TIMBRE. — DÉCOMPOSITION D'UN SON COMPLEXE

isGngué les harmoniques jusqu'au seizième. 11 a même pu les t saisir aisément aux personnes les moins exercées. En appuyant ft ou moins fortement un pinceau au point convenable de la de, on produisait tel harmonique que Ton voulait, pur ou mêlé

proportion décroissante avec le son fondamental, de façon à bager une série de transitions par lesquelles Toreille arrivait à iTre Fharmonique jusque dans le son ordinaire de la corde viaot librement.

Un peu d'habitude permettra vite d'entendre les harmoniques s divers instruments et même ceux de la voix humaine, bien que sderniers soient plus difficiles à séparer; et cependant Rameau (*) lavait déjà reconnus sans aucun secours étranger. La sûreté de Toreille dans cette analyse est d'ailleurs prouvée r ce fait qu'elle ne perçoit que les sons réellement existant. Ainsi, Ds le son d'une corde ébranlée par percussion l'oreille n'indiera jamais ceux des harmoniques dont Young a établi Tablée (369).

M. von Helmholtz, qui a mis tous ces faits en lumière dans son re célèbre, dieLehre der Tonempfindungen^ a montré que chacun (SODS simples constituants peut être isolé de la masse sonore par

moyen purement mécanique, la vibration par influence des ps élastiques. « Chaque son simple existe donc dans le son comte, produit par un instrument quelconque, aussi bien et au me titre que le rayon simple existe dans la lumière blanche émaitdu soleil ou de tout autre corps incandescent, y. /analyse des sons (') par influence s'effectue facilement à l'aide Il piano dont (les étouffoirs étant soulevés) chaque corde décèle ses trépidations le son qu'elle est elle-même capable de donner. i-étre a-t-on dans cette expérience la reproduction exacte du le d'analyse par l'oreille (409).

Raiikau, J^our^tau système de musique théorique (préface). Paris; 1726.

n importe de remarquer queceUe analyse ne s'applique qu'au son continu use de côté les caractères provenant du mode de production (sifflement lir dans ane embouchure, grincement deVarchet, choc d'un marleau...), a mode de variation (tantôt la note éclate brusquement, tantôt au con- $ elle 8*enfle progressivement; elle s'éteint lentement, ou elle est subitc-

étouffée), tous caractères qui dans la pratique nous aident puissamment t>o naître le son.

tM ACOUSTIQUE.

Mais on emploiera de préférence les résonnaleurs d'Helmhollz. associés soit à l'oreille soit mix capsules de Kœnig comme l'indique lii figure ci-joinle. Appliquée aux systèmes dont les vibrations sont définies uiathémaliquement (cordes, luymix sonom, I

Fig. .

verges, etc.), cette décomposition, d'accord avec celle quieslp"* duilc par l'oreille, confirme entièrement ce que nous savon*' priori sur le mode de vibration du système considéré.

En étendant ces méthodes aux divers instