation agit pour déplacer dans la fente un pinceau lumineux d'intensité constante, la sensibilisation du film se fera à surface variable donnant une courbe dentelée de modulations (fig. 23).
Fig. 23. — Aspect d'un film sonore : à gauche, enregistré à densité variable ; à droite, enregistré à densité constante et amplitude variable.
Dans ce cas, le film peut être impressionné fortement et la surface soumise à l'éclairement facilite ensuite la finesse d'enregistrement. Au contraire, avec la bande d'opacité variable, l'attaque de l'émulsion sensible est peu profonde, et la source lumineuse doit avoir une inertie faible. On emploie alors des tubes à gaz raréfiés en quartz pour permettre le passage des rayons ultra-violets qui ont une grande activité chimique. On a également utilisé des lampes à vapeur de mercure qui ont peu d'inertie.
Le procédé Karolus utilise le phénomène de Kerr déjà proposé en 1890 par Suton. En voici le principe : la lumière émise par une source quelconque vibre dans tous les plans. Si l'on fait passer ce rayon lumineux à travers un prisme convenablement orienté par rapport au rayon de lumière, ce dernier est profondément modifié. Les vibrations lumineuses ne se produisent plus que suivant un plan déterminé, comme le fait une lame métallique. S'il passe sur un deuxième prisme dont le plan, dit « de polarisation », est perpendiculaire au premier, les oscillations lumineuses seront ainsi complètement annulées : le rayon est intercepté. Il ne subit aucune modification si le deuxième prisme a son plan parallèle à celui du premier ; pour des positions intermédiaires, le rayon sera plus ou moins malmené, son intensité lumineuse variera. Kerr a observé qu'en faisant agir un champ électrostatique sur un rayon lumineux on pouvait faire tourner le plan de polarisation d'un certain angle.
Le procédé Karolus applique ce principe. Une lentille placée devant une source lumineuse laisse passer un faisceau parallèle dirigé sur un prisme polariseur. Le faisceau en sort polarisé suivant un certain plan. Il traverse un tube transparent rempli de nitrobenzol, substance bi-réfringente. Appliquons la tension électrique alternative modulée, provenant de la transformation des vibrations sonores en oscillations électriques, aux bornes d'un condensateur. Il s'établit alors un champ électrostatique qui dépend de la tension appliquée. Le faisceau est donc constamment modifié dans la position de son plan de polarisation, et quand il arrive sur un deuxième prisme polariseur, il en sort avec des intensités lumineuses modulées comme les sons qui sont à l'origine des transformations. Il passe dans une fente pour impressionner le film sensible qui se déroule suivant des opacités variables.
Les inventeurs du procédé Triergon au début utilisèrent le Cathophone, basé sur les recherches de Wehnelt. L'oxyde de baryum (de strontium ou de calcium) porté à l'incandescence émet une grande quantité d'électrons ou particules électriques chargées négativement. Elles se dirigent vers l'anode reliée à un pôle positif, véritable centre d'attraction qui produit une circulation intense d'électrons, laissant passage à un courant électrique. L'oxyde incandescent est placé devant une membrane percée dont il est séparé par un petit espace d'air. Toute vibration acoustique qui frappe la membrane fait vibrer la colonne d'air où circule le flot d'électrons ; ceux-ci ressentent l'influence du mouvement, et le courant subit des variations en rapport avec les vibrations acoustiques, fidèlement interprétées. Amplifiés par une lampe, les courants obtenus alimentent un tube luminescent. Pour l'enregistrement à surface variable, les courants actionnent un galvanomètre à miroir frappé par un rayon lumineux, lequel est réfléchi suivant une direction variable avec le courant qui passe dans l'instrument, Au repos, le pinceau lumineux s'étend sur la moitié de la fente, derrière laquelle se trouve la pellicule. Quand le galvanomètre est traversé par les courants électriques amplifiés provenant du microphone, le bord de la tache lumineuse oscille de part et d'autre de la position de repos.
On peut évidemment concevoir d'autres moyens pour faire dévier le faisceau, mais celui dont nous venons de parler donne les meilleurs résultats.
REPRODUCTION DU FILM A SONS.
Nous sommes en possession d'un film sur lequel se trouvent inscrites des ondes sonores, soit par teintes de densité ou d'opacité variables, soit par une surface variable de teinte régulière. Le film va passer devant les organes qui transformeront ces inscriptions en courants électriques capables d'agir sur un haut-parleur, pour reconstituer les sons enregistrés devant accompagner les vues projetées. On peut avoir un film unique pour les images et pour les sons ou bien deux films séparés. Le film unique, de format ordinaire pour passer facilement dans les appareils courants, a une image réduite en largeur, car on réserve sur le côté une bande pour l'inscription des sons. Afin d'avoir une largeur normale pour les images, on a pris d'abord un film plus large, puis on a placé, en dehors des encoches d'entraînement à l'écartement normal, la bande réservée à l'inscription des sons. Il est peu pratique également de passer dans le bain révélateur un film unique d'images et de sons : les traitements différents pour chaque sorte ont une certaine incompatibilité.
Deux films séparés donnent plus de latitude pour l'enregistrement des sons. On a toute la largeur du film à sa disposition et on obtient plus de précision. Les deux films images et sons se révèlent chacun dans un bain approprié, mais un inconvénient grave est la synchronisation ou correspondance rigoureuse du passage des deux films dans les appareils reproducteurs correspondants.
Les systèmes de reconstitution des sous sont, en général, identiques. Le film à sons agit comme un écran obturateur pour un faisceau de rayons lumineux, qu'il module avant de le laisser impressionner un organe sensible à la lumière, capable de transformer les variations d'éclairement en variations de courants. Les courants modulés obtenus passent dans des étages d'amplification avant d'aboutir à un haut-parleur. L'organe sensible à la lumière employé dès le début fut la cellule de sélénium.
Le sélénium est un corps simple qui est de la famille du soufre, c'est donc un métalloïde. Il fut découvert par Berzelius, en 1817, dans les boues des chambres de plomb de Christholm. Il se présente sous différents états : vitreux, amorphe ou colloïdal ; cristallisé rouge, ou gris métallique.
En traitant le sélénium vitreux d'une façon spéciale, il se transforme en une nouvelle variété cristallisée, formée de fins cristaux qui possèdent à ce moment la remarquable propriété d'être conducteurs de l'électricité et de présenter ainsi une certaine sensibilité aux rayons lumineux et calorifiques.
C'est May, préparateur de Willoughby Smith, qui découvrit ces propriétés du sélénium en 1873. Elles furent indiquées dans une communication envoyée par Smith à Latimer Clark, le 12 février de la même année.
Bell réalisa des cellules plates formées par deux plaques métalliques circulaires, percées de trous et isolées l'une de l'autre par un disque de mica. Dans les trous de l'une des plaques sont fixées des broches en laiton qui pénètrent dans les trous de l'autre plaque, mais sans la toucher. L'espace compris entre les broches et les trous est rempli de sélénium sensible.
Peu après, Bell et Tainter réalisèrent des récepteurs dits à empilages et constitués par des disques alternés de laiton et de mica, les disques de mica ayant un diamètre plus petit que ceux de laiton. On remplit l'espace libre avec du sélénium que l'on sensibilise ensuite.
Des cellules, du type dit à bobinage, construites par la Société Secem, sont formées par un support isolant plat ou circulaire, sur lequel sont enroulés en hélice deux conducteurs isolés l'un de l'autre ; sur la surface de ce bobinage, on dépose le sélénium que l'on sensibilise également ensuite.
Les intensités lumineuses contrôlées peuvent être importantes. Certains modèles spéciaux, alimentés sous 100 volts, permettent de contrôler jusqu'à 30 milliampères en partant du 0, qui correspond à l'obscurité totale.
La cellule photo-électrique au potassium ou au sodium n'a que peu d'inertie et suit des variations très brusques de courants électriques. Elle est constituée par une ampoule qui contient une anode en fil de tungstène et une cathode en métal alcalin déposé en couche mince à l'intérieur sur la paroi de l'ampoule. Quand celle-ci est excitée par un rayon lumineux, elle devient plus ou moins conductrice suivant l'éclairement et laisse passer plus ou moins facilement le courant d'une pile, dans le circuit de laquelle elle est intercalée. Pour expliquer ce phénomène, il faut se rappeler d'abord que la théorie généralement admise est qu'un atome est constitué d'un noyau central de charge positive, ou proton, tandis que des corpuscules d'électricité négative, ou électrons, gravitent autour du noyau suivant des orbites différentes et à des vitesses fantastiques.
Lorsqu'un atome est électriquement neutre, le nombre des protons et des électrons est constant. Au contraire, s'il est chargé négativement, cet équilibre se trouve rompu. C'est le cas pour les atomes de la couche métallique ou cathode de la cellule, car elle est reliée au pôle négatif de la pile. Si les ondes lumineuses frappent la cathode, elles produisent une certaine perturbation dans le mouvement des électrons. Certains, ceux qui sont en trop, s'échappent, et la cathode tend ainsi à revenir à l'état neutre. Les électrons négatifs libérés sont attirés par l'anode positive, car elle est reliée au pôle positif de la pile. Elle manque donc d'électrons négatifs et ceux qui arrivent de la cathode se précipitent comme des papillons attirés par la lumière. Or, la charge négative de la cathode est sans cesse renouvelée, puisqu'elle communique avec la source du courant ; il se produit donc une émission continue d'électrons ayant un certain pouvoir conducteur plus ou moins intense, qui varie constamment avec l'éclairement de la cathode. Le courant qui peut passer reproduit par ses variations celles qui sont inscrites sur le film à sons. Une fois amplifié, puis dirigé sur un haut-parleur, il reconstitue les sons primitifs.
APPAREILS MIXTES.
Les appareils de projection pour les films sonores peuvent être réalisés de manière à fonctionner indifféremment, soit avec un disque de phonographe, soit avec un film à sons. L'un des types du genre est le « Sonor-film ». Il comporte un appareil de projection de modèle quelconque sous lequel on dispose une boîte sonore imaginée par Bussard Lann, avec des organes permettant la reproduction parfaite des films à sons. L'appareil comporte un projecteur à appareil optique, qui est muni d'un jeu de lentilles, mais sans aucun écran à fente fine; l'image d'une source, constituée par une lampe à incandescence, est amenée sous forme d'une signe lumineuse, au moyen d'objectifs spéciaux cylindriques. Dans cette image est concentrée la presque totalité du-rayonnement lumineux de la source, et l'image se forme sur la bande sonore du film ; la fenêtre de lecture est formée par un couloir métallique où défile le film ; à l'emplacement de la bande sonore, une ouverture du couloir laisse passer les rayons lumineux en provenance du projecteur linéaire. La « coquille » de Bussard Lann contient une cellule photo-électrique et constitue tout le premier étage amplificateur sous un volume inférieur à un décimètre cube. Cette coquille est argentée intérieurement, puis suspendue élastiquement à l'intérieur de la boîte sonore. Un coffret métallique contient les étages d'amplification munis de leurs lampes, et un dispositif de phonographe électrique jouant des disques pendant le passage des films muets ou les entr'actes. Le haut-parleur est réglé par un rhéostat depuis le murmure le plus faible jusqu'à la pleine puissance. Des accumulateurs sont contenus dans un coffret accessoire pour alimenter le poste sonore. Les haut-parleurs sont naturellement du type dynamique, au nombre de deux au moins, et de dimensions différentes, de manière à obtenir facilement toute la gamme des sons audibles avec une intensité suffisante. Pour éviter les ondes parasites, tous les conducteurs électriques sont disposés à l'intérieur de tubes métalliques souples. Le film à sons, qu'il soit du type à densité variable ou du type à amplitude variable, reçoit devant la fenêtre de lecture le pinceau lumineux mince qui, une fois modulé par le film, entre dans la coquille par une ouverture étroite et tombe sur la cellule photo-électrique. Comme la coquille est réfléchissante intérieurement et qu'une grande proportion du rayon lumineux modulé est rejetée grâce au pouvoir réfléchissant de la cellule, tous les rayons sont renvoyés par la coquille sur la cellule elle-même, et l'on obtient un gain de puissance très notable. Enfin, on prévoit une source lumineuse accessoire à l'intérieur de la coquille face à la cellule ; cela permet d'envoyer sur cette dernière un flux lumineux constant d'intensité réglable, et l'on évite ainsi les chocs brusques qui se produisent quand on passe de l'obscurité totale à la lumière par suite de l'extinction totale du faisceau modulé. On peut aussi régler la tension d'illumination de la cellule et avoir un gain sensible de puissance ; comme la lampe du projecteur linéaire est seulement de 25 bougies, on risque beaucoup moins les brûlures de la bande sonore en cas d'arrêt ; l'opérateur a à sa disposition un simple bouton de puissance qui agit sur les haut-parleurs, car le moteur tourne à une vitesse rigoureusement constante. Enfin, sur le même appareil, on peut jouer synchroniquement à 33 ou 80 tours les disques non synchronisés, pendant le passage des films muets et pendant les entr'actes, sans aucun réglage particulier.
PROCÉDÉ DE LEE DE FOREST.
Le procédé de Forest, breveté en 1921, fut présenté effectivement peu après aux États-Unis et à Paris. Les paroles sont recueillies par un microphone qui agit sur un circuit relié à un tube luminescent ou tube de Geissler. Les vibrations sonores modulent le courant électrique et par suite la lumière du tube. Projetée à travers une fente de un dixième de millimètre, elle donne des traits parallèles plus ou moins opaques sur l'un des côtés du film. Celui-ci a des dimensions ordinaires ou peut être prévu plus large. L'enregistrement des ondes lumineuses et des ondes sonores est donc simultané. Le film, à chaque prise d'une vue, s'arrête une fraction de seconde. L'enregistrement du son est ininterrompu et se fait sur une boucle qui permet d'entraîner la bande d'une façon intermittente dans l'appareil, la boucle ayant un mouvement continu. La reproduction se fait par un faisceau lumineux traversant la bande d'ondes sonores inscrite avant d'impressionner une cellule photo-électrique. Celle-ci module un courant qui agit après amplification sur un haut-parleur.
PROCÉDÉ MOVIETONE.
Le procédé Movietone enregistre les sons sur un film séparé, synchroniquement avec la prise de vues et grâce à des moteurs synchrones branchés sur le même courant. Un régulateur de vitesse de précision réalise le déroulement uniforme. L'inscription des sons se fait par bandes parallèles d'opacités différentes, comme dans le procédé de Forest. Mais au lieu d'un tube à illumination variable on utilise un fil de duralumin fixé par son extrémité à des bornes et passant sur une poulie de tension. Ce fil en boucle est guidé en plusieurs points de manière à obtenir au centre deux brins parallèles distants de cinq centièmes de millimètre, placés dans le champ d'un électro-aimant. Les bornes auxquelles aboutit le fil sont reliés à celles de l'amplificateur microphonique. Une autre borne reliée à la poulie est à un certain potentiel. Le passage du courant dans le fil provoque son déplacement dans le champ de l'électro-aimant ; les brins parallèles s'écartent ou se rapprochent suivant les variations microphoniques, et la largeur de la fente varie en conséquence au moyen d'une très faible puissance (fig. 24). La fente éclairée par une source lumineuse fixe impressionne un film qui se déroule avec la vitesse de 27 mètres par minute. Un rouleau creux placé derrière le film contient une cellule photo-électrique impressionnée par la lumière qui traverse le film et actionne ainsi un petit haut-parleur de contrôle, qui permet de vérifier la bonne marche de l'enregistrement. On développe à part le film à sons et le film à images, mais le tirage se fait sur un film unique pour obtenir les sons dans la boucle comme avec le procédé de Forest (fig. 25).
Fig. 24. — Système de la boucle de fil dans le procédé Movietone.
Fig. 25. — Cheminement du film dans le système Movietone.
PROCÉDÉ FOX-MOVIETONE.
Le système Movietone a été modifié pour faciliter les enregistrements avec des postes mobiles en utilisant la décharge électrique dans un tube à gaz raréfié, application du même genre que dans le procédé de Forest. Entre les deux électrodes de l'ampoule, on applique une tension de 200 volts. Il se forme une lueur blanche. En superposant maintenant les courants variables à basse fréquence, originaires d'un microphone, la lueur varie et traduit fidèlement la modulation sonore, car l'inertie des tubes à gaz raréfiés ou à vapeur de mercure est très faible. La lueur du tube est concentrée par un objectif en quartz qui utilise les radiations ultra-violettes et on la dirige sur une fente derrière laquelle le film se déroule. On obtient comme précédemment une inscription sonore sous forme d'une série de bandes de largeur constante et d'opacité variable. L'inscription est toutefois limitée, car la lueur du tube est peu intense, et il reste un bruit de fond assez gênant. Afin d'avoir un appareil unique de prise de vues et d'enregistrement sonore, la bande sonore est placée latéralement à côté des images avec un décalage nécessité par la formation de la boucle. Ce procédé donne des résultats intéressants, car la valeur d'enregistrement sonore est constante sur toute la gamme des fréquences acoustiques.
PROCÉDÉ DU PHOTOPHONE.
Dans ce système, on utilise un film de dimension ordinaire avec inscription sur une bande latérale, mais celle-ci se fait par des traits de même opacité, de longueur et d'épaisseur variables ; en raison de la petite dimension de la bande, le grain du film agit dans une proportion importante et les notes basses sont, en général, plutôt exagérées. L'enregistrement se fait au moyen de deux films séparés et la synchronisation est obtenue au moyen de moteurs, le film se déroulant à la vitesse de 27 m. 50 par minute. Le microphone est du type électrostatique et l'amplification se fait par deux étages à résistance ; généralement, on utilise plusieurs microphones, et l'amplificateur d'inscription comporte quatre étages avant d'arriver au galvanomètre à miroir à fil de molybdène. Le rayon est renvoyé à travers des lentilles sur une fente dont une image est donnée par un système optique, l'image se formant dans le plan du film à impressionner comme dans le procédé Petersen et Poulsen. Un miroir du galvanomètre au repos éclaire la moitié de la fente ; les traits sont d'autant plus longs que la tonalité est plus basse et d'autant plus fins que la fréquence est plus élevée.
Ce système permet l'inscription des harmoniques, qui se traduit par des franges au bord du trait, chose presque absolument impossible dans les procédés d'inscription à densité variable. Il faut au tirage repérer les films d'images et de sons; pour faciliter cette opération, une petite lampe placée dans l'appareil de prise de vues impressionne le film sur la bande qui est placée en dehors des perforations, et un volet commandé par un électro-aimant masque ou démasque la lampe. On peut donc, en appuyant sur un bouton de commande qui démasque le volet, imprimer sur les deux films deux marques de repérage. Pour le film à sons, l'émulsion sensible qu'on emploie a un grain beaucoup plus fin pour le tirage du positif ; on réduit ainsi l'importance du grain, et par conséquent on diminue le bruit de fond. Pour la reproduction on utilise une cellule photo-électrique à gaz inerte, à électrode en oesium et en argent, excitée sous 200 volts continus ; le courant passe par un transformateur, puis par quatre étages « push-pull » ; un commutateur permet de passer sans interruption d'un projecteur à un autre quand on change la bande.
Fig. 26. — Enregistrement d'un film sonore à densité variable (procédé Tobis).
Pl. 12. — Phonographe à deux plateaux.
Pour reproduire des phono-scènes de quelque durée, L. Gaumont imagina en 1906 un appareil à deux plateaux mis alternativement et automatiquement en marche sans interruption par des contacts électriques. (Photo Gaumont)
Pl. 12. — Appareil idéal sonore.
Appareil Gaumont de projections lumineuses animées avec trépied phonographique à plateau porte-disques, pick-up et moteur avec transmission à cardan. (Photo Gaumont)
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Pl. 13. — Pellicule avec bande de son à densité variable. (Film Metro-Goldwyn-Mayer) |
Pl. 13. — Appareil Sonor-Film mixte à sons ou à disques. (Etabl. Sonor-Film) |
Pl. 13. — Installation mobile de prise de film sonore.
La caméra est sur son trépied et les appareils amplificateurs de courants microphoniques ainsi que les enregistreurs pour le son équipent un petit chariot mobile. (Tobis-Klang-Film)
PROCÉDÉS TRIERGON ET APPAREILS TOBIS.
Le procédé Triergon a été imaginé en Allemagne ; il enregistrait d'abord le son sur le film lui-même. Successivement, le film a eu la largeur normale, puis une largeur plus grande ; enfin la bande d'inscription des sons fut rejetée en dehors des perforations permettant l'entraînement du film. Les courants microphoniques sont envoyés dans une lampe au néon dont l'éclairement est alors modulé, et les rayons impressionnaient un film vierge. Le circuit comprenait, au lieu d'un microphone, une anode et une cathode, celle-ci étant une plaque chauffée par le courant ainsi que nous l'avons mentionné précédemment.
Actuellement les prises de sons, dans les appareils Tobis, sont faites sur un appareil insonore double, où se trouvent d'un côté le son et de l'autre côté l'image. Un moteur unique actionne les deux pellicules. Une lampe d'inscription éclaire une fente en bronze, reprise par un objectif de microscope et projetée sur le film, qui défile sur un galet dérouleur. La régularité de la marche de l'appareil est contrôlée à l'aide d'un dispositif qui donne une hauteur de son constante lorsque l'appareil fonctionne régulièrement, et discontinue lorsque, pour une cause quelconque, la marche n'est pas uniforme.
L'aide écouteur de sons qui met l'appareil en route est également chargé d'écouter à l'aide d'un casque si tout fonctionne régulièrement dans l'appareil. Le chef écouteur avec son assistant s'installent dans la cabine fixe d'écoute de sons, ou dans une cabine mobile installée sur le studio. Dans cette cabine, qui a vue sur le plateau de mise en scène, se trouve installé l'amplificateur Tobis et son potentiomètre de réglage, ainsi que les haut-parleurs de contrôle. Le metteur en scène, avec le preneur de sons, contrôle, aux répétitions et à la prise de sons, si tout fonctionne normalement.
De la dernière lampe de l'amplificateur partent les fils qui vont à la lampe d'enregistrement placée dans l'appareil de prise de sons.
Le matériel utilisé pour la prise de films sonores se perfectionne constamment d'autant plus que la tendance est d'enregistrer séparément les images et les sons sur deux films appropriés, la reproduction se faisant sur film unique ou sur films séparés. Mais le traitement au développement dans les bains est alors approprié à chaque nature de film. On a imaginé tout récemment les appareils perfectionnés qui permettent le transport sur une voiture automobile ordinaire de tout ce qu'il faut pour assurer les prises de films sonores. Cela est fort intéressant ; car par ce moyen on peut alors faire des vues en plein air sans avoir à transporter un matériel lourd et encombrant (fig. 27). La chambre de prises de sons comporte son amplificateur et ses sources de courant réunis sur un chariot et communiquant par des fils appropriés avec le microphone qui est placé sur un pied et que l'on peut disposer à l'endroit le plus favorable pour avoir une bonne inscription des sons. Le type créé récemment par la Société Tobis réalise pour le moment le maximum de disposition pratique. Dans les studios où l'on dispose de plus de ressources, on multiplie généralement le nombre de microphones. Les tensions électriques sont assurées par des sources de courant dont la constance est absolue. Le metteur en scène communique avec les assistants ou les preneurs de sons au moyen d'un réseau téléphonique et d'un système complet de signaux. Dans la cabine d'écoute, toutes les commandes sont réparties sur un tableau en forme de pupitre. Le contrôle d'inscription est assuré au moyen de haut-parleurs électrodynamiques qui renseignent les personnes intéressées sur la marche de l'opération. C'est surtout par la perfection des organes amplificateurs que l'on arrive à avoir une grande pureté d'enregistrement aussi bien sur film que sur disque, lorsqu'on utilise le phonographe pour accompagner la projection lumineuse (fig. 28).
Fig. 27. — Film à image et à sons à densité variable (Tobis).
Fig. 28. — Schéma du mécanisme de la projection sonore d'un film à densité variable (Tobis).
PROCÉDÉ PETERSEN-POULSEN-GAUMONT.
Deux ingénieurs danois Petersen et Poulsen étudièrent le film sonore et réalisèrent même un appareil de bon fonctionnement. Mis en rapport avec L. Gaumont, les études communes contribuèrent à perfectionner le système tel qu'il existe aujourd'hui (fig. 29, 30, 31).
Fig. 29. — Poste d'enregistrement du procédé Gaumont-Petersen-Poulsen.
Fig. 30. — Poste de reproduction du procédé Gaumont-Petersen-Poulsen.
Fig. 31. — Dispositifs pour le défilement du film, procédé Gaumont-Petersen-Poulsen.
Le film images est séparé du film sons. Au lieu d'enregistrer à densité variable sous forme de bande plus ou moins opaque, on applique le procédé du photophone Bell. L'impression a l'aspect d'une courbe dentelée, qui permet d'enregistrer les sons avec une sensibilité plus grande et une distinction plus nette que par des variations d'opacité. On emploie un ou plusieurs microphones très sensibles. Les courants obtenus sont amplifiés et passent dans les bobines d'un galvanomètre à miroir à deux fils. Le miroir de quelques millimètres est frappé par un rayon lumineux et le réfléchit sur un objectif cylindrique, qui le transforme en un pinceau lumineux. Celui-ci se déplace devant le film qui passe dans un couloir obscur d'une manière continue et régulière à la vitesse de 30 mètres par seconde. Le miroir oscille en concordance avec les variations de courant, et le pinceau lumineux se déplace ; il impressionne le film et donne un phonogramme des sons sous forme de traits plus ou moins longs, plus ou moins rapprochés, plus ou moins striés, mais ayant la même opacité.
Pour la reproduction, le film sonore passe dans un couloir percé d'une fente horizontale, analogue à celle de l'enregistrement. La source lumineuse fixe et constante est derrière une lentille cylindrique qui étale le faisceau sur toute la longueur de la fenêtre. Un objectif reprend cette image, l'amplifie et la projette sur une cellule de sélénium. Suivant son éclairement, le sélénium module un courant qui est envoyé dans un amplificateur avant d'agir sur le haut-parleur. Des dispositifs mécaniques très ingénieux règlent le défilement du film sonore par des galets de tension et le synchronisme est réalisé entre les deux appareils par une liaison mécanique.
FILM SONORE RATIONNEL.
Si la bande unique pour les sons et les images a de grands inconvénients à l'enregistrement, elle a de grands avantages à la reproduction, elle supprime l'intervention d'un appareil de synchronisation plus ou moins compliqué. Un artifice que l'on a proposé il y a déjà quelques années consiste à inscrire les sons sur le film d'images, mais d'une manière invisible, c'est-à-dire non efficace pour les radiations lumineuses ordinaires qui traversent le film à la projection. Ce film n'a jamais été réalisé, mais on cherche actuellement à le mettre au point. Le film parlant est alors formé par deux films ayant chacun la moitié de l'épaisseur d'un film ordinaire, et l'assemblage est fait pour que les perforations se superposent exactement. L'un des films porte les images reproduites comme à l'habitude. Le second porte également, dans toute la largeur entre les perforations, des inscriptions acoustiques, mais transparentes et incolores. Un produit d'imprégnation laisse passer les radiations du spectre visible, mais reste opaque pour les ultra-radiations, soit dans l'infra-rouge, soit dans l'ultra-violet. Dans ce dernier cas, on utilise une lampe à vapeur de mercure riche en rayons ultra-violets, et sur leur trajet on interpose un filtre qui ne laisse passer que ceux de longueur d'onde convenable. Le film chemine dans un couloir entre le filtre et une cellule photo-électrique. Les images au moyen d'un traitement spécial restent transparentes pour les rayons ultra-violets que nous ne pouvons voir, mais les inscriptions acoustiques agissent absolument comme un film ordinaire pour les radiations du spectre visible ; elles interceptent plus ou moins les rayons ultra-violets qui excitent ensuite la cellule photo-électrique modulatrice. Afin d'avoir un mécanisme plus commode, on décale les inscriptions sonores par rapport aux images.
FILMS SONORES EN COULEURS.
Le procédé de films en couleurs imaginé par Berthon est basé sur l'emploi d'une surface ayant un très grand nombre de minuscules lentilles de forme sphérique ou cylindrique. Pour utiliser un tel film à l'enregistrement des sons sur une bande étroite prévue sur le côté du film, il faut en cette place faire disparaître les lentilles, sinon ces irrégularités traversées par la lumière reconstitutive des sons fourniraient des bruits parasites inacceptables.
On prévoit donc une réserve dans le film à lentilles qu'on appelle plus communément film gaufré, et c'est sur cette bande que les variations de teintes ou les courbes seront inscrites pour la reproduction des sons.
Des moyens fort ingénieux ont été inventés pour faire cette réserve après coup, et des procédés de tirage permettent aussi de laisser subsister les gaufrages sans inconvénient sensible pour la reproduction convenable des sons.
STUDIO DE FILMS SONORES ET SALLES D'AUDITION.
Il faut de grandes précautions pour qu'aucun bruit parasite n'influence le film enregistreur à sons. Le grand studio d'Épinay-sur-Seine est une modification d'un studio ordinaire. Il a été rendu « insonore » de la manière suivante :
Les murs du studio sont formés d'une épaisseur de bois, d'une autre de matière isolante et d'une seconde épaisseur de bois. En certains endroits particulièrement délicats, la couche extérieure de bois a été complétée par des plaques de fibro-ciment ou de Célotex. La toiture est en Everite avec une couche intérieure en Célotex, puis un espace suffisant pour faire matelas d'air amortisseur.
Actuellement, l'armature extérieure est en ferrures rigides auxquelles sont suspendus des ponts roulants légers, qui reçoivent des trains de plafonniers montés sur treuil, et on peut les descendre jusqu'à un mètre du sol si besoin est.
Le petit studio, créé de toutes pièces dans l'ancien magasin à décors, a une hauteur suffisante au-dessus du gril pour qu'un électricien puisse circuler librement.
Les murs sont à double épaisseur, avec couche de fibres de bois imputrescible entre eux ; les plafonds doubles ont une couche de poussière de liège et du contreplaqué extérieur. Deux lourdes portes à coulisses avec panneaux de matière insonore isolent le studio des bruits extérieurs. En principe, toutes les portes sont doubles dans ce studio comme partout ailleurs où les bruits ne doivent pas être perçus.
Au-dessus du gril en bois, court toute la canalisation électrique. Pour éviter les bourdonnements parasites que donnerait le courant alternatif, chose importante au point de vue prise de sons, toutes les canalisations électriques sont enfermées dans des tubes métalliques blindés.
Quarante plafonniers à trois lampes de 500 watts chacun éclairent le studio. Ils sont placés par rangées de cinq dans le sens de la largeur, et les commandes de ces lampes montées sur treuil sont effectuées du sol à l'aide d'un tableau qui comprend des coupe-circuits principaux et des coupe-circuits individuels. Le long des parois du studio, quatre tableaux servent à l'éclairer. Les projecteurs peuvent aller jusqu'à 10 et 20 kilowatts. Pour simplifier les manœuvres et prolonger la vie des lampes, ils sont montés avec les résistances installées derrière les tableaux. Des interrupteurs à trois plots permettent de ne mettre en plein feu qu'au moment précis où le metteur en scène donne le coup de sifflet de mise en route.
Sur le côté droit court une petite galerie servant aux projecteurs, qui roulent sur un rail installé sur la rampe de protection de ce balcon.
Le plancher a été rendu aussi insonore que possible à l'aide de matériaux spéciaux comprimés.
Le bruit que fait l'appareil d'enregistrement des images ne doit naturellement pas être enregistré par l'appareil à sons ; il faut donc que l'appareil de prise de vues soit disposé de manière que les bruits qu'il produit ne puissent arriver à l'appareil d'enregistrement des sons. De même l'éclairage doit être absolument silencieux, et c'est pourquoi on utilise de préférence des projecteurs avec des lampes à incandescence.
Les « cameras » ou appareils de prise de vues sont enfermées dans des réduits capitonnés, et elles fonctionnent à travers une vitre. Quand il s'agit de vues en plein air, les cameras sont alors capitonnées de manière que leur bruit de ronronnement soit complètement étouffé. Il y a là toute une technique nouvelle à laquelle se sont d'ailleurs adaptés rapidement les réalisateurs de films.
Dans les grandes salles d'audition, le haut-parleur produit une certaine concentration des sons dans la direction de son axe, et le son se trouve projeté vers le fond de la salle avec une grande intensité. Cela présente un inconvénient pour les auditeurs qui sont placés dans les angles de côté.
En général, la totalité du mur du fond est garnie d'un revêtement qui a un grand pouvoir absorbant pour le son ; cela est encore plus nécessaire si la salle n'a pas de balcon, et si le mur du fond est cintré comme dans beaucoup de théâtres ; il faut aussi traiter les murs latéraux pour que la réflexion des sons de l'un à l'autre ne produise pas de bourdonnements.
Les matériaux de revêtement que l'on emploie aujourd'hui se présentent sous forme de panneaux décorés de sorte que leur application est facile ; le plancher de la salle est, en général, assez absorbant pour les sons, grâce aux sièges rembourrés et à la présence des auditeurs ; c'est pourquoi il n'est pas indispensable de traiter le plafond et de le garnir de matière isolante. Enfin, il faut prendre soin d'éviter les bruits parasites qui peuvent être causés par la cabine de projection, par le système de ventilation de la salle ou tout autre dispositif accessoire.
MUSIQUE PAR OSCILLATIONS ÉLECTRIQUES
Les flammes chantantes. / Application de la résonance. / Oscillations électromagnétiques. / Arc chantant de Duddell. / La lampe chantante. / Musique radio-électrique. / Dispositif de Lee de Forest. / Premiers essais de A. Givelet. / Appareil de Hugoniot. / Instruments radio-électriques actuels. / L'éthérophone Thérémin. / Le dynaphone Bertrand. / L'instrument Martenot. / Instruments à résistances. / L'ondium Péchadre. / Le cellulophone Toulon. / Le super-piano Spielmann. / Le premier piano Givelet. / Instrument automatique Coupleux et Givelet. / Orgue radio-électrique Coupleux et Givelet.
LES FLAMMES CHANTANTES.
Les instruments de musique produisent des sons à une fréquence déterminée par la vibration de cordes, de membranes vibrantes ou par les vibrations communiquées à l'air qui se trouve à l'intérieur de tuyaux. On a cherché à obtenir ces dernières vibrations autrement que par les moyens connus de tout temps, puisque les pipeaux existent depuis la haute antiquité.
En 1874, Kassener, à la fois physicien et musicien, imagina le pyrophone, instrument susceptible de produire des sons au moyen de flammes chantantes. Déjà, on s'était préoccupé de ce phénomène, mais l'inventeur constata, en introduisant deux flammes isolées dans un tube et en les plaçant au tiers de la longueur à partir de la base, qu'elles vibraient à l'unisson tant qu'elles étaient écartées ; aussitôt qu'elles étaient en contact, il y avait interférence, et le son cessait. Il combina des mécanismes délicats et ingénieux pour produire des sons au moyen d'un orgue bizarre qui fut exposé à Vienne. Les sons étaient produits par les flammes qui mettaient en mouvement l'air à l'intérieur des tubes, application de l'harmonica chimique lorsqu'on expérimente les propriétés de l'hydrogène. Chaque touche du clavier communiquait avec un tube de cristal et éloignait ou rapprochait deux flammes conjuguées. Les tubes étaient calculées pour correspondre à la tonalité indiquée par la touche. Les timbres obtenus étaient remarquables, mais la complication de l'appareil et la nécessité d'avoir des flammes allumées à l'intérieur des tubes firent que cette invention resta une curiosité scientifique.
APPLICATION DE LA RÉSONANCE.
Une autre méthode pour obtenir des vibrations est l'utilisation du phénomène de résonance. Nous savons (chap. I) qu'en chantant devant un piano dont on manœuvre la pédale des étouffoirs, on obtient la vibration des cordes qui correspondent au son émis. Parsons, en 1909, imagina de monter sur un violon un mécanisme acoustique, l'auxétophone, comportant une soupape d'aluminium formée d'une série de languettes analogues à celle d'un instrument à vent. Chacune vibrait devant une fente correspondante pratiquée dans une boite alimentée en air comprimé. On réglait le courant d'air capable de passer, les languettes vibrant avec le violon lançaient des ondes acoustiques dans une tuyauterie aboutissant à un instrument à vent, sorte de cor d'harmonie.
L'appareil s'appliquait aussi à d'autres instruments qu'un violon. La soupape vibrait à l'unisson avec le son caractéristique de l'instrument et donnait dans le cornet un son d'un timbre riche et d'un grand volume.
OSCILLATIONS ÉLECTROMAGNÉTIQUES.
On peut transformer les vibrations mécaniques produites par des cordes vibrantes, en associant ces dernières à des organes se déplaçant dans des champs électromagnétiques, créant des courants induits dans des enroulements.
Cette combinaison a été imaginée et mise au point en France dès 1928 par M. Boutinon, dans le but d'accroître la puissance des instruments de musique et de régulariser des combinaisons complexes de sons (fig. 32).
Fig. 32. — Système Boutinon d'un violon équipé avec pick-up et associé à un disque de phonographe.
L'organe vibrant de l'instrument actionne l'élément du reproducteur électromagnétique, qui vibre devant un électro-aimant. Les courants induits obtenus alimentent l'enroulement primaire d'un transformateur de modulation. L'enroulement secondaire est branché sur des appareils d'audition en passant au besoin par des étages amplificateurs. On peut ainsi faire fonctionner un haut-parleur et le combiner avec un dispositif reproducteur électromagnétique de phonographe, de sorte que ce dernier fournira l'accompagnement d'ensemble. On met au contraire en évidence les autres instruments de musique amplifiés : violon, etc.
Pour ces instruments à corde, les vibrations de la corde se communiquent à la lame mobile devant l'électro-aimant. Au moyen de résistances, on règle d'ailleurs l'intensité du courant induit, et l'on commande ainsi à volonté l'intensité acoustique de chaque instrument.
ARC CHANTANT DE DUDDELL.
On avait remarqué depuis le début des lampes à arc que celles-ci transmettaient des bruits semblant provenir des machines génératrices et des usines. Javaux, directeur de la Société Gramme, en 1874 avait noté que ces lampes répétaient le bruit des balais frottant sur le collecteur des dynamos. Maurice Leblanc avait fait des observations du même ordre. Ce n'est qu'en 1898 que Duddell fit en Allemagne des expériences plus suivies, d'abord pour transmettre des courants téléphoniques et faire jouer à l'arc le rôle d'un petit haut-parleur. Le principe est d'alimenter un arc électrique par du courant continu, mais en branchant aux bornes une self-induction et une capacité, constituant un circuit oscillant susceptible de vibrer à une fréquence 2 000 environ, on constate alors que l'arc produit un son à cette même fréquence. Ce phénomène s'explique si l'on remarque que l'arc ne se comporte pas comme un conducteur métallique de résistance ohmique déterminée, mais que sa résistance est variable au contraire, de sorte que si l'intensité du courant augmente, la chute de tension diminue, et inversement. L'arc fonctionne plutôt comme une résistance négative. Quand on branche une capacité aux bornes, celle-ci se charge tout d'abord, ce qui fait diminuer l'intensité du courant qui traverse l'arc, et, par conséquent, le voltage augmente, ce qui favorise la charge. Quand celle-ci est complète, la capacité se décharge et augmente l'intensité du courant, le voltage diminue, ce qui favorise également la décharge, et ainsi de suite. Il en résulte des changements de volume de l'arc qui correspondent aux variations du courant et se communiquent à l'air ambiant en produisant le son musical suivant la fréquence.
Fig. 33. — Principe de l'arc chantant.
Par la suite, ces propriétés de l'arc ont été utilisées pour d'autres buts, comme la production d'ondes électromagnétiques de fréquence élevée. L'arc chantant ne fut pas seulement une curiosité de laboratoire, mais donna lieu à la réalisation d'instruments musicaux. Ainsi, en 1912, un piano électrique basé sur ce phénomène fut installé à bord du yacht du prince de Monaco.
LA LAMPE CHANTANTE.
La lampe chantante dérive du téléphone à fil chaud de Preece. Le principe est d'utiliser un fil métallique fin fixé au centre d'un diaphragme vibrant conducteur. Des courants microphoniques passent dans ce fil, l'échauffent et le dilatent proportionnellement à l'intensité du courant. Le diaphragme vibrant joue le rôle d'un ressort et tend le fil, qui par les variations de sa longueur fait subir au diaphragme des déplacements vibratoires. Si l'on prend des fils en alliage spécial, tendus dans un boîtier, leurs déplacements sous l'effet de la contraction et de la dilatation agissent sur les couches d'air en contact. Sur ce principe, on a inventé récemment, en Angleterre, une lampe à trois électrodes à plaque vibrante en utilisant non pas les variations de longueur d'un fil chauffé, mais le flux des électrons qui se précipitent du filament chauffé pour se rendre sur la plaque en traversant la grille. Ce flux varie suivant les caractéristiques de la grille où aboutissent des courants microphoniques. La plaque qui forme la partie supérieure de la lampe est mince pour vibrer sans inertie. Quand elle se déforme, elle refoule ou aspire l'air contenu dans une boîte de résonance, ce qui produit des vibrations acoustiques. Le système est plus sensible encore, en prenant une anode distincte, constituée par des fils fixés d'un côté sur la paroi de l'ampoule et de l'autre au centre d'une plaque vibrante. Le mouvement (et par suite le son) est alors amplifié.
MUSIQUE RADIO-ÉLECTRIQUE.
Les organes utilisés en T. S. F. si bienfaisants pour le phonographe et le cinéma parlant veulent encore intervenir dans l'art musical. Les ondes électriques sont capables de jouer le rôle de vibrations acoustiques si leur fréquence peut être perçue par nos sens, car elles mettent facilement en vibration la membrane d'un haut-parleur. Comment obtenir à volonté des ondes correspondant à un son de tonalité déterminée ? Il suffit d'agir sur les caractéristiques électriques d'un circuit oscillant que l'on monte sur une lampe de T. S. F. et qui est le siège de courants alternatifs de fréquence bien caractérisée. Un circuit oscillant est composé en principe d'un condensateur électrique et d'une bobine de self. La fréquence du circuit est donnée par une formule où interviennent ces valeurs de capacité et de self-induction. Donc en faisant varier soit l'une, soit l'autre de ces grandeurs, soit les deux en même temps, on obtient alors des oscillations variables. Avec un mécanisme capable de reproduire à volonté les diverses fréquences de sons musicaux, on jouera un morceau de musique avec le circuit oscillant.
DISPOSITIF DE LEE DE FOREST.
La modification de fréquence d'un circuit oscillant au moyen de la variation de self-induction ou de capacité a été indiquée par lord Kelvin en 1853.
En 1915, Lee de Forest fit breveter des dispositifs électriques permettant de produire des notes musicales et capables de reproduire automatiquement des notes soutenues, de toute hauteur désirée (fig. 34). L'appareil électrique comprenait un audion générateur d'oscillations électriques avec des circuits et un certain nombre de résistances artificielles et de dispositifs pour introduire l'une d'elles dans le circuit. L'appareil comprenait « un récipient, dans lequel on a fait le vide et contenant des électrodes chaudes et froides ; des circuits associés aux électrodes froides et des dispositifs montés sur ces circuits pour produire un nombre quelconque désiré de notes musicales de toutes hauteurs ».
Fig. 34. — Schéma de principe de l'appareil musical Lee de Forest.
PREMIERS ESSAIS DE A. GIVELET.
L'ingénieur A. Givelet, en 1918, toucha par hasard simultanément avec les doigts deux points différents d'un amplificateur à lampes. Il perçut dans le casque à écouteurs relié à l'appareil certains sifflements persistants. Il fit remonter la cause de ce phénomène à l'effet de capacité du corps humain. Remplaçant alors les doigts par un condensateur véritable, il obtint des sifflements analogues. Avec un condensateur variable dont il manœuvrait le bouton pour faire varier la capacité, il changeait à volonté la hauteur du son produit. Il inscrivit les notes de la gamme sur le cadran du condensateur et exécuta un certain nombre de morceaux en déplaçant en face des points marqués sur le cadran l'index relié au bouton.
D'autres phénomènes se superposèrent au premier observé. L'amplificateur à lampes était alimenté naturellement par des accumulateurs pour le chauffage des filaments et par une batterie de piles pour la tension des plaques. En modifiant cette tension ou l'intensité du chauffage, en branchant le condensateur en différents points de l'amplificateur, l'expérimentateur obtint des variations marquées de timbre, même avec une seule lampe, qui lui permettaient déjà d'imiter le violoncelle, le hautbois, la clarinette, le saxophone, etc. Ce ne furent alors que des démonstrations de laboratoire qui suscitèrent chez quelques initiés seulement un grand succès de curiosité. Or, à cette époque, le haut-parleur était très imparfait, la technique de l'amplification à basse fréquence débutait à peine, de sorte que la musique obtenue par ces procédés radio-électriques ne pouvait être entendue qu'à quelques mètres seulement. Cette trouvaille curieuse, faite comme toujours prématurément, resta en sommeil pendant près de neuf ans.
APPAREIL DE HUGONIOT.
En 1922, C. Hugoniot fit breveter un instrument fonctionnant au moyen d'un montage à réaction d'une lampe à trois électrodes (fig. 35). La grille et la plaque sont reliées par un circuit oscillant comprenant deux selfs réglables, un condensateur variable et une pile à haute tension. Le point de jonction des deux selfs est relié au pôle négatif de l'accumulateur de chauffage du filament. La bobine inductrice parcourue par les courants ondulatoires produits par la lampe actionne le téléphone par l'intermédiaire de la bobine induite, l'ensemble formant un transformateur réglable. On fait varier la fréquence des courants produits par la lampe, en modifiant soit la self, soit la capacité, soit à la fois la self et la capacité du circuit oscillant, soit aussi la résistance du circuit ; on peut obtenir ainsi toutes les fréquences musicales et reproduire, par conséquent, un morceau de musique quelconque.
Fig. 35. — Schéma de principe de l'appareil radio-musical Hugoniot.
Le timbre d'un son dépend du nombre et des intensités relatives des harmoniques du son fondamental, et on sait également que, pour reproduire un son de timbre quelconque, il suffit de superposer dans le circuit du récepteur téléphonique des courants ondulatoires ayant la fréquence et les intensités relatives des harmoniques du timbre du son.
Les organes de réglage de fréquence des différentes lampes génératrices sont accouplés mécaniquement et électriquement de façon qu'une variation quelconque de hauteur du
son fondamental entraîne automatiquement une variation correspondante de hauteur des différents harmoniques.
Ce dispositif peut être réalisé en produisant directement par les différentes lampes les courants ondulatoires de fréquence voulue ; par exemple, la lampe correspondant au son fondamental produirait des courants dont la fréquence pourrait varier de 100 à 500 périodes par seconde, la lampe correspondant au deuxième harmonique produirait des courants de 200 à 1 000 périodes par seconde, la lampe correspondant au troisième harmonique produirait des courants de 300 à 1 500 périodes, etc. Les grandes variations de fréquence nécessitant des variations importantes des selfs ou capacités des circuits oscillants, il est plus simple d'arriver au même résultat en utilisant la méthode des interférences.
Un noyau de fer se déplaçant dans la self et dont l'enfoncement plus ou moins grand détermine les variations de fréquence, et par conséquent de son, est commandé par un manche et porte un index se déplaçant soit devant un secteur gradué en notes, soit sur une bande de papier à déroulement automatique sur laquelle le morceau de musique à reproduire est enregistré sous forme d'un tracé ; le réglage est fait pour que chaque position de l'index correspondant à une note de hauteur donnée amène le fer mobile dans une position telle que le circuit oscillant donne la fréquence voulue (fig. 36). Pour reproduire le jeu d'instruments plus rapides à notes distinctes et dans lesquels plusieurs notes doivent pouvoir être jouées en même temps, on utilise un clavier de commande dont chaque touche forme contacteur et met en service des condensateurs dont le nombre et la capacité correspondent au timbre désiré. Les essais de cet appareil n'eurent pas de suite en raison du décès de l'inventeur.
Fig. 36. — Réglage du noyau de la self par bande dans le système Hugoniot.
Pl. 14. — Piano radio-électrique automatique.
Le premier piano automatique à oscillations électriques marche par rouleaux perforés. M. E. Coupleux à gauche et M. Givelet à droite de l'appareil.
Pl. 14. — Piano à disques troués Spielmann.
Les oscillations électriques sont obtenues par l'éclairement intermittent de cellules photo-électriques par l'intermédiaire de disques tournants perforés. (Ateliers Rudolph Stelzhammer)
Pl. 15. — Instrument de Martenot.
Dans le jeu assis, la main gauche agit sur des réglages, et la droite déplace un fil devant les touches. Le jeu debout comporte un organe complémentaire. (Photo Manuel frères)
Pl. 15. — Prise de film sonore.
On enregistre un scène du film sonore Anna Christie, jouée par Greta Garbo. Le microphone est suspendu derrière les acteurs qui sont ici filmés à petite distance. (Metro-Goldwyn-Mayer)
INSTRUMENTS RADIO-ÉLECTRIQUES ACTUELS.
Il existe actuellement des modèles pratiques d'instruments de musique à oscillations électriques, qui se classent en deux catégories : la première comprend des instruments à sons variables analogues au violon où l'exécutant modifie à volonté la hauteur de la note par le déplacement d'un organe approprié. La deuxième est celle des instruments à sons fixes et multiples, comparables à l'harmonium ou à l'orgue, ayant un clavier ou quelque chose d'analogue.
Les instruments à sons variables sont d'une réalisation beaucoup plus facile que les autres, car il est délicat d'obtenir des notes fixes d'une hauteur constante, malgré les changements accidentels qui se produisent dans le circuit oscillant. Ils sont dus à des variations multiples, soit du chauffage des lampes, soit de la tension de la plaque, soit de la résistance intérieure des lampes à cause du dégagement de gaz occlus dans les électrodes, soit de la variation des condensateurs ou des résistances sous l'effet des conditions atmosphériques. Ces deux dernières variations peuvent, à elles seules, créer des différences voisines d'un demi-ton.
Dans les appareils à sons fixes, l'exécutant ne peut modifier à volonté la hauteur d'un son ; les variations précédemment indiquées ont une grande importance. Les études de Givelet sur la question ont donné la clef du problème. On le résout en éliminant l'instabilité du régime des lampes, grâce à un circuit oscillant de très faible résistance électrique, tandis que la lampe est à grande résistance intérieure. Dans la formule qui calcule la fréquence, il n'intervient plus alors que la capacité et la self-induction du circuit, car le reste est négligeable. La fréquence des notes obtenue reste indépendante, dans de grandes limites, de l'état de la lampe.
Beaucoup ont échoué dans la réalisation d'appareils à sons fixes parce qu'ils n'adoptaient pas des lampes à résistance élevée. Leur emploi permet aussi de transposer instantanément un ton dans un autre absolument quelconque en faisant varier, par exemple, la capacité. On obtient d'autres notes, mais les intervalles entre elles sont respectés. Les effets sont des plus curieux, car après avoir exécuté un motif mélodique dans un ton donné, on le reprend immédiatement dans un ton différent et inusité, en appuyant sur les mêmes touches, mais après avoir manœuvré un commutateur.
L'ÉTHÉROPHONE THÉRÉMIN.
L'ingénieur russe Thérémin suscita une vive curiosité dans le monde artistique par la présentation de son appareil. L'originalité de l'exécution faite uniquement par des gestes devant un pupitre, sans toucher quoi que ce soit, le secret gardé au début sur la conception de l'appareil, tout cela valut à l'ingénieur russe l'honneur d'une présentation à l'Opéra. Le principe consiste à superposer deux courants oscillants de fréquence élevée. Tout amateur de T. S. F. possédant un poste à réaction sensible modifie l'accord du poste lorsqu'il approche la main de l'appareil. Thérémin a eu le mérite de réaliser ces variations de capacité pour produire des différences de fréquence et actionner un haut-parleur en superposant deux émissions, de manière à obtenir une oscillation de fréquence acoustique (fig. 37).
Fig. 37. — Schéma de l'appareil musical Thérémin.
L'appareil comprend deux lampes oscillatrices dont les oscillations interfèrent et donnent une oscillation résultante qui passe dans une lampe détectrice, puis dans deux lampes amplificatrices basse fréquence à liaison par transformateur. Si dans le premier circuit la fréquence est 50 255 et dans le deuxième 49 820, la fréquence résultante égale la différence, soit 435. L'amplification permet d'avoir la puissance suffisante pour actionner un haut-parleur qui vibre à la fréquence 435, correspondant au la3. Dans le circuit de la première lampe oscillatrice est montée une tige verticale, reliée électriquement à la grille de la lampe. Dans le deuxième circuit oscillant est prévu un anneau de cuivre qui sort de l'appareil et agit par des bobinages sur la grille de la deuxième lampe oscillatrice. Au début, l'appareil est réglé de manière que les oscillations des deux lampes soient identiques, à la même fréquence. Quand elles se superposent, elles s'annulent donc, et le haut-parleur reste muet. Si l'on approche la main de la tige verticale, on fait varier la capacité, donc la fréquence des oscillations du premier circuit. Suivant la position de la main par rapport à la tige, on obtient par conséquent des battements à une fréquence déterminée, mais l'exécutant ne peut passer d'une note à l'autre qu'en obtenant toutes les notes intermédiaires. Il est difficile dans ce cas d'exécuter un morceau ; mais, pour cela, on agit au moyen de l'anneau qui commande le deuxième circuit oscillant. Quand on approche plus ou moins la main, il intervient pour modifier et au besoin étouffer l'intensité du son. On agit aussi par des pédales pour faire intervenir des résistances. La variation de timbre est obtenue en faisant osciller les lampes de manière que le phénomène se produise en des points particuliers de la courbe de fonctionnement de la grille des lampes génératrices.
Pour utiliser cet instrument de musique, il faut avoir acquis une grande pratique, car le moindre déplacement de la main dans l'espace peut produire des notes désagréables ou fausses. Pour remédier à cette difficulté, d'autres inventeurs ont étudié des appareils où la production de la note juste est pour ainsi dire guidée.
LE DYNAPHONE BERTRAND.
L'ingénieur Bertrand fit breveter, en 1928, un appareil constitué par une lampe oscillante avec une forte self-inductance à noyau de fer et un condensateur variable tournant, qui fait varier la hauteur du son en changeant la capacité introduite. L'aspect est celui d'un socle surmonté d'un demi-cercle et l'exécutant manœuvre une aiguille fixée sur l'axe du condensateur variable, qui se déplace devant les graduations repérées sur une demi-circonférence. On arrête l'aiguille sur la note à produire ; mais le passage d'une division a une autre donnant tous les intermédiaires, on actionne un petit levier latéral qui rend l'appareil muet quand on passe d'une note à l'autre. Le brevet ne concerne que la commande de l'appareil. Il revendique l'emploi d'un levier solidaire d'un index qui se déplace devant un cadran amovible de préférence. En déplaçant le levier par une vibration rapide, on produit le « vibrato » ; en augmentant l'amplitude, on arrive au tremolo. On peut superposer un deuxième cadran où l'on fixe à l'avance les notes successives d'un morceau. Il suffit alors de déplacer le levier en suivant le trait qui relie successivement toutes les notes, en s'arrêtant devant chacune pendant le temps voulu.
L'INSTRUMENT MARTENOT.
L'appareil Martenot comprend aussi deux lampes oscillatrices du montage à battements. Le condensateur du circuit à fréquence variable est fixe, et la variation de cette fréquence est obtenue par un dispositif extrêmement curieux où se trouve une bonne partie des originalités qui font la valeur de l'appareil.
Aux bornes d'une self est connecté un condensateur variable dont les armatures sont constituées : l'une par les têtes d'une série de vis fixées dans une barre de laiton, l'autre par un fil métallique qui s'enroule sur l'une des deux poulies d'un enrouleur, tandis que sur l'autre poulie s'enroule en sens inverse un fil de caoutchouc qui aboutit à un doigtier (fig. 38). Un fil isolant rejoint le doigtier à l'extrémité du fil métallique. Le brin total sans fin formé par les trois fils passe sur quatre galets dont le premier est métallique et est réuni électriquement à l'une des bornes d'une self, tandis que l'autre borne est reliée à la bande de laiton.
Fig. 38. — Schéma général de l'appareil musical radio-électrique Martenot avec clavier guide.
A chaque position de l'extrémité du fil métallique, en face de la tête de chaque vis, correspond une certaine valeur pour le condensateur constitué par le fil métallique et l'ensemble des vis devant lesquelles il défile.
A ces diverses positions correspondra aussi un réglage des oscillations de la lampe à une fréquence donnée en raison du couplage des selfs et, par conséquent, la production d'une note déterminée dans le haut-parleur. Il sera aisé de repérer les notes par la position du doigtier en face d'une échelle graduée, échelle réalisée sous la forme d'un clavier. Le fil métallique peut aussi se terminer par une sorte de poignée que le musicien prend à la main, tandis qu'il se tient debout vis-à-vis de la partie droite de l'appareil. Il est ainsi amené à exécuter dans l'espace des gestes de la main droite. Mais sur la poignée de manœuvre est un petit clavier supplémentaire et, en y appliquant les doigts, on exécute facilement des trilles.
Le repérage des sons est alors obtenu par un index mobile sur les touches du clavier de piano. Un rhéostat interrompt les sons à volonté en coupant le circuit de plaque des lampes basse fréquence.
On peut à volonté lier les unes aux autres les notes successives, exécuter les « forte » et les « piano » avec un réglage de la puissance, détacher les notes les unes des autres et obtenir l'effet de « staccato ».
L'appareil donne des notes de hauteur déterminée par la manœuvre de la main droite, leur puissance et leur nature étant commandées par le rhéostat et le timbre dépendant des lampes utilisées, de la polarisation de leurs grilles et des caractéristiques des transformateurs basse fréquence.
INSTRUMENTS A RÉSISTANCES.
Un amateur de Roubaix imagina la « Radiophonette », dans laquelle les sons divers sont obtenus en agissant sur un rhéostat. Un interrupteur est fermé quand le rhéostat est intercalé dans le circuit de chauffage du filament, à la position voulue. Ce système demande évidemment une certaine dextérité.
Un ingénieur, M. Bagault, pense utiliser, au lieu du rhéostat, un fil résistant qui serait manœuvré comme une corde de violon sans archet, par l'application des doigts sur le fil; la fermeture du circuit-plaque étant assurée automatiquement dans chaque position. Dans ce cas, en raison de l'inertie de la lampe, les sons ne sont pas suffisamment nets. Pour n'utiliser le filament qu'en vue du changement de ton, M. Bagault fit des expériences qui lui montrèrent que, par variation du chauffage du filament, on peut s'étendre sur cinq octaves, et qu'on peut obtenir aussi une octave en portant le circuit grille de - 4 à + 4 volts. De même, en agissant sur la sortie du haut-parleur de + 80 à - 80, on obtient aussi plusieurs octaves et on peut agencer des prises aux points convenables de la batterie de plaque. On a d'ailleurs intérêt à augmenter la valeur de la batterie haute tension jusqu'à i5o volts par exemple. On obtient alors des sons très purs et une grande facilité de transposition simplement au moyen d'un rhéostat et d'un potentiomètre (fig. 39).
Fig. 39. — Principe de l'instrument à résistances Bagault.
On établit alors un instrument à clavier, et, afin d'éviter le court-circuit susceptible de se produire entre deux points différents de la haute tension, dans le cas où deux touches sont appuyées en même temps, on fait correspondre chaque touche à une résistance convenable et on envoie la totalité du courant haute tension au clavier. Pour réaliser l'expression, chose indispensable à l'exécution, on prévoit un système d'étouffement des sons d'ailleurs quelconque.
Cet instrument ne donne évidemment qu'une note à la fois, mais il produit d'excellents sons et assure l'exécution facile d'un morceau, puisqu'on est ramené à l'actionnement d'une touche pour chaque note, sans recherche ni approximation.
L'ONDIUM PÉCHADRE.
Cet appareil récent est de la catégorie des instruments radio-électriques à interférences. Le but de l'inventeur a été d'établir un format réduit avec des organes de maniement très facile n'imposant aucune fatigue au musicien.
L'installation complète comprend « l'ondium » proprement dit, qui contient les circuits oscillants, les amplificateurs ; les organes de jeu : aiguille de contrôle de hauteur de son, bouton de réglage du volume de son, etc. ; l'alimentation en courant qui comporte une batterie de 4 volts et une de 80 volts, enfin un ou plusieurs haut-parleurs.
L'ondium se présente sous l'aspect d'un boîtier plat qui porte un cadran sur le dessus et qui est parcouru par une aiguille de 25 centimètres de longueur ; l'aiguille est réglée sur l'axe d'un condensateur variable et constitue l'organe de contrôle de fréquence des oscillations, et par conséquent de hauteur du son.
Une planchette découpée suivant un arc de cercle de même centre que le cadran, mais de plus petit rayon, forme un pont protecteur au-dessus de l'aiguille dont la pointe seule dépasse.
Dans ces conditions, le musicien tient l'instrument incliné devant lui, le pose d'une part sur ses genoux et d'autre part sur le bord d'un meuble. L'instrumentiste dispose donc d'un pupitre qui soutient alors son coude et son avant-bras ; la main peut diriger l'aiguille au moyen d'une manette près de la pointe. L'extrémité du coude joue le rôle d'un centre de rotation pour l'avant-bras, et la main droite décrit ainsi un arc de cercle confondu avec le cadran de l'appareil. Les notes aiguës sont produites vers le haut du cadran, et les notes plus graves vers le bas.
Étant donnée la position de l'opérateur, la précision obtenue est très grande, ainsi que la virtuosité, car pour contrôler le volume des sons on agit sur une tige terminée par un bouton plat disposé sur le côté de l'appareil et commandant un rhéostat. Quand on appuie sur le bouton, la tige s'enfonce ; la course ne dépasse pas 3 centimètres et un ressort de rappel dont la résistance est progressive rappelle la tige à l'extérieur quand on n'agit plus sur elle.
Lorsqu'on appuie légèrement, on diminue la résistance, et le son commence à se faire entendre. En appuyant de plus en plus fortement, la puissance sonore augmente progressivement. Le maniement de cet organe est facile, car instinctivement on appuie légèrement pour avoir un son faible et fortement pour avoir un son puissant.
Il y a encore diverses autres commandes accessoires qui sont à la disposition de la main gauche : Une vis de réglage agit sur un condensateur d'appoint, ce qui permet d'accorder l'instrument au diapason avant de jouer. Un commutateur d'un circuit spécial imite les instruments à cordes pincées ou percutées tels que la mandoline, la harpe, le piano, la guitare hawaïenne ; des contacteurs font varier le timbre ou l'attaque, etc... Comme le principe de l'appareil est basé sur le battement qui résulte de l'interférence des vibrations de deux circuits isolants dont la fréquence moyenne est de 20 000 par seconde, il y a là une certaine difficulté, puisqu'il s'agit d'un appareil que touche la main et tenu sur les genoux, par conséquent susceptible d'être influencé par le déplacement du corps de l'opérateur, qui agit par sa capacité électrique. Ce montage très sensible aux effets de capacité est cependant le dispositif le plus léger, capable d'être renfermé dans un instrument de dimensions réduites et susceptible aussi de couvrir un registre très étendu qui peut atteindre sept octaves (fig. 40).
Fig. 40. — Schéma de principe de l'ondium Péchadre.
1Pour soustraire l'appareil aux influences extérieures, on fait appel à un blindage minutieux, de sorte que non seulement l'instrument est insensible aux variations par capacité provoqués par le mouvement de main, mais aussi aux parasites industriels et atmosphériques les plus violents, comme ceux qu'occasionnent les orages rapprochés.
Un amateur habile peut réaliser un appareil de ce genre, et voici les renseignements que m'a communiqués l'inventeur et qui permettront d'établir un appareil d'étude donnant des résultats très intéressants.
Le montage est à quatre lampes ; trois lampes détectrices ordinaires et une lampe de puissance. La première lampe joue le rôle d'oscillatrice ; la seconde est à la fois oscillatrice et détectrice, elle fonctionne comme détectrice ordinaire, mais elle est continuellement accrochée. Habituellement, le circuit d'accord de la détectrice a un condensateur fixe de 2/1 000. Le condensateur variable, qui est l'organe principal de l'appareil et qui permet de jouer est à variation linéaire de fréquence, il est monté en parallèle sur la bobine d'accord de la lampe hétérodyne, et sa valeur est de 3/1 000. Un autre petit condensateur variable qui est monté en parallèle avec le précédent forme l'appoint pour accorder l'instrument au diapason et le faire jouer juste suivant les divisions inscrites sur le cadran.
Les bobines de self ont un diamètre moyen de 5 centimètres ; on compte 4 000 tours pour les bobines d'accord et 1 000 tours pour la réaction. Le couplage est minutieusement fait, car la lampe hétérodyne et la lampe détectrice fonctionnent très près de leur limite de décrochage. Le couplage entre ces deux lampes est purement électrostatique. Une capacité suffisante est fournie par une spire de fil nu enroulée autour d'un fil isolé.
Le circuit de plaque de la lampe détectrice attaque le primaire du premier transformateur basse fréquence, qui sera shunté par un condensateur fixe de 3 à 4/1 000. Souvent il sera même utile de shunter le secondaire avec un condensateur de 1/1 000 environ.
Pour obtenir des variations de volume de son, on emploie une résistance à grenaille qui est insérée dans un circuit plaque basse-fréquence ; mais il est difficile d'avoir une résistance parfaite, et le plus souvent il sera sage de se contenter de faire varier l'allumage de la lampe basse fréquence ; c'est pourquoi il vaut mieux employer l'ancienne lampe à filament visible pour cette fonction que les lampes actuelles à filament non incandescent.
La première amplificatrice basse fréquence communique avec une seconde lampe montée de la même manière, mais sans organe de contrôle ; finalement, le circuit plaque de cette quatrième lampe communique avec le haut-parleur ou le diffuseur dont l'autre borne est reliée au + 80 volts.
LE « CELLULOPHONE » TOULON.
Le professeur Mercadier, connu par ses études sur la télégraphie multiplex, a donné autrefois le principe d'instruments photo-électriques produisant des sons au moyen de rayons lumineux intermittents qui agissent sur des cellules de sélénium ou de tellure. Hugoniot étudia en 1921 un dispositif analogue, et Toulon perfectionna ces appareils en substituant aux éléments au sélénium des cellules photo-électriques au potassium que les deux premiers inventeurs n'avaient pas encore à leur disposition. Ces cellules très sensibles ont l'avantage de n'avoir aucune inertie. En les excitant par des rayons lumineux intermittents sous l'effet de la rotation de disques écrans percés de trous, qui passent à une fréquence correspondant à la hauteur de la note à produire, on obtient des courants périodiques à cette même fréquence. Ils sont très faibles, mais on les amplifie comme toujours avec des lampes. Pour masquer ou démasquer à volonté les rayons lumineux, on emploie les touches d'un clavier qui correspondent aux diverses notes musicales.
LE SUPER-PIANO SPIELMANN.
Un inventeur autrichien, Emerich Spielmann, a fait breveter en janvier 1927 dans son pays (brevet à examen) un piano qui est basé sur le même principe que le cellulophone Toulon. L'appareil comporte une série de disques qui sont montés sur un même arbre, lequel est entraîné par un moteur électrique et tourne à une vitesse déterminée. Chaque disque comporte une série de huit rainures ou circonférences concentriques ; le long de ces circonférences sont percés des trous dont le nombre est en progression géométrique de raison deux, c'est-à-dire qu'une circonférence a deux fois plus de trous que la circonférence voisine intérieure, et deux fois moins que la circonférence voisine extérieure. En face de chacune de ces circonférences trouées sont disposés, derrière le disque, des éléments photo-électriques à raison de un élément pour chaque circonférence.
En projetant un faisceau lumineux sur un disque, les éléments sont éclairés périodiquement suivant le nombre de trous qui passent entre le faisceau et la cellule, par conséquent chacune des circonférences produira des courants électriques, émanant de la cellule, à une fréquence correspondant au nombre de trous qui passent par seconde. La circonférence extérieure voisine donnera le même résultat mais avec la note à l'octave. Par suite, si nous prenons le disque, par exemple, qui donne la note la, les huit circonférences donneront les la successifs pour huit gammes.
On peut alors avoir une série de disques qui correspondent chacun à une note déterminée. Avec la gamme du piano, il suffit d'avoir douze notes par octave, en tenant compte des dièses et des bémols. Par conséquent, le piano comportera douze disques, calés sur le même arbre, chacun des disques ayant son équipage d'éléments photo-électriques et son équipage de lampes destinées à éclairer les éléments. Le disque étant interposé entre les lampes et les cellules, pour produire une note nous abaisserons une touche, ce qui fermera le circuit de la cellule photo-électrique correspondante, et enverra le courant à la fréquence de la note touchée jusqu'à un appareil haut-parleur (fig. 41).
Fig. 41. — Schéma de principe du piano Spielmann.
Le mécanisme pour régler l'intensité est assez curieux. On le commande par le mouvement de la touche elle-même. Lorsqu'on l'appuie à fond et qu'on la maintient, elle agit sur une lame qui porte un ressort à son extrémité, ressort qui vient former contact d'un rhéostat à la partie inférieure. Ainsi on intervient sur la résistance du circuit correspondant à la cellule fixée, et les courants produits sont par conséquent plus ou moins intenses. De même les pédales sont combinées de manière à donner les mêmes résultats que les pédales ordinaires et mécaniques d'un piano. On obtient ainsi un instrument musical qui donne des sons très purs et que l'on manœuvre avec la plus grande facilité. Le constructeur a acquis d'ailleurs une véritable virtuosité, parce qu'il joue, en même temps que l'appareil radio-électrique, d'un piano ordinaire et commande ainsi les deux claviers.
LE PREMIER PIANO GIVELET.
En 1927, au Trocadéro, puis ensuite au Grand Palais, l'ingénieur Givelet produisit un clavier à lampes qui actionnait deux haut-parleurs donnant toute la gamme tempérée au lieu de la gamme exacte des physiciens comme dans les premiers essais. Les notes obtenues uniquement par le calcul sans retouche étaient justes.
Les courants musicaux provenant du clavier sont silencieux et se transforment en sons dans le haut-parleur. Le principe de l'appareil est toujours l'emploi d'une lampe oscillatrice. La bobine de self-induction est fixe, et on monte en dérivation une batterie de condensateurs fixés avec une self à prises variables qui couvre deux octaves.
La transposition s'obtient en modifiant la capacité de la batterie commune ou bien en enfonçant dans la bobine de self un noyau magnétique en fils de fer fins qui pénètre plus ou moins et règle la valeur de la self. On peut donc transposer, monter ou descendre la hauteur de toutes les notes et couvrir six octaves environ. Les dièses ou les bémols sont fournis par l'addition d'une capacité de variation. Le haut-parleur est excité par induction d'un bobinage en série couplé avec la self du circuit de la lampe (fig. 42).
Fig. 42. — Principe du premier piano radio-électrique Givelet.
L'emploi de condensateurs variables a l'inconvénient d'être tributaire de l'instabilité des capacités sous les influences atmosphériques. La Télégraphie militaire, qui a établi dans ce genre un clavier d'une octave et demie, présenté au Conservatoire des arts et métiers en mai 1929, a eu les plus grandes difficultés à obtenir des notes justes.
Le piano radio-électrique à clavier peut jouer un air demandé par les auditeurs, mais il reste lui-même muet. Les courants sont envoyés sur un reproducteur électrique de phonographe et la cire enregistre le morceau joué que personne n'entend. Ce disque enregistré placé dans un phonographe reproducteur fait entendre l'air demandé par les auditeurs. On peut aussi relier le clavier à une ligne téléphonique qui aboutit à un poste d'émission de T.S.F. ; les spectateurs dans le studio voient manœuvrer les touches du clavier et n'entendent rien, mais les amateurs aux écoutes perçoivent cette musique nouvelle. Un cadre de réception dans un coin du studio branché sur un petit poste avec haut-parleur donne aussi l'audition du jeu muet du piano à lampes. Cette musique silencieuse supprime le microphone et résout le problème de l'acoustique du studio d'émission.
Le timbre varie par la superposition des harmoniques au son fondamental. En changeant le couplage de la grille et de la plaque, en polarisant, en employant des tensions qui déforment la courbe caractéristique, on agit à volonté sur les harmoniques. Avec des filtres appropriés, tel amateur entendra dans son poste un air de hautbois, tandis qu'un autre aura le même air joué par un saxophone. Deux claviers sur le même haut-parleur exécutent une mélodie à deux voix sur deux timbres différents. Toutes les combinaisons sont possibles, même avec le clavier unique, qui donnera la note fondamentale et l'octave au moyen d'un doubleur de fréquence. Un seul exécutant dans une pièce minuscule devant un clavier muet peut faire jouer, avec une puissance considérable, des haut-parleurs disposés dans un nombre quelconque de salles et donner aussi l'illusion d'un orchestre à grand nombre d'exécutants.
L'impression d'instruments à percussion est donnée en plaçant dans le circuit de plaque de la lampe une impédance assez forte pour que la lampe n'oscille pas quand on abaisse la touche. Les condensateurs chargés par la batterie de tension de plaque se déchargent, et il se produit un train d'oscillations amorties qui s'éteignent vite et donnent l'impression du choc brusque d'un marteau sur une corde ou une membrane.
INSTRUMENT AUTOMATIQUE COUPLEUX ET GIVELET.
Cet appareil tout à fait curieux a été présenté pour la première fois en public le 16 novembre 1929 à la salle Pleyel. Il combine l'appareil musical émetteur d'ondes électromagnétiques et le mécanisme du piano automatique. Celui-ci utilise l'aspiration de l'air à travers un tube perforé, ou flûte de Pan, sur lequel passe une feuille de papier portant des trous appropriés de manière à agir sur les touches. Les touches ne sont plus destinées ici à faire fonctionner des marteaux frappeurs, mais doivent donner des contacts électriques qui font varier la self-induction ou la capacité de circuits oscillants pour régler la tonalité des sons émis. On peut prendre une seule flûte de Pan, la diviser au besoin en plusieurs sections, chacune actionnant un groupe de contacts correspondant à un instrument déterminé. On actionne donc à distance par un seul mécanisme automatique des hauts parleurs différents, ayant chacun leur timbre propre, donnant, par exemple, l'un le violon, l'autre le violoncelle, le troisième la contrebasse.
On accorde l'instrument en enfonçant plus ou moins un noyau de fer doux dans la bobine de self. L'intensité des sons peut être également variable pour les divers instruments émetteurs grâce à deux bobines constituant le transformateur de sortie, que l'on approche ou que l'on écarte plus ou moins afin de faire varier l'induction. Les commandes peuvent être faites à la main, mais il n'y a pas d'obstacle à ce qu'elles soient produites par des trous spéciaux de la flûte de Pan, et cela pour chacun des haut-parleurs actionnés. Pour faire varier l'intensité, on se sert de préférence d'un levier qui agit sur les organes déterminant ces variations (fig. 43).
Fig. 43. — Principe du piano automatique et radio-électrique Coupleux et Givelet.
Le trémolo s'obtient au moyen d'un soufflet qui agit sur une lame ou noyau magnétique s'enfonçant plus ou moins à l'intérieur d'une bobine.
Une autre méthode consiste à brancher sur le circuit de grille une capacité shuntée par une résistance ; les variations de la capacité et de la résistance donnent le trémolo à des vitesses différentes. On peut aussi monter ce même dispositif sur chacune des lampes de l'instrument, chaque trémolo ayant une vitesse différente et l'on obtient de curieux effets.
Dans le cas où le trémolo est trop rapide pour être perceptible, il produit simplement le changement de timbre.
Cet instrument automatique joue le rôle d'un véritable chef d'orchestre. Il commande une série d'instruments représentés chacun par un haut-parleur. Ceux-ci peuvent être disséminés dans une salle, à des distances convenables pour donner l'impression de relief acoustique. Celui qui fait la partie de chant sera détaché de ceux donnant l'accompagnement. L'intensité différente pour chacun permet de graduer les effets, de détacher à volonté une partie musicale. La variation des timbres donne à volonté le choix des exécutants. Un haut-parleur jouera par exemple de la clarinette ou du saxophone à volonté. L'orchestre sera ainsi extrêmement souple et variera les effets uniquement par le guide aveugle qu'est le papier perforé préparé à l'avance.
Les sons obtenus rappellent ceux de l'orgue. Leur puissance est pour ainsi dire illimitée, car elle n'est tributaire que de celle des haut-parleurs alimentés par les courants électriques issus de l'appareil. Ces courants sont transmis par fil, chose facile dans une grande salle, mais ils peuvent prendre la forme d'ondes émises par les circuits oscillants. Elles cheminent dans l'espace et actionnent à des distances considérables des récepteurs appropriés, avec amplificateurs et haut-parleur. L'instrument automatique marchera tout seul dans son coin restant lui-même silencieux. Les ondes émises invisibles rayonnées par une antenne émettrice actionneront au loin une multitude de haut-parleurs jouant tous le morceau inscrit sur le rouleau de papier perforé.
C'est la suppression du disque de phonographe pour la radio-diffusion. Avec le piano automatique, le microphone est inutile. Le morceau de musique peut avoir une durée très longue, grâce au rouleau perforé, qui, de plus, ne s'use pas comme un disque et demande moins de ménagements.
Pl. 16. — Premier clavier Givelet.
Les premiers essais de musique radio-électrique avec clavier ont été faits par Givelet qui construisit, avec des moyens plus que rudimentaires, un appareil fonctionnant parfaitement.
Pl. 16. — Ondium Péchadre.
Cet appareil est posé sur les genoux et on se rend compte de la commodité avec laquelle l'inventeur Péchadre manœuvre l'aiguille devant le cadran de repérage où sont inscrites les notes.
Pl. 17. — Vue arrière d'un Pleyela.
L'aspiration est produite par une pompe qui est commandée ici par un moteur électrique agissant par une courroie sur une poulie motrice actionnant une bielle. (Pleyel)
Pl. 17. — Piano automatique.
Les touches sont actionnées chacune par un soufflet qui n'est en jeu que lors du passage d'un trou correspondant du rouleau perforé devant la flûte de Pan. (Gaveau)
ORGUE RADIO-ÉLECTRIQUE COUPLEUX ET GIVELET.
L'orgue électrique Coupleux et Givelet est basé sur des principes du même ordre que ceux de l'appareil automatique dont nous venons de parler. Il donne encore plus de facilité pour obtenir simultanément plusieurs sons comme dans un orgue ordinaire.
Il faut vaincre plusieurs difficultés; si les courants musicaux sont superposés soit dans un même circuit, soit dans des circuits couplés, il se présente une certaine gêne à cause des harmoniques. Ceux-ci interfèrent entre eux et avec les courants musicaux produits. Si l'on veut produire en même temps l'ut et le sol de la même gamme, on obtient aussi le deuxième harmonique de l'ut qui est le sol de l'octave suivante, qui est également le premier harmonique du premier sol. S'il y a une très légère différence de fréquence entre ces deux harmoniques, il y a interférence, donc production d'un battement à basse fréquence qui se traduit dans le haut-parleur par un bourdonnement peu agréable et peu musical. Les combinaisons prévues par les inventeurs éliminent les inconvénients de l'interférence des harmoniques, et aussi la complication des circuits tout en laissant la possibilité de faire varier à volonté l'intensité, le timbre, de produire le trémolo, etc., absolument comme dans un orgue ordinaire.
Pour supprimer les interférences des harmoniques, on produit les courants musicaux avec des harmoniques de faible amplitude. On évite le déréglage au cours d'une même audition en choisissant des lampes non sensibles aux variations de température et la résistance intérieure de la lampe est aussi grande que possible. Comme il subsiste encore des harmoniques capables d'interférer, on diminue le bruit d'interférence par des circuits filtres qui laissent passer les courants de fréquence élevée, mais s'opposent aux courants de basse fréquence, justement ceux qui résultent de ces interférences entre les harmoniques.
Les variations de timbre sont obtenues un peu comme dans l'appareil précédent, en considérant que, pour un groupe de notes déterminé, il suffit de changer le rapport de la self-induction à la capacité de manière que le produit des deux grandeurs reste constant. On conserve aussi la même hauteur de sons, car dans le calcul de la fréquence ces deux quantités n'interviennent que par leur produit. Avec une forte self-induction, les harmoniques sont nombreux et le timbre se rapproche de celui du violon. Avec une forte capacité, il y a peu d'harmoniques et on se rapproche de la flûte.
Ces changements de timbre sont commandés par un commutateur actionné par une main de l'exécutant, qui s'accompagne avec l'autre sur un timbre d'orgue ou de flûte.
On altère aussi le timbre en produisant des notes légèrement désaccordées ; on obtient alors des battements entre les harmoniques capables de faire varier le timbre. On produit aussi certaines notes, jouant alors le rôle d'harmoniques. Par exemple avec un ut, il est facile d'émettre faiblement et en même temps le deuxième harmonique ou sol de l'octave supérieure qui fera varier le timbre.
On réduit le nombre de lampes de l'orgue tout en permettant d'avoir un grand nombre de sons. On adopte d'abord une seule lampe pour une note et la note diésée, car il est rare que ces deux notes soient exécutées simultanément. On a donc sept lampes pour une octave au lieu de douze. Avec un doubleur de fréquence mis automatiquement en circuit par les touches correspondant à l'octave supérieure, on utilisera les sept lampes pour deux octaves. On utilise aussi des lampes multiples spéciales formées par un cylindre de verre traversé par un filament unique, sur lequel les grilles et les plaques sont centrées. Le filament est replié en V pour annuler l'effet de bourdonnement sur le courant alternatif. Entre les éléments des lampes on monte des écrans métalliques polarisés (fig. 44).
Fig. 44. — Lampe multiple à filament unique de l'orgue radio-électrique Coupleux et Givelet.
L'orgue radio-électrique, comme le piano du même genre, fonctionne en émettant des ondes et actionne à distance des haut-parleurs. Par lui-même, cet appareil reste parfaitement silencieux. Il peut fonctionner au milieu d'une agglomération sans gêne aucune, pendant qu'il déclenche à distance des haut-parleurs aussi puissants qu'il le faut. C'est, pour le moment du moins, l'appareil de musique radio-électrique le plus perfectionné parmi ceux qu'on a réalisés.
PIANOS AUTOMATIQUES
Les premiers pianos automatiques. / Mélographe et mélotrope Carpentier. / Principes du piano automatique actuel. / Pompe d'aspiration. / La double soupape. / Mouvement du rouleau. / Manœuvre des pédales. / Clavier analyseur Seybold. / Rouleaux perforés.
LES PREMIERS PIANOS AUTOMATIQUES.
On a cherché depuis longtemps à remplacer le jeu manuel de l'artiste par des appareils mécaniques à manivelle.
Les « boîtes à musique » comportent un cylindre tournant hérissé de pointes qui, dans leur déplacement, font vibrer des lamelles. Pendant longtemps, ces petits appareils eurent une grande vogue ; on les dissimulait dans des objets divers : coffrets, boîtes à cigares, dessous de plats, etc. Certaines peuvent jouer plusieurs airs avec un accompagnement ; il suffit, dans ce cas, de disposer sur le même cylindre plusieurs groupes de pointes, de manière que par un décalage suivant l'axe on amène un groupe en position pour reproduire un air déterminé. Ce système est encore appliqué dans les orgues et pianos automatiques à cylindres utilisés dans les cafés et les fêtes foraines, mais les pointes commandent des mécanismes de marteaux ou mieux encore des soupapes de tuyaux d'orgue.
Le piano pneumatique, tout différent, s'est rapidement développé. Contrairement à l'opinion généralement admise, il n'est pas d'invention étrangère, mais française. Le premier appareil pneumatique qui joua, à l'aide d'une feuille de papier perforé, sur les pianos carrés de l'époque, décrit dans un brevet du 24 janvier 1842 demandé et obtenu par un inventeur lyonnais, Claude Seytre, l'Autophone, exécutait « toutes sortes d'airs au moyen de cartons perforés à la Jacquart, sans joints ni coutures, avec des trous carrés ou rectangulaires selon la durée de la note à exécuter », tels sont les termes mêmes du brevet.
Les trous correspondaient à des tubes qui amenaient l'air comprimé par une soufflerie à pédales et le distribuaient dans de petits cylindres placés à l'écartement des notes du clavier. Dans chaque cylindre, un léger piston que l'air comprimé chassait actionnait une tige qui lançait le levier du piano contre les cordes en les attaquant par-dessous, disposition en usage dans les petits pianos carrés de 1840, qui a été conservée dans les pianos à queue actuels.
On mentionne également un appareil anglais vers 1844 qui fonctionnait suivant le même principe.
En 1863, un autre inventeur français, Fourneaux, construisit un appareil opérant non par air comprimé, mais par air aspiré, ce qui supprime les ressorts de rappel. En 1881, Merritt Gally, de New York, prit un brevet pour un piano pneumatique, ainsi que Bishop et Down en Angleterre, en 1885. Les rouleaux perforés étaient, depuis longtemps, connus dans l’organette, instrument semblable à la vielle.
MÉLOGRAPHE ET MÉLOTROPE CARPENTIER.
Beaucoup d'inventeurs imaginèrent des solutions plus ou moins parfaites du piano mécanique. Le premier qui résolut la question complètement fut J. Carpentier, qui construisit ses premiers appareils pour l'Exposition internationale d'électricité de 1880. Son système répétiteur appliqué à un harmonium découpait directement des bandes de papier, et le morceau était répété au moyen d'un harmonium électrique spécial. Les premiers types furent perfectionnés et finalement, en 1887, le mélographe avec son perforateur et le mélotrope furent présentés à l'Académie des sciences.
Le mélographe est destiné à conserver les traces des mouvements imprimés aux touches d'un clavier pendant l'exécution d'un morceau. Cet appareil, complètement indépendant, est relié électriquement par un faisceau de fils conducteurs à des contacts placés sous les touches. Lorsqu'on abaisse l'une d'elles, tant qu'elle reste dans cette position le courant passe dans l'organe correspondant sur le mélographe, sorte de télégraphe inscripteur. Sur le piano, une règle de bois porte toute une série de lames flexibles dont chacune se trouve située sous une touche et établit un contact lorsque la touche s'abaisse. Le bande de papier sur laquelle l'inscription doit se faire est entraînée par un petit moteur électrique avec organe régulateur ; au-dessus de cette bande, un cylindre à gorges donne l'aspect d'une molette constamment enduite d'encre par un rouleau encreur. Sous la bande de papier, une série de styles verticaux placés chacun en regard d'une molette sont commandés par un électro-aimant. Lorsque le courant circule dans celui-ci, le papier est appliqué contre la molette encrée.
Il y a ainsi 37 électro-aimants correspondants à 37 touches de piano. L'entraînement du papier se fait par les bords au moyen de galets moletés. Chaque note est inscrite sous forme d'un trait dont la position par rapport au bord de la feuille correspond à la hauteur musicale et dont la longueur est en rapport avec la durée. Bien entendu, toutes ces lignes d'interprétation des notes sont placées suivant l'exécution personnelle de l'artiste qui a joué le morceau sur le piano ainsi équipé.
Comment transformer le document obtenu en carton perforé utilisable dans un appareil reproducteur ? Carpentier imagina alors le perforateur manœuvré à la main, agissant sur des poinçons de manière à percer le papier suivant les indications inscrites sur la bande du mélographe. On obtient alors un carton perforé initial qui peut servir ensuite dans un perforateur automatique pour reproduire indéfiniment le même morceau.
Pour utiliser les cartons perforés, on se sert du mélotrope, mis en mouvement au moyen d'une manivelle et placé simplement sur le clavier du piano ou de l'orgue. L'appareil a la forme d'une petite caisse oblongue à l'intérieur de laquelle sont 37 mécanismes permettant de traduire chaque trou de la bande perforée par un abaissement de la touche du clavier correspondante. Dans toute la longueur, un cylindre de bois est mis en rotation tandis que le papier est entraîné. Les touches du piano sont frappées par des doigts pilotes garnis de buffle, qui descendent chaque fois qu'une perforation du carton passe en regard du cylindre au moyen
d'un petit dispositif d'embrayage et d'un appareil servo-moteur ; l'effort fourni est suffisant pour agir efficacement.
L'expression musicale est obtenue grâce aux pédales du piano, mais l'expression dans l'intensité du son frappé se règle au moyen d'une poussette qui abaisse ou relève une tringle longitudinale limitant la course des secteurs d'embrayage et par suite celle des doigts pilotes. Le mélographe connut un grand succès, et le catalogue des morceaux enregistrés contient une variété considérable de cartons susceptibles d'être joués sur l'appareil.
PRINCIPE DU PIANO PNEUMATIQUE ACTUEL.
Au début du perfectionnement du piano mécanique, les systèmes capables d'agir automatiquement sur les touches constituaient un meuble indépendant que l'on approchait du clavier au moment voulu ; de cette façon le piano pouvait être actionné manuellement comme à l'habitude. C'est aussi le cas pour les pianos automatiques actuels, dans lesquels on a rassemblé les deux appareils (fig. 45).
Fig. 45. — Commande d'un mécanisme d'une touche par le soufflet sur un piano pneumatique.
Dans la majorité des pianos pneumatiques, en avant de chaque levier, un petit soufflet fixé par sa partie supérieure a son autre face mobile munie d'une butée, juste au-dessous du levier. Quand l'air du soufflet est aspiré, la face mobile s'affaisse brusquement et la butée fait agir le marteau. Le vide, point de départ de ce travail mécanique, est réalisé par un soufflet ou par une pompe à pédales ou au moteur.
La corde étant frappée, le soufflet doit être à nouveau, et cela rapidement, rempli d'air avant de frapper une autre note, sinon l'exécution d'un morceau serait impossible. Pour avoir une aspiration et un remplissage rapides, on emploie une soupape spéciale.
Le rouleau de papier perforé passe sur un tube creux percé d'autant de trous qu'il y a de notes. C'est la « flûte de Pan ». Pour chaque note, un tube part d'un trou et aboutit à une chambre circulaire recouverte d'un diaphragme en cuir souple et mince. La chambre au-dessus du diaphragme est normalement vide d'air. Un petit trou empêche cependant le diaphragme d'être aspiré. Quand un trou du papier découvre un trou de la flûte de Pan, le tube correspondant communique avec l'air extérieur ; comme sa section est plus grande que celle du petit trou, l'air remplit la chambre sous le diaphragme, lequel est aspiré dans la chambre vide d'air avec une force considérable. Une soupape placée juste au-dessus du diaphragme repose presque sur lui, mais le diamètre du diaphragme est plus grand que celui de la soupape, de sorte que celle-ci est soulevée très facilement, et le soufflet s'affaisse comme il a été dit plus haut.
Quand le papier bouche à nouveau l'ouverture de la flûte de Pan, le petit trou vide la chambre circulaire sous le diaphragme ainsi que le tube. Le vide attire la soupape qui laisse arriver l'air normal dans le soufflet. Celui-ci s'ouvre immédiatement, tout prêt pour la note suivante (fig. 46).
Fig. 46. — Mécanisme de la commande d'un soufflet d'une note dans le piano pneumatique.
Le petit trou a une grande importance. Bien qu'il ne soit guère plus gros qu'une tête d'épingle, il peut vider la poche et le tube de tout l'air qu'ils contiennent au moment d'une note, et pourtant ce trou n'est pas assez grand pour gêner le remplissage d'air nécessaire au renflement de la poche.
Supposons qu'au moment où le rouleau découvre un conduit dans la flûte de Pan, 100 molécules (pour prendre un chiffre) d'air atmosphérique se précipitent, 25 environ passent par le petit trou, mais les 75 autres arrivent sous le diaphragme souple et le projettent violemment dans la chambre, et cela aussi longtemps que le trou de la flûte de Pan reste ouvert.
La soupape, beaucoup plus petite que le diaphragme, est maintenue par 30 ou 40 molécules seulement, de sorte que les 75 du diaphragme les rejettent malgré leurs efforts. La soupape se soulève et le soufflet étant sous l'influence du vide agit sur le marteau.
Le piano pneumatique doit produire les nuances. On se sert pour cela d'une boîte d'expression entre la soupape et la pompe. Si le canal principal d'aspiration reste libre, les soufflets seront affaissés par toute la puissance de la pompe. Par un levier du clavier, poussons un volet obturateur du canal principal. L'aspiration est déviée et passe par une palette à charnière qui est reliée à un grand soufflet régulateur maintenu normalement ouvert par un ressort. Quand le régulateur est en service, comme la pression est trop forte sur la pédale pour jouer un passage piano, le grand soufflet tend à s'affaisser, à fermer en partie le volet à charnière, mouvement contrarié par le ressort qui règle la quantité d'air qui passe. On ne peut jamais obtenir un son plus puissant que celui autorisé par le ressort de contrôle quand le régulateur est en action. Les volets dans ce cas sont actionnés mécaniquement par des leviers, mais dans les pianos modernes, ils sont remplacés par de grandes soupapes avec diaphragmes de contrôle, ayant un bouton à la place d'un levier pour obtenir l'effet doux (fig. 47).
Fig. 47. — Réglage d'expression par un volet à main ou par un volet commandé par le rouleau.
Le régulateur à volet est le plus simple. Parfois, il est relié à la face mobile d'un soufflet. Dans la soupape simple, le diaphragme a un diamètre limité, sinon il ne serait pas rempli assez rapidement. On ne peut donc avoir qu'un petit soufflet, de sorte que sous l'influence de l'humidité le fonctionnement risque d'être défectueux. La soupape à couteau est encore plus perfectionnée.
La soupape à couteau du « Duo Art » porte une tige qui est entraînée quand des soufflets en accordéon s'affaissent chacun d'une certaine quantité. Cet affaissement est contrôlé par quatre perforations spéciales de chaque côté du rouleau et règle l'intensité. Quand la soupape à couteau est entraînée, il arrive plus d'air pour l'aspiration de la pompe, ce qui égalise la pression. Une autre tige à l'autre extrémité du couteau est fixée à la face mobile du soufflet régulateur. Elle règle le mouvement de la soupape à l'avant et agit de concert avec un ressort, sorte de pare-choc en miniature. Un levier de commande à main fixé à la partie postérieure de la soupape peut l'abaisser de sorte q u e l'ouverture allant à la pompe est ouverte et la force du son augmente, comme avec les soufflets en accordéon (fig. 48).
Fig. 48. — Soupape à volet couteau du piano pneumatique Aeolian "duo-art".
POMPE D'ASPIRATION.
Un conduit va du soufflet à la pompe d'aspiration munie d'une soupape à tiroir. La pompe à pédales comporte deux soufflets fermés par des ressorts. On les actionne par pression sur les pédales. Quand le pied relâche la pédale, le ressort ferme un soufflet à nouveau et l'air est projeté au dehors. Une aspiration aussi forte donnerait un fonctionnement spasmodique ; aussi on prévoit un réservoir accumulateur, autre soufflet semblable à ceux de la pompe. Il est maintenu ouvert par de puissants ressorts en V et intervient pendant les périodes où une pédale remplace l'autre. Plus on pédale fort, plus les ressorts du réservoir sont comprimés et plus grande est la force d'aspiration. Mais la boîte d'expression limite cette action, qui ne peut être modifiée par un effort sur les pédales (fig. 49).
Fig. 49. — Moteur à soufflet à pédale simple avec mécanisme de tiroir.
Des pompes fonctionnent aussi par un moteur électrique qui, pour avoir une puissance suffisante, tourne à 125 tours par minute. Dans les pianos Aeolian, un arbre coudé agit sur quatre soufflets semblables, qui sont alternativement ouverts ou, fermés grâce à des bielles qui les relient à l'arbre coudé. Quand un soufflet s'ouvre, il se fait un vide partiel dans l'intérieur, où l'air contenu dans le reste du système (tubes, chambres à air...) se précipite. Quand le volet du soufflet se ferme, cet air est chassé au dehors.
LA DOUBLE SOUPAPE.
Le système à double soupape remplace presque toujours celui à soupape simple, car la dimension des soufflets est réduite, ainsi que les conduits de la flûte de Pan portant alors 88 trous.
Ce mécanisme comporte une petite soupape soulevée par un diaphragme, si léger et si sensible qu'un conduit de la flûte de Pan à moitié ouvert le fait soulever. Il pénètre ainsi une plus grande quantité d'air dans la chambre d'un second diaphragme qui, beaucoup plus grand, soulève immédiatement une seconde soupape et fait affaisser le soufflet. Le fonctionnement, analogue à celui d'une sorte de relais ou de levier, est le suivant :
L'aspiration se fait sur le premier diaphragme et soulève la première soupape. Un grand volume d'air se précipite et va gonfler le deuxième diaphragme, qui soulève la deuxième soupape, empêchant l'air extérieur d'entrer et affaissant le soufflet ; quand le trou de la flûte de Pan se rebouche, les mouvements sont inversés. Il n'y a qu'un seul petit trou car l'air du dessous est aspiré dans le canal de communication des chambres où le vide est fait quand la première soupape vient au repos. Avec ce mécanisme, si le rouleau dévie légèrement à droite ou à gauche (réduisant ainsi la quantité d'air passant dans les conduits), il n'y a pas à craindre des notes faibles ou muettes comme avec la soupape simple (fig. 50).
Fig. 50. — Mécanisme de commande avec double soupape.
MOUVEMENT DU ROULEAU.
Dans les modèles très anciens, le mouvement du rouleau était obtenu par un mécanisme d'horlogerie qui n'avait aucun rapport avec la pompe et les pédales. Mais ce mécanisme n'était pas sûr, et l'on se sert aujourd'hui de l'air aspiré par le moteur dans presque tous les modèles actuels.
La rotation rapide et régulière de l'axe du rouleau est obtenue par cinq soufflets agissant sur un arbre coudé. Ils sont fixés sur une boîte, dont le centre communique directement avec l'aspiration. Chaque soufflet a un tiroir de contrôle qui, relié à l'arbre coudé, est manœuvré quand l'arbre tourne. De cette façon, chaque soufflet s'affaisse à son tour quand il communique avec l'aspirateur, ou il s'ouvre violemment quand il communique avec l'air extérieur. C'est le mécanisme des pianos Aeolian.
D'autres ont seulement trois soufflets mobiles sur des charnières fixées au centre actionnant six bielles pour faire tourner l'arbre coudé.
L'arbre est relié à la bobine par une chaîne et par deux roues dentées ou bien par une vis sans fin et une roue hélicoïdale avec un embrayage. Sans contrôle, la vitesse est régulière, variant seulement avec l'allure du pédalage. On prévoit une pièce reliée au levier tempo qui règle la quantité d'air passant dans le moteur. Chaque soufflet plein d'air se vide quand il travaille. Si cet air passe par une gorge élargie ou étranglée par le levier tempo, on obtient une différence de vitesse. Ce levier peut fermer complètement le passage et par là arrêter le moteur; ou bien dans l'autre sens il correspond au presto.
On fait intervenir un soufflet construit d'après le même principe que celui d'expression ou une soupape à couteau dans le but de limiter la tension de l'air qui passe dans la gorge. La vitesse ne dépasse donc jamais une certaine limite si l'appareil est bien ajusté par le réglage du ressort.
MANŒUVRE DES PÉDALES.
Un conduit étroit à droite et à gauche de la flûte de Pan a pour rôle d'accentuer certaines notes, pour distinguer la mélodie de l'accompagnement. Le mécanisme commande alors le mouvement et l'expression indépendamment des mains et des pieds de l'exécutant, ce qui supprime une partie du plaisir. Avant l'apparition des systèmes automatiques l'exécutant devait compter entièrement sur la rapidité de ses mains et de ses yeux, ou sur la vitesse et la force avec lesquelles il agissait sur les pédales. Un levier marqué douxétrangle l'aspiration au moyen d'une soupape. L'accentuation s'obtient en libérant le levier juste avant que les notes en question passent sur la flûte de Pan, puis on rabat le levier à temps pour adoucir l'accompagnement. Il faut alors de l'attention pour obtenir un résultat satisfaisant. Comme tout le monde ne possède pas cette qualité, les constructeurs ont créé un système d'accentuation automatique. Un conduit, qui a une ouverture assez grande et carrée sur la flûte de Pan, commande la pédale forte automatique. Dans presque tous les pianos, un commutateur permet à l'exécutant d'interrompre ce mouvement s'il désire commander la pédale forte par le levier.
Quand on met le contact, les perforations correspondantes du rouleau laissent entrer l'air dans un tube qui passe par le commutateur et se rend dans une première soupape (dans certains cas on en a trois pour ce mouvement) qui soulève immédiatement un grand diaphragme et une soupape et comprime un soufflet de forte dimension. Sa face mobile agit sur la commande de la pédale forte, et les étouffoirs sont détachés des cordes, produisant ainsi le forte soutenu. Le soufflet doit être très puissant, et pour éviter le bruit, on emploie généralement une soupape à couteau, qui réduit considérablement la tension de l'air, quand le soufflet s'affaisse. Cette commande se fait non seulement par la flûte de Pan, mais encore dans beaucoup de modèles par un bouton de contrôle ; on prévoit généralement deux boîtes à soupapes d'accentuation (fig. 51).
Fig. 51. — Commande automatique des pédales forte et sourde dans les pianos pneumatiques Aeolian.
Dans le « Duo-Art », la pédale forte fonctionne au deuxième trou à partir du bout de la flûte de Pan, côté des notes basses, et la pédale douce ou sourdine au dernier trou du côté des notes aiguës. L'approvisionnement d'air des soufflets des pédales est contrôlé par un régulateur de pression dont le rôle est de régler la pression de l'air actionnant les pédales et les soufflets en accordéon de la boîte à expression. Un ressort suffisamment fort fait manœuvrer les soufflets rapidement et sans bruit. Des goujons placés sur les soufflets des pédales actionnent les étouffoirs. Il y a trois soupapes pour la pédale forte, ce qui réduit le mouvement et assure ainsi un fonctionnement rapide et silencieux de cette pédale. La pédale douce ne fonctionnant pas aussi vite que la pédale forte, deux soupapes sont suffisantes.
Pl. 18. — Machine à enregistrer.
La machine à enregistrer porte autant de styles encreurs qu'il y a de notes sur le piano. (Photo Hachette)
Pl. 18. — Mélotrope Carpentier.
Mécanisme intérieur de commande des touches dans le mélotrope de Carpentier à cartons perforés, actionné par manivelle. (Photo Hachette)
Pl. 18. — Composition du papier perforé.
L'artiste trace sur le papier réglé les traits en position et de longueur correspondant aux notes du morceau qu'il s'agit de transcrire pour indiquer les perforations. (La Perforation musicale)
Pl. 19. — Machine à enregistrer le papier perforé.
Le piano porte sous chaque touche un contact qui agit sur l'électro d'un stylet encreur, marquant au moment voulu le papier qui se déroule automatiquement. (La Perforation musicale)
CLAVIER ANALYSEUR SEYBOLD.
Si l'on obture plus ou moins la canalisation d'aspiration qui assure le déclenchement des soufflets, la note qui est jouée à l'instant précis est frappée avec plus ou moins de force, en rapport justement avec la valeur de l'obturation du tuyau. Mais on n'aurait guère que deux nuances : le « forte » et le « piano » ; aussi on emploie, dans les appareils courants, quatre tuyaux de nuance sur la flûte de Pan, chacun ayant un soufflet de puissance croissante ; on peut alors déclencher chaque soufflet isolément ou produire leur action simultanée, et l'on obtient ainsi 16 combinaisons possibles. Lorsqu'on fait intervenir le jeu des pédales, la pédale « forte » et la pédale « piano », on double encore ce nombre, et l'on obtient 32 nuances « piano » et 32 nuances « forte ». Ainsi le piano est automatique, et il dispose somme toute de 64 nuances pour chaque note jouée ; il est difficile à un pianiste de vouloir prétendre à cette virtuosité d'expression.
Cependant certains musiciens lui reprochent que, dans l'exécution d'un morceau de musique savante comportant des notes simultanées que l'exécutant doit nuancer différemment, il est assez difficile de faire ressortir celles qui doivent chanter, notamment si la phrase musicale est contre-pointée. Dans les appareils anciens où l'on agissait avec des manettes pour le « forte » et le « piano », l'effet correspondait à tout l'ensemble du clavier, ou tout au moins sur deux moitiés prises isolément. Il y a là évidemment une différence avec le nuancement d'une quelconque des 88 notes indépendamment des autres.
Le constructeur Seybold a réalisé un instrument dans lequel le nuancement de chaque note se trouve obtenu. Ce piano est d'ailleurs destiné au Conservatoire national pour la classe de composition. Il y a évidemment une complexité considérable de commandes. Le mécanisme de nuancement à quatre soufflets se répète 15 fois sur l'ensemble du clavier et donne lieu à des combinaisons qui couvrent finalement les 88 notes.
Il s'agit là évidemment d'un piano de prix élevé et qui ne peut trouver son utilisation, actuellement du moins, chez un particulier. Il exige d'ailleurs une édition spéciale du rouleau perforé et ne peut servir qu'à des étudiants compositeurs. Ceux-ci pourront écrire leurs œuvres sur papier perforé en nuançant exactement chaque note suivant une intensité qu'ils pourront graduer en proportion de 1 à 45. Il sera facile de corriger ensuite le rouleau, de le retoucher note par note, c'est-à-dire de donner au morceau la nuance la plus précise qu'il soit possible de prévoir. Pour permettre un travail aussi minutieux, le même constructeur a établi le piano analyseur de façon que l'auteur qui joue son œuvre puisse se rendre compte des valeurs relatives qu'il donne à chaque note suivant l'échelle déjà mentionnée, c'est-à-dire de 1 à 45. De cette manière, l'œuvre musicale s'inscrit sur le papier perforé en prenant la forme rigoureuse que lui donne l'artiste.
ROULEAUX PERFORÉS.
La préparation des rouleaux de papier perforé est un travail très particulier. Il y a deux méthodes bien différentes.
Les rouleaux dits « métronomiques » sont conçus de manière que les mesures se succèdent en des temps égaux, comme si l'œuvre était exécutée au métronome.
Pour préparer ces rouleaux, on dispose sur un pupitre une longue bande de papier où se trouvent repérés les écartements des trous de la flûte de Pan et où figurent des intervalles égaux pour la durée des notes. Un spécialiste a devant lui la partition du morceau qu'il veut inscrire sur la feuille de papier. Il pointe ainsi à la place voulue chacune des notes et leur donne la durée correspondante en indiquant par un trait l'endroit où doit se pratiquer et s'arrêter la perforation. Lorsque le morceau de musique est ainsi complètement inscrit, on le perfore dans une machine aux points marqués, puis on essaie la feuille dans un piano et l'on rectifie les erreurs possibles. On fait alors un rouleau type qui servira à préparer des matrices en carton permettant la perforation simultanée d'un certain nombre de feuilles destinées à constituer des rouleaux d'exécution. Lorsqu'on interprète le morceau au piano automatique, l'exécutant peut modifier à son gré la vitesse au moyen d'une manette qui règle la vitesse des rouleaux d'entraînement du papier perforé.
Les rouleaux « enregistrés » au contraire sont exécutés par le jeu d'un pianiste sur un piano qui porte autant de contacts électriques qu'il y a de touches. Ces contacts électriques lancent le courant dans les circuits qui aboutissent à un appareil enregistreur, lequel a autant d'aiguilles encrées qu'il y a de notes dans le piano. Ces aiguilles s'appliquent contre une feuille de papier qui se déroule à vitesse constante et on conçoit que suivant la durée d'une note, et d'après l'interprétation personnelle de l'artiste, cette durée se trouve automatiquement inscrite sur la feuille qu'on prépare. La feuille enregistrée sert par la suite à préparer des matrices comme précédemment.
Néanmoins un deuxième exécutant doit intervenir en faisant jouer le piano avec le rouleau enregistré, de façon à indiquer des perforations ultérieures spéciales pour obtenir les nuances. Celles-ci, en effet, ne peuvent être inscrites automatiquement par le jeu de l'artiste.
Cependant, au lieu d'avoir simplement dix doigts, groupés par cinq, qu'on promène sur un clavier, le piano automatique a 88 notes à sa disposition ; grâce aux perforations, on peut en user à loisir, comme par exemple tenir des basses sans l'intervention de la pédale forte qui se trouve réduite à son rôle véritable, lequel est de modifier le timbre de l'instrument. On peut exécuter des arpèges et des trilles parfaitement égales sans craindre les crampes. Il est possible de produire des extravagances rythmiques qu'aucun musicien ne tenterait. On peut plus simplement donner à l'harmonie la disposition classique qui, établie selon les traités, sonne bien sans qu'on s'occupe si elle tombe ou non sous le doigté.
Par conséquent, le piano automatique a un style particulier comme les autres instruments, mais actuellement encore il y a peu d'œuvres conçues dans cet esprit. Cependant Maurice Gaubert a écrit une musique de scène pour la représentation du Magicien prodigieux de Calderon. Cette musique a été conçue pour un petit ensemble instrumental et vocal, dans lequel le rôle principal est tenu par le piano automatique. Il existe aussi des transcriptions de musique d'orchestre où l'on a réalisé véritablement ce nouveau style ; certaines productions de ce genre ont été effectuées, particulièrement en Allemagne, où l'on a transcrit l'œuvre de Wagner, comme en font foi certains catalogues allemands.
ORCHESTRES ET INSTRUMENTS AUTOMATIQUES DIVERS
L'orgue de Barbarie et les grandes orgues. / Orchestrophones. / Cartons perforés. / Accordéon mécanique. L'autophone. / Violons mécaniques. / Le Virtuosa et le Violona. / Le Violonista.
L'ORGUE DE BARBARIE ET LES GRANDES ORGUES.
La « flûte de Pan » ou « syrinx » des anciens est un assemblage de tuyaux inégaux, qui prend la forme d'un triangle dont un côté porte en ligne toutes les ouvertures. Le joueur en y promenant son souffle tout le long produit une gamme.
Avec des tuyaux plus grands, plus nombreux, on a l'orgue de Barbarie où le souffle humain cède la place à un soufflet actionné par manivelle. Un carton perforé se déroule devant la rangée des tuyaux, débouchant les uns, bouchant les autres, et le mendiant reproduisait au coin des rues les morceaux en vogue à l'époque. Le carton perforé joue le rôle d'un robinet pour l'admission de l'air dans les tubes.
Dans les grandes orgues pneumatiques, la « flûte de Pan » est silencieuse et chaque tuyau a pour mission de déclencher le chant du tuyau réel, ou celui de jeux complets de tuyaux.
L'orgue est un instrument dans lequel les nuances de frappe de la touche n'ont aucun effet sur l'intensité, malgré cela l'adaptation du mécanisme de l'orgue de Barbarie aux grandes orgues, plus simple que la mécanisation du piano, n'a pu se faire avant que l'orgue eût été électrifié.
La commande des tuyaux sonores s'effectue normalement par l'intermédiaire de leviers et de renvois ingénieux, purement mécaniques. L'organiste étend ses bras de tous côtés pour ouvrir les différents « jeux » de tuyaux. Ses pieds, d'autre part, sont occupés avec la gamme des pédales et quelques autres services.
Dans les orgues modernes à commandes électriques, l'exécutant presse la touche du clavier, pour donner un contact électrique qui déclenche, par l'office d'électro-aimants, les soupapes correspondant à la note. Un « combinateur » lui permet de préparer, à l'avance, les jeux qui lui seront nécessaires au cours de l'exécution.
L’instrumentiste peut être remplacé par un papier perforé et une flûte de Pan aux tuyaux minuscules. Le rouleau perforé libère l'ouverture de tel ou tel tuyau déterminé de la « flûte de Pan », ce qui annule la dépression qui maintient une soupape sur son siège. En se soulevant, elle ouvre l'admission d'air comprimé qui met en œuvre le tuyau sonore visé ou plusieurs tuyaux appartenant à différents jeux.
L'orgue électropneumatique fut inventé en France par le Dr Peschard, organiste de la cathédrale de Caen, qui prit son brevet le 6 juin 1864.
Il est impossible d'imprimer sur le même rouleau les notes du clavier et les perforations trop nombreuses correspondant à l'action des jeux. Pour ceux-ci, on prend un rouleau auxiliaire spécial soumis à des suspensions de mouvement quand cela est réclamé par le temps de service du jeu envisagé (fig. 52).
Fig. 52. — Principe de fonctionnement d'un orgue électropneumatique à rouleau perforé.
ORCHESTROPHONES.
Les « orchestrophones » sont des instruments dont la construction est basée sur le principe de l'orgue d'église à tuyaux. Ils trouvent leur emploi aussi bien dans les manèges forains que dans les cafés, les brasseries, les salles de danse. Aujourd'hui, les orgues mécaniques sont munies d'accessoires de jazz, de sorte qu'elles peuvent exécuter aussi bien les airs d'opéras les plus sérieux que les airs de danses les plus excentriques. Sur certains instruments, il y a même une trompe d'automobile dont le bruit strident produit des effets curieux de dissonances.
L'orchestrophone est constitué par une soufflerie, un sommier, des tuyaux accordés correspondant chacun à l'une des notes des instruments qu'il s'agit d'imiter (flûte, violon, violoncelle, piston, etc...). Le tout est enfermé dans une caisse à la partie postérieure de laquelle se trouve placée une boîte dénommée « boîte mécanique ». Elle contient tous les organes mécaniques de l'instrument, notamment son clavier actionné par des becs articulés en acier, posés sur un peigne et désignés sous le nom de « touches », parce qu'ils remplissent le même rôle que les touches d'un piano. C'est d'ailleurs d'après le nombre de becs ou touches que les constructeurs distinguent la puissance de leurs différents modèles d'orgues mécaniques (35, 49, 84, 100 touches, etc.).
La plupart des orchestrophones fonctionnent indifféremment à main ou au moteur. Pour ceux d'une certaine puissance, on établit des moteurs électriques à vitesse variable, ce qui permet d'exécuter n'importe quel morceau avec le même rythme qu'un orchestre humain, en accélérant même quand cela est nécessaire, comme lorsqu'il s'agit de jouer des galops effrénés.
Les orgues mécaniques sont toujours à soufflerie. L'air est envoyé automatiquement dans les tuyaux au moyen de soupapes qui s'ouvrent ou se ferment suivant le jeu des touches de la boîte mécanique, et suivant également le déclenchement des registres dont est muni l'appareil. Les registres sont des planchettes qui ont pour propriété de déboucher une série de tuyaux bien déterminés, permettant ainsi d'avoir toutes les combinaisons possibles et d'obtenir soit le jeu de grand orgue, soit la musique d'orchestre avec ou sans accompagnement de batterie (tambour, grosse-caisse, etc.). Le son musical est produit au moyen d'une série de cartons perforés ayant la largeur du peigne, et qui se présentent sous la forme d'un livre. Chaque trou de perforation correspondant à une note, il s'agit de faire passer le trou sur la touche qui doit déclencher automatiquement la note en question. Pour cela, le carton placé sur le peigne, qui supporte le jeu de touches de la boîte mécanique, se met en mouvement automatiquement ; chaque fois que la partie pleine du carton rencontre le clavier, aucun son ne se produit ; par contre, chaque fois qu'un trou se présente, la touche correspondante s'y engage immédiatement, ce qui a pour effet d'ouvrir, automatiquement et simultanément, la soupape qui commande le tuyau que l'on veut faire jouer. L'air circule alors dans le tuyau ainsi libéré et produit le son désiré. Si, dans le même instant, se présentent sur le peigne du clavier plusieurs trous de perforations ; chacun d'eux donne lieu à l'émission d'un son, et l'ensemble fournit la phrase musicale.
D'autres perforations ont pour but de commander l'intensité (forte et piano), l'expression et les registres, comme dans le piano et l'orgue pneumatiques.
Pl. 20. — Cylindre de piano mécanique.
Des pointes hérissent un cylindre qui en tournant agira au moment voulu sur les organes devant déclencher successivement la production des notes d'un morceau.
Pl. 20. — Le violonista Aubry et Boreau.
Le violon est dans un berceau animé de mouvements divers, et les cordes reçoivent l'action de touches ou doigts, l'archet est commandé pneumatiquement. (Société S.E.C.I.M.)
Pl. 21. — Préparation d'un rouleau enregistré.
La Valse op. 59, n°1 (posthume) de Chopin a été enregistrée par un pianiste (à gauche). Le même passage est montré au centre corrigé pour la perforation et, à droite, percé et corrigé à nouveau avant d'être reproduit. (La Perforation musicale)
CARTONS PERFORÉS.
La perforation des cartons est analogue à celles des papiers du piano. C'est une opération plus délicate encore que pour ces derniers. Elle demande une étude préalable du morceau à exécuter mécaniquement, une certaine interprétation par l' « orchestrateur », qui doit effectuer la transposition en n'utilisant que les notes dont il dispose et les instruments imités par l'orgue. La difficulté est d'autant plus grande que l'orgue est moins puissant, puisque, dans ce cas, l'orchestrateur en se sert que d'un petit nombre de notes. Il lui faut truquer pour reproduire un morceau avec ces moyens limités.
Lorsque cette transposition est achevée, on exécute alors un « poncif » qui servira à reproduire à volonté des cartons perforés du morceau en question. A cet effet, on se sert d'un grand tambour au-dessus duquel les notes de l'instrument à imiter sont indiquées sur une bande horizontale, d'après l'écartement des notes de la gamme spéciale.
Sur le côté, le tambour comporte des repères qui correspondent aux mesures de la musique et à sa superposition suivant le nombre de temps. Par exemple, si l'on veut écrire un fa naturel au troisième temps, le tambour est amené en face du repère du troisième temps sur la bande horizontale qui porte les notes de la gamme. On déplace un chariot mobile jusqu'à ce qu'il arrive au fa naturel ; on donne à la main un coup de piston qui imprime légèrement sur le carton l'endroit où la note commence.
Si c'est une noire, la perforation a en principe une longueur égale au quart de la mesure, et si, au contraire, c'est une blanche, la longueur de la perforation sera égale à la moitié de la mesure, mais les valeurs à donner aux trous de perforations se modifient naturellement suivant l'expression qu'il y a lieu de chercher à rendre pour respecter le rythme de la composition musicale à reproduire, exactement d'ailleurs comme le font les musiciens d'orchestre.
Le poncif préparé est imprimé sur des bandes de carton doublé, collé et plié à l'avance au gabarit de l'instrument. Les emplacements imprimés servent aux ouvrières perforeuses à faire les trous aux endroits voulus et à la dimension nécessaire, travail matériel qui demande de l'attention.
Lorsqu'un premier carton a été perforé, il est essayé sur l'instrument auquel il est destiné, pour permettre d'apporter toutes corrections qui pourraient être reconnues nécessaires, soit parce que l'orchestrateur a commis une erreur dans la transposition initiale, soit parce qu'un coup de piston a été donné à faux, soit encore parce que l'ouvrière perforeuse a fait un trou trop court ou trop long.
ACCORDÉON MÉCANIQUE. L'AUTOPHONE.
L'autophone, qui connut un certain succès aux Etats-Unis vers 1880, est un petit accordéon mécanique automatique fonctionnant au moyen de carton perforé (fig. 53). L'appareil comporte un châssis vertical portant d'un côté un soufflet, et de l'autre un réservoir à air flexible. A la partie supérieure est un jeu d'anches analogue à celui d'un accordéon, mais l'air pour s'échapper à travers les lames vibrantes passe par la face supérieure du châssis, sur laquelle une feuille de bristol percée de trous se déroule grâce à un mécanisme original. Une série de rondelles pressent la feuille de bristol et l'entraînent. Le soufflet manœuvré à la main fait tourner l'axe par deux cliquets et une roue à rochet. Le papier ne peut être entraîné que par un contre-cliquet, si ce dernier est en présence d'un trou spécial percé dans le papier ; disposition ingénieuse qui permet d'avoir une longueur réduite pour le papier et d'inscrire ainsi beaucoup plus de notes, en particulier des notes tenues, sur un même rouleau. A l'époque, on prévoyait la suppression des orgues de barbarie par l'apparition de l'autophone ; mais ce nouvel instrument n'eût pas le succès escompté et fut obligé de s'effacer devant les progrès du piano mécanique.
Fig. 53. — L'accordéon mécanique ou autophone à papier perforé.
Un instrument à carton perforé imitant le jeu de l'accordéon avec ou sans batterie de jazz imaginé par Moutier comporte : un sommier avec un jeu d'anches métalliques accordées, fermé à sa partie supérieure par un système de lames juxtaposées qui s'ouvrent progressivement et plus ou moins à la façon des lames de jalousies, afin de faire varier la sortie de l'air et d'imiter les variations d'intensité du son produites dans l'accordéon par le tirage de son soufflet (fig. 54).
Fig. 54. — Jeu de l'accordéon mécanique, système Moutier.
Les crescendo et les decrescendo sont obtenus par un tiroir à commande pneumatique qui, par son glissement, permet de faire varier la quantité d'air arrivant au sommier. Le trémolo est obtenu par la libération d'une soupape normalement soulevée, cette soupape libérée pour le jeu du trémolo retombe sur l'ouverture d'arrivée d'air, l'air la soulève en la projetant contre une butée qui la renvoie obturer l'orifice d'arrivée d'air. Pour faciliter et rendre plus rapides les mouvements de la soupape, celle-ci est pourvue d'une petite lamelle chargée d'un léger poids.
VIOLONS MÉCANIQUES.
Le père Mersenne, le célèbre condisciple et ami de Descartes, décrit dans son Traité de l'harmonie universelle (1627) un clavecin d'origine allemande capable de produire des sons analogues à ceux du violon. D'après cet ouvrage, l'instrument se composait de cylindres tournants recouverts de cuir et qui, mis en mouvement par des roues dentées et des ressorts, attaquaient les cordes de la caisse de résonance.
Dans le jeu d'un violoniste, les doigts de la main gauche se déplacent sur les cordes, fixent la longueur de la partie vibrante, ce qui détermine la note; quelquefois le déplacement sur la corde est continu, c'est ce qu'on appelle le glissendo. Dans le vibrato, les doigts exécutent de légers déplacements en deçà et en delà de la position rigoureuse.
Si l'on examine les mouvements de l'archet, on voit qu'il se déplace avec des vitesses variables, en obéissant au mouvement de grande amplitude du bras, ou de petite amplitude rapide du poignet. Il peut attaquer une seule des quatre cordes ou deux à la fois. L'archet fait pression sur les cordes d'une manière variable, et il y a une relation entre cette pression et la vitesse de l'archet pour une vitesse déterminée.
En analysant le phénomène, on trouve que pour une pression critique inférieure, il y a sifflement et que pour une pression critique supérieure, il y a grincement. La gamme des pressions que l'on peut avoir pour obtenir une vibration pleine de la corde est relativement peu étendue, et l'artiste, grâce à l'exactitude avec laquelle il se maintient instinctivement entre les pressions critiques, réalise ainsi une qualité de son plus ou moins bonne.
Selon l'intensité du son et la longueur utile de la corde, l'archet se rapproche plus ou moins du chevalet : il n'attaque pas toujours la corde au même endroit et les crins sont plus ou moins inclinés sur la corde.
On conçoit donc que si, théoriquement, on peut reproduire le jeu d'un violoniste, la réalisation mécanique pratique est très délicate. Dans le jeu normal, les variations sont considérables ; on est gêné par la rapidité des mouvements, car on ne peut changer instantanément les vitesses, en raison de l'inertie des organes. Ainsi, un coup d'archet peut durer de 1/5 de seconde à 20 secondes, ce qui représente un rapport de 1 à 100.
LE VIRTUOSA ET LE VIOLINA.
Un violon mécanique, le virtuosa, fut inventé aux Etats-Unis en 1908. Le violon est couché sous un appareil rappelant une machine à écrire, contenant toute une série de clefs actionnées par des électro-aimants et remplaçant les doigts de la main gauche du violoniste. Elles s'appliquent sur les cordes au point précis pour modifier la fréquence des vibrations et donner la note correspondante. L'archet a la forme d'un disque mobile sous l'action d'électro-aimants. L'énergie nécessaire est fournie par un moteur électrique à l'intérieur du meuble. Des rouleaux perforés semblables à ceux des pianos mécaniques sont utilisés comme partition. Le grand nombre de clefs permet d'envisager des applications plus rapides et plus simultanées que ne le fait l'artiste avec sa main gauche. Par conséquent, il est possible de jouer en même temps un certain accompagnement et de donner l'impression de deux violonistes au lieu d'un.
Quelques années plus tard, en 1912, apparut en Autriche le violina imaginé par Stransky (fig. 55). Ce violon mécanique à rouleau perforé est associé à un piano également mécanique. Au lieu d'avoir un archet de forme ordinaire, on utilise un cercle mobile horizontal portant tendu sur ce cadre un grand nombre de crins. Afin de tourner la difficulté d'agir à la fois sur les quatre cordes d'un violon unique, l'appareil comporte un groupe de trois violons, n'ayant chacun qu'une seule corde active. L'archet en forme d'anneau reçoit un mouvement de rotation plus ou moins accéléré, grâce à la commande d'un moteur à air comprimé. Les violons, articulés autour d'un pivot, viennent au moment voulu s'appliquer contre l'archet tournant, la pression de contact étant réglée automatiquement. Des doigts mobiles actionnés également par des soufflets pneumatiques pincent la corde au point précis et à l'instant voulu pour produire un son de hauteur et d'intensité convenables. A chaque tour, l'archet tournant frotte contre un morceau de colophane.
Fig. 55. — Mécanisme du violina avec son archet circulaire.
LE VIOLONISTA.
Le violonista, plus récent, a été imaginé par deux ingénieurs français, E. Aubry et G. Boreau. Les inventeurs ont aiguillé leurs recherches d'une part sur les dispositifs mécaniques, d'autre part sur des organes pneumatiques créés entièrement.
Les premiers essais datent de 1913. Ils permirent de faire certaines mesures indispensables sur les vitesses et les pressions critiques de l'archet. Les études subirent un ralentissement forcé pendant la période de 1914 à 1918. Elles se bornèrent presque à un échange de correspondances qui préparèrent la construction d'un premier appareil de laboratoire, pour synthétiser les recherches et les résultats d'expériences.
La difficulté du problème semblait croître au fur et à mesure de l'avancement des travaux. Aucun précédent n'existait dans ce domaine qui apparaissait tout à fait inconnu. Le premier appareil de laboratoire vit le jour en 1920.
L'archet est animé d'un mouvement longitudinal, d'amplitude et de vitesse variables, dans des rapports qui correspondent au jeu réel : c'est-à-dire depuis la vitesse la plus lente, jusqu'à la plus rapide, et depuis des déplacements de toute la longueur de l'archet jusqu'aux parties d'archet les plus courtes (fig. 56).
Fig. 56. — Mécanisme du mouvement de l'archet dans le violonista.
Les variations de vitesse de l'archet sont instantanées, de sorte qu'il est possible de l'accroître ou de la diminuer rapidement, de manière à ébranler la corde ou à faire varier son état vibratoire pour obtenir tous les effets désirables.
De même, la pression de l'archet sur les cordes peut varier à chaque instant. Enfin l'archet peut exercer une action rigoureusement constante, quelles que soient la flexibilité, la tension des crins et la flexion des cordes.
Grâce à la combinaison de tous ces moyens, on réalise nettement le jeu dit « à la corde », les sons filés, le détaché, les trilles, les petites notes et les agréments, le « martelé », le « piqué », enfin le staccato.
Le changement de cordes se fait par la rotation du violon : l'instrument est placé dans une sorte de support-berceau, conçu pour y placer des instruments dont les dimensions peuvent légèrement différer, ainsi que cela se rencontre dans la pratique.
Le dispositif qui assure la pression des touches sur les cordes est tel que les organes principaux (soufflets, leviers, canalisations, etc.) les actionnant ne participent pas aux mouvements du berceau dans lequel est placé le violon.
Le violoniste comporte donc un certain nombre de groupes mécaniques ou pneumatiques qui sont les suivants :
1° Groupe des touches. Le dispositif est analogue aux doigts de la main gauche de l'exécutant. La touche est formée par une garniture en caoutchouc, fixée à l'extrémité du levier, elle vient en contact avec la corde. On peut manœuvrer les touches avant que les cordes se présentent sous l'archet, c'est une condition indispensable à l'exécution des notes rapides ou des accords en arpège. La manœuvre des secteurs ne produit aucun effet nuisible au mouvement du berceau, car la traction passe par l'axe d'oscillation de ce dernier.
2° Groupe de la rotation, qui permet de présenter à l'archet les différentes cordes du violon. Au début, dans les appareils d'essais, le violon tournait autour d'un axe passant par le centre de la circonférence des cordes ; il en résultait une série d'inconvénients pour le fonctionnement. La circonférence des cordes qui tournait autour de son axe présentait à l'archet successivement les différentes cordes.
La vitesse tangentielle des cordes ainsi en mouvement s'ajoutait ou se retranchait pendant le jeu suivant les positions relatives du déplacement de l'archet et de celui des cordes. On obtenait alors en changeant les cordes un son renforcé si les vitesses s'ajoutaient, au contraire un son affaibli et diminué si les vitesses se retranchaient.
Pour remédier à cet inconvénient, on fait rouler la circonférence des cordes sur l'archet.
3° Chariot porte-archet, qui constitue un ensemble mécanique tenant l'archet. Un support élastique tourne autour d'un axe fixé sur le chariot. Ce support maintient l'archet. Un système articulé agit sur ce support, il communique la pression sur les cordes et permet la levée de l'archet.
4° Groupe des pressions d'archet, qui permet de réaliser des pressions différentes sur les cordes ou de lever l'archet. Les nuances du morceau de musique obtenues par les pressions d'archet sont inscrites sur le rouleau perforé, elles sont donc reproduites automatiquement au moyen d'une manette. On peut corriger à la main ces diverses pressions.
5° Groupe moteur bras. C'est un moteur pneumatique qui communique à l'archet les mouvements d'amplitude, de longueur et de vitesse variables, comme le fait le bras de l'exécutant. Le mécanisme est le suivant : deux soufflets conjugués se déplacent sur un chemin de roulement. Le chariot porte-archet, au moyen de fils de commande, actionne alternativement l'un des soufflets qui agit comme appareil moteur, l'autre comme appareil amortisseur. Ils sont alimentés à une pression constante, pendant toute leur course.
6° Groupe du poignet. Le moteur pneumatique communique à l'archet de petits mouvements très rapides, analogues à ceux que l'exécutant produit par le mouvement de son poignet.
7° Groupe auxiliaire. C'est le système de commande du vibrato, de la sourdine et de synchronisation des positions d'archet. Le vibrato est réalisé au moyen d'une action qui se fait entre le chevalet et le tire-corde du violon. Elle agit sur la tension des cordes au lieu d'avoir lieu sur la longueur, comme le fait le violoniste ; le résultat est le même. Quant à la synchronisation, elle a pour but de répondre aux préoccupations suivantes :
Dans le jeu normal du violon, l'exécutant règle instinctivement les coups d'archet. S'il y a une légère différence et toujours dans le même sens, il arrivera un moment, dans l'appareil automatique, où la longueur de l'archet sera insuffisante. Il faut donc, au moyen d'un dispositif, corriger insensiblement les écarts qui se produisent entre les positions exactes de l'archet, positions de références fixées à l'avance, par la perforation et celles que l'archet occupe pendant le jeu.
Le dispositif synchroniseur agit sur la vitesse du moteur de l'archet dans un sens tel qu'il fait les corrections nécessaires, suivant qu'il y a avance ou retard, et cela avec d'autant plus de force que l'écart des positions est plus grand.
En résumé, dans le violonista, toutes les commandes sont pneumatiques ; un aspirateur électrique alimente des réservoirs et les divers organes tels que soufflets, soupapes, détendeurs. L'air, avant d'arriver à l'organe moteur constitué par le soufflet, passe à partir de l'aspirateur par un réservoir, un détendeur et une ou plusieurs soupapes. Ainsi le fonctionnement du soufflet est commandé par la soupape qui est actionnée elle-même par le débouchage du trou de la flûte de Pan correspondant au moyen du rouleau perforé.
On exécute sur cet instrument mécanique les traits les plus rapides avec netteté et les morceaux les plus chantants avec l'expression voulue. L'exécutant dispose de deux manettes qui lui permettent de modifier s'il le désire l'interprétation du morceau de musique transcrite sur le rouleau perforé. Il est aussi possible d'accompagner l'exécution au violon pneumatique par un pianiste ou même par un piano pneumatique synchronisé. On peut avoir d'ailleurs plusieurs violons automatiques également synchronisés.
CLOCHES ET CARILLONS
Histoire des cloches. / Commande électrique. / Carillons mécaniques et électriques. / Carillons de théâtre.
HISTOIRE DES CLOCHES.
On a utilisé de tout temps les cloches dans les cérémonies religieuses, en Égypte, en Palestine, en Grèce et à Rome. Leur apparition en France date très probablement de l'an 550, mais en réalité il est impossible de fixer une date historique certaine pour l'invention de la cloche. Il est probable que du jour où les hommes connurent le moyen de durcir des vases d'argile, ils se trouvèrent en possession d'un instrument musical produisant un son par le choc. Quoi qu'il en soit, on trouve les cloches en usage dans toute l'Europe à partir des Xe et XIe siècles. C'était surtout des cloches à main, et il en reste encore certains spécimens, notamment en Irlande et en Écosse, constitués par des plaques de fer minces martelées, de forme pyramidale, assemblées par des rivets, puis ensuite cuivrées ou bronzées. Le modèle le plus ancien que l'on connaisse est la Cloche du Vœu de Saint Patrick qui remonte à l'an 552 ; elle a six pouces de haut et on la conserve dans une châsse d'airain enrichie de gemmes précieuses. La châsse fut construite, comme le mentionne une inscription irlandaise, vers l'année 1100.
Avec les progrès réalisés dans la fonte du métal, on obtint des cloches de plus en plus pesantes. La grande cloche de Moscou pèse 220 tonnes ; elle est hors d'usage, car elle a été craquelée par un incendie, et elle est restée longtemps utilisée comme chapelle.
Les cloches groupées constituent ce qu'on appelle un carillon. Il semble qu'il y a plusieurs milliers d'années, les Chinois ont atteint une grande perfection dans l'établissement des carillons de cloches.
Ce fut surtout vers le XVe siècle qu'on commença à en établir en Europe. Celui de Dunkerque fut installé en 1437. En 1540, la cathédrale d'Anvers fut mise en possession d'un carillon de 60 cloches. Un autre de 42 cloches fut monté à Bruges en 1675. L'invention du carillon élémentaire comprenant seulement quelques cloches, appelé en flamand Voorstag, est due à un frère convert nommé Henri Loeder qui aurait construit en 1404 un appareil à 7 cloches. Il s'agissait alors déjà d'un carillon automatique à cylindre. Des traités anciens comme celui de Jérôme de Moravie intitulé Tractatus de Musica antérieur à l'an 1300, consacrent un chapitre à la manière de construire les cloches accordées avec une autre existante, pour des horloges. La vieille horloge de la cathédrale de Beauvais est d'ailleurs célèbre ; c'est la plus ancienne connue ; elle date des premières années du XIVe siècle et possède un carillon. Ainsi la sonnerie carillonnée semble donc contemporaine de l'horloge mécanique elle-même.
Du jour où l'on a voulu faire tinter ensemble plusieurs cloches, il a fallu songer à les accorder, et par conséquent à déterminer les caractéristiques pour fournir un son de tonalité bien déterminée. Si l'on n'emploie qu'une seule cloche, le son fondamental et les harmoniques constitueront un accord passable, qui pourra suffire néanmoins si la cloche sonne isolément. Quand il s'agit d'une série, il faut au contraire que les notes diverses soient en accord parfait les unes avec les autres. Les bonnes cloches ont une série de sons en accord parfait. Sauf peut-être dans les très petites cloches l'accord se fait à cinq tons, suivant des lois d'harmonie et d'accord que l'on a pu fixer grâce aux travaux du chanoine Simpson. La première condition pour qu'une cloche s'accorde avec les autres est qu'elle soit d'accord avec elle-même. Elle doit donc donner les cinq notes principales suivantes ; la note frappée, son octave grave, son octave aiguë, la tierce et la quinte. Ainsi pour une cloche qui donne le do, les harmoniques seront le do de la gamme inférieure, celui de la gamme supérieure, le mi de la gamme du do de la cloche, et enfin le sol de cette même gamme.
En dehors de la cloche sonnée à la volée, la commande d'un carillon se fait au moyen de transmissions mécaniques qui sont très complexes et qu'il faut visiter souvent en vue de régler les variations d'allongement et de supprimer les jeux. L'art du carillonneur est tout à fait spécial. En effet, il dispose bien d'un clavier, mais il frappe avec les pieds et avec la main fermée protégée par une mitaine de cuir. Les marteaux doivent être ajustés afin d'agir avec précision tout en faisant rendre à la cloche le maximum de son.
Avec les progrès réalisés en mécanique et en électricité, la commande du carillon par le carillonneur lui-même tend à disparaître, et l'électricité intervient alors pour diminuer sa fatigue. Cependant il y a une différence entre le carillon joué par le carillonneur et le carillon automatique. Dans ce dernier, en effet, le marteau tombe avec une vitesse qui part de zéro et qui va en s'accélérant jusqu'au contact avec la cloche ; un ressort écarte ensuite le marteau. Quand le clavier est actionné par le poing ou les pieds, le battant est projeté violemment, il se retire très vite, ce qui donne un son plus net. De plus, le carillonneur projette le battant avec plus ou moins de vitesse et obtient des sons plus ou moins forts à volonté. Lorsqu'il est exercé, il peut jouer des airs suivant un rythme rapide, ce qu'il est bien difficile d'obtenir avec le carillon automatique. Certains carillonneurs entraînés jouent même des airs d'opéra à rythme lent, et pour tenir les notes, ils abusent du trémolo.
Le premier livre qui traite de la musique des cloches au point de vue de l'exécution des morceaux et de leur composition date de 1668 ; il est dû à Fabian Stedman. Il ne s'agissait au début que de cinq ou six jeux, puis de douze jeux, nombre le plus grand qui fût jamais actionné à la volée. C'est surtout en Angleterre que les exécutions avec cloches sonnées de cette façon sont appliquées. Il est évident que cette manipulation brutale altère plus ou moins la cloche à la longue, et la rend alors impropre à fonctionner en carillon.
Pour les exécutions de morceaux musicaux, la cloche reste suspendue comme un poids mort, et elle est frappée par un marteau extérieur. On fixe même plusieurs marteaux à chaque cloche dans certains cas, pour faciliter une répétition rapide des notes. La musique la mieux adaptée est celle à deux ou trois parties, la basse se mouvant lentement tandis que les cloches de son aigu sont actionnées aussi rapidement que sur un piano. Il n'y a jamais eu beaucoup de musique imprimée en vue de leur exécution sur les cloches. Voici quelques mesures du Çuckoo, prélude qui a été composé par Mathias Van den Gheyn, carillonneur de la cité de Louvain en 1755 (fig. 57).
Fig. 57. — « Çuckoo » prélude pour carillons de cloches.
COMMANDE ÉLECTRIQUE.
La plupart des édifices du culte, surtout dans les villes, sont maintenant éclairés à l'électricité. Par la suite, le souffleur d'orgue a été obligé de s'effacer devant le moteur électrique. A leur tour, les clochers ont été électrifiés, et beaucoup maintenant se passent de sonneurs et de carillonneurs, qui deviennent d'ailleurs extrêmement rares.
L'application de la commande électrique aux cloches se fait d'une façon différente suivant le fonctionnement demandé à la cloche. Celle-ci en effet peut être sonnée de deux manières différentes ; soit mise en volée, soit frappée avec un marteau sans déplacer la cloche. La mise en volée donne toute la valeur à la sonorité, car le battant atteint le bord intérieur au moment où la cloche est parfaitement placée pour que les ondes sonores produites volent dans l'espace en s'échappant par les ouvertures du clocher. Au contraire, avec une cloche immobile, le tintement est surtout dirigé vers le bas et a tendance à s'étouffer sur le plancher.
La mise en volée d'une cloche nécessite un grand effort, et l'on compte environ un homme par 1 000 kilos de cloche, ce qui représente un certain personnel lorsqu'on a des cloches pesantes. On a donc cherché à monter un moteur électrique pour mettre la cloche en volée. Le moteur placé sur un socle généralement oscillant, actionne la cloche par l'intermédiaire d'une courroie, d'un câble, une poulie à gorge étant montée au préalable sur le mouton de la cloche. Dans d'autres systèmes, les extrémités des câbles sont fixés à une poulie en fer avec interposition de ressorts amortisseurs pour entraîner la cloche avec douceur et malgré tout avec énergie. Le courant est distribué au moteur de manière à limiter la volée. On emploie alors un appareil automatique placé, par exemple, sur la poulie du mouton et qui agit sous l'influence combinée de la force centrifuge et de l'inertie. Dès que la volée atteint l'amplitude voulue, les tractions du moteur sont interrompues, il ne travaille désormais que par intermittences pour entretenir les oscillations. Dans d'autres systèmes, on emploie un inverseur qui est muni d'un pignon denté commandé par une petite poulie fixée aux joues de la cloche.
Pendant la demi-période d'oscillations de la cloche, un volant emmagasine de l'énergie ; il restitue celle-ci quand la cloche s'arrête à l'extrémité de sa course, de sorte qu'il entraîne le mécanisme produisant l'inversion du courant. Le mouvement est régularisé par un modérateur. Dès qu'on envoie le courant dans le moteur, la cloche se met donc en mouvement jusqu'à ce que son poids contre-balance l'effort de traction du moteur électrique, l'inversion du courant se faisant toujours à temps de manière que la cloche reparte en sens inverse ; elle finit par être mise en volée très rapidement sans tintement préalable. Lorsque la volée est atteinte, on peut aussi utiliser un régulateur fixé sur l'inverseur; cet appareil est constitué par une roue dentée avec un maneton qui fait un tour complet quand la course de la cloche atteint le maximum d'amplitude ; le maneton est alors dans le haut de la roue, il accroche au passage par l'intermédiaire d'un cadre, le levier inverseur et l'immobilise pendant la durée d'une oscillation ; le cadre n'abandonnera le levier que lorsque l'amplitude diminuera. On peut donc régler les sonneries de manière que pour des cloches de poids différents, les coups de battant se produisent suivant les mêmes intervalles de temps ; on peut aussi prévoir des sonneries rythmées.
Fig. 58. — Commande électrique des cloches avec inverseur automatique de marche du moteur.
Le tintement de la cloche au marteau se fait de deux façons différentes soit avec un marteau frappeur, commandé également au moyen d'une poulie à partir du moteur électrique, soit au moyen d'un électro-aimant que l'on déclenche en appuyant sur un bouton. Dans ce dernier cas, la cloche est frappée à l'extérieur, tandis qu'avec le marteau elle est frappée dans l'intérieur. Le marteau lancé contre la cloche, dès qu'on établit le contact, donne un tintement à intervalles réguliers comme dans une sonnerie électrique, tant que le courant reste établi.
Reste maintenant à prévoir la sonnerie funèbre. Dans ce cas avec trois cloches donnant par exemple le do, le mi, et le sol, la cloche du do sonne en volée tandis que les deux autres tintent à intervalles réguliers à raison d'un coup après deux coups de la cloche do. L'installation portera alors un appareil de mise en volée puis deux appareils de tintement. De cette manière, un clocher à trois cloches équipé électriquement exécutera les sonneries rituelles sans sonneur ; il suffira qu'un opérateur lance le courant dans les moteurs qui doivent entrer en action ; ils ne s'arrêteront que lorsque le circuit sera coupé. Bien entendu, ces appareils de commande qui sont des boutons interrupteurs peuvent être placés en tous endroits du bâtiment. Il y a de nombreuses installations réalisées avec un appareillage électrique, même de très gros bourdons, bien qu'en réalité le moteur électrique soit surtout applicable aux cloches ordinaires d'un poids de 1 000 kilos.
Pl. 22. — Moteur électrique de mise en volée.
Le moteur agit par une courroie sur une poulie montée sur la cloche et il se produit au moment voulu le changement de marche du moteur grâce à un commutateur. (Le Sonneur électrique)
Pl. 22. — Tableau de commande de cloches.
Le sonneur n'actionne plus les cloches avec des cordes ou un clavier sur lequel il frappe, mais il appuie simplement sur des boutons interrupteurs envoyant le courant aux moteurs. (Le Beffroi électrique)
Pl. 23. — Le carillon de Bournville.
Les trente-sept cloches de ce carillon sont actionnées mécaniquement par un clavier et également par un mécanisme relié à l'horloge du beffroi. (Taylor's Bell Foundry)
CARILLONS MÉCANIQUES ET ÉLECTRIQUES.
Dans les carillons, il faut prévoir que les grosses cloches vibrent plus fort que les petites, et c'est pourquoi le chant est souvent joué à l'unisson sur deux octaves avec accompagnement sur les basses. C'est le cas de tous les carillons dont le nombre de cloches dépasse trente comme à Dunkerque, par exemple, où il y a 42 cloches et 120 marteaux. L'électricité peut être utilisée seulement pour remonter le poids moteur du rouage du carillon automatique. Celui-ci se compose d'un rouage avec tambour perforé de trous dont le nombre peut atteindre 12 000. Le tambour a généralement 1 mètre à 1 m. 50 de diamètre et i mètre de longueur. Dans les trous, on place des chevilles amovibles actionnant les leviers qui tirent les marteaux. On sait que chaque cloche a deux ou trois marteaux pour répéter tout de suite la même note. Le tambour étant perforé complètement permet de changer facilement les airs en déplaçant les chevilles suivant la succession des sons à produire. La vitesse du tambour est régularisée par un appareil à ailettes ou à friction et un rouage de démultiplication. Généralement, ces carillons sont appliqués à une horloge. Celle-ci déclenche automatiquement le mécanisme qui sonne les heures et les quarts. Tous les coups frappés sur une cloche mécaniquement ou électriquement ont toujours la même intensité. Si on abuse des basses, ces sons plus forts étouffent ceux des cloches plus petites ; aussi on choisit des airs tels que la note la plus haute qui suit la basse reste en harmonie avec cette dernière.
Les carillons électriques sont en réalité peu nombreux ; le tambour a une dimension moins grande que pour le carillon mécanique et il actionne des contacts. Parfois on remplace le tambour par des bandes perforées.
La cloche est munie d'un marteau ou d'un battant actionné par un électro-aimant ; on déclenche le contact électrique au moyen d'un clavier à main qui est absolument semblable à celui d'un piano. Dans certains cas, les contacts peuvent être répétés dans des temps assez courts, un cinquième de seconde par exemple, de sorte que l'action doit être violente ; il faut donc une certaine intensité électrique, et dans le cas où l'on emploie des moteurs, il faut qu'ils aient un couple de démarrage puissant.
Un autre système a été réalisé au moyen d'un moteur qui actionne un cylindre de 12 à 15 centimètres de diamètre et qui a comme longueur celle du clavier. Celui-ci, semblable à celui d'un piano, est combiné de manière que lorsqu'on appuie sur une touche un levier se met en prise avec le cylindre et tire rapidement le battant de la cloche.
Le grand inconvénient de tous ces systèmes automatiques pour les carillons de cloches, est l'impossibilité presque absolue de faire les nuances comme peut l'obtenir le carillonneur avec le clavier classique à coups de poings et à coups de pieds. Jusqu'à présent, c'est le système qui donne les meilleurs résultats quant à la valeur musicale.
CARILLONS DE THÉÂTRE.
Lorsqu'on veut au théâtre imiter les sons de cloches, il est bien difficile de monter des cloches de dimension suffisante. Pour obtenir le son du bourdon, dans l'opéra Patrie !, on se servit dès 1887 d'une cloche spéciale à renflements imaginée par Sax. Elle était formée d'une feuille de laiton enroulée en forme de cornet sur laquelle on avait produit au marteau des renflements. Le timbre, la hauteur, l'intensité du son varient d'après le nombre, la forme et la disposition des renflements et avec une cloche de 7 kilos seulement on obtient la même note qu'avec une cloche ordinaire de plusieurs tonnes. On renforce le son artificiellement au moyen d'un saxhorn basse et d'un saxhorn contrebasse qui donnent la même note à l'unisson, ainsi qu'une cloche ordinaire de 100 kilos, à deux octaves au-dessus.
S'il s'agit d'un véritable carillon, on arrive alors à des installations impossibles à réaliser dans les coulisses. En 1890, le régisseur général de l'Opéra, Lapissida, remarqua à Bruxelles l'invention d'un ingénieur anglais, Harring : des tubes métalliques en alliage spécial capables de fournir des sons de cloches. Il construisit le codonophone pour le ballet le Rêve et pour le Rheingold de Wagner ; l'instrument fut construit par Lacape, facteur de pianos à Paris. Il comprend 25 tubes donnant des sons d'une pureté acoustique satisfaisante. Au moyen des touches d'un clavier et par l'intermédiaire d'un mécanisme très simple, analogue à celui d'un piano, on met en action des marteaux à échappement qui viennent frapper sur les tubes.
En somme, le codonophone donne des sons analogues à ceux du carillon aigu de village. Pour obtenir des notes plus graves, il faut employer des tubes plus longs et de plus grand diamètre. Cependant, pour des sons analogues à ceux des bourdons, on utilise aussi de grands ressorts en spirale, comme ceux qui existaient autrefois dans certaines cathédrales.
On construisit d'ailleurs, en 1898, dans le campanile de la mairie de Levallois-Perret, un carillon formé de 18 tubes donnant des notes chromatiquement accordées de sol à do, et d'un cylindre automatique actionné électriquement et combiné de manière à changer facilement les airs et à jouer à la cadence de trois notes par seconde.
Planche 1 : Appareil enregistreur de film sonore.
Planche 2 : Fabrication d'un disque en cire. — Photomicrographie d’un fragment de disque.
Planche 3 : Salle de bains de galvanoplastie. — Laboratoire des disques d’épreuve.
Planche 4 : Le microphonographe F. Dussaud. — Contrôle des phonographes électriques.
Planche 5 : Essai physique des disques. — Polissage à la cire. — Essai de sonorité.
Planche 6 : Essai d'un lecteur électromagnétique. — Montage d'un haut-parleur électrodynamique. — Inscription sur disque vierge.
Planche 7 : Appareil Continuous. — Bras parallélogramme Boutinon. — Passage du disque vierge au bain galvanique. — Vérification après enregistrement sur disque vierge.
Planche 8 : Appareil chargeur de disques du Continuous. — Mécanisme chargeur de disques et d'aiguilles.
Planche 9 : Appareil phonographe réveil. — Appareil à fil magnétique.
Planche 10 : Enregistrement du la 3 d'un diapason musical. — Enregistrement d'un orchestre.
Planche 11 : Cabine de projection d'un film sonore. — Poste de surveillance d'enregistrement.
Planche 12 : Phonographe à deux plateaux. — Appareil idéal sonore.
Planche 13 : Pellicule avec bande de sons à densité variable. —Appareil sonor-film mixte, à film à sons ou à disques. — Installation mobile de prise de film sonore.
Planche 14 : Piano radio-électrique automatique. — Piano à disques troués Spielmann.
Planche 15 : Instruments de Martenot. — Prise de film sonore.
Planche 16 : Premier clavier Givelert. — Ondium Péchadre.
Planche 17 : Vue arrière d'un Pleyela. — Piano automatique.
Planche 18 : Machine à enregistrer. — Mélotrope. — Composition du papier perforé.
Planche 19 : Machine à enregistrer le papier perforé.
Planche 20 : Cylindre de piano mécanique. — Le violonista Aubry et Boreau.
Planche 21 : Préparation d'un rouleau enregistré.
Planche 22 : Moteur électrique de mise en volée. — Tableau de commande de cloches.
Planche 23 : Carillon de Bournville.
ACOUSTIQUE MUSICALE.
Production des sons. — Vitesse du son. — Propagation du son. — Réflexion et échos. — Qualités du son. — Sons musicaux. — Instruments musicaux. — Instruments à cordes. — Instruments à vent. —Timbres des instruments. — Le chant et la voix.
HISTORIQUE DU PHONOGRAPHE.
Machines parlantes légendaires. — Le phonautographe de Scott et le paléophone de Cros. — L'invention de Marcel Deprez. — Le phonographe d'Edison. — Les lames parlantes de Lambrigot. — Les premiers appareils pratiques. — Disques à aiguilles ou à saphir.
ENREGISTREMENT ET FABRICATION DES DISQUES.
Enregistrement mécanique. — Le microphonographe Dussaud. — Enregistrement électrique actuel. — Microphone d'enregistrement. — Amplification des courants microphoniques. — Graveur de disque vierge. — Machine à enregistrer. — Technique de l'enregistrement. — Gravure indirecte. — Fabrication des disques du commerce.
PHONOGRAPHES REPRODUCTEURS
Reproduction mécanique des disques. — Reproduction électrique. — Moteur électrique de phonographe. — Lampes amplificatrices. — Haut-parleur. — Haut-parleur électromagnétique. — Haut-parleur électrodynamique. — Haut-parleur électrostatique. Condensateur chantant. — Réglage acoustique de la vitesse du disque.
APPLICATIONS ORIGINALES DU PHONOGRAPHE.
Phonographes automatiques. — Appareil changeur d'aiguille Continuous. — Appareil à plusieurs plateaux. — Phonographe d'enseignement. — Machine à dicter. — Phono-réveil. — Phonographes de publicité. — Le phonographe chien. — Carte postale phonographique. — Phonographe-lanterne magique. —Film phonographique. — Fil magnétique sonore et parlant.
LE CINÉMA SONORE.
Historique. — Le cinéphone Boyer. — Cinéma sonore avec disques. — Enregistrement photographique du son. — Reproduction du film à sons. —Appareils mixtes. — Procédé de Lee de Forest. —Procédé Movietone. — Procédé Fox-Movietone. — Procédé Triergon et appareil Tobis. — Procédé Petersen-Poulsen-Gaumont. — Film sonore rationnel. — Films sonores en couleurs. — Studio de films sonores et salles d'auditions.
MUSIQUE PAR OSCILLATIONS ÉLECTRIQUES.
Les flammes chantantes. — Application de la résonance. — Oscillations électromagnétiques. — Arc chantant de Duddell. — La lampe chantante. —Musique radio-électrique. — Dispositif de Lee de Forest. — Premiers essais de A. Givelet. — Appareil de Hugoniot. — Instruments radio-électriques actuels. — L'éthérophone Thérémin. — Le dynaphone Bertrand. — L'instrument Martenot. — Instruments à résistances. — L'ondium Péchadre. —Le cellulophone Toulon. — Le super-piano Spielmann. — Le premier piano Givelet. — Instrument automatique Coupleux et Givelet. — Orgue radio-électrique Coupleux et Givelet.
PIANOS AUTOMATIQUES.
Les premiers pianos automatiques. — Mélographe et mélotrope Carpentier. — Principes du piano automatique actuel. — Pompe d'aspiration. — La double soupape. — Mouvement du rouleau. — Manœuvre des pédales. — Clavier analyseur Seybold. — Rouleaux perforés.
ORCHESTRES ET INSTRUMENTS AUTOMATIQUES DIVERS.
L'orgue de Barbarie et les grandes orgues. — Orchestrophones. — Cartons perforés. — Accordéon mécanique. L'autophone. — Violons mécaniques. — Le Virtuosa et le Violona. — Le Violonista.
CLOCHES ET CARILLONS.
Histoire des cloches. — Commande électrique. — Carillons mécaniques et électriques. — Carillons de théâtre.
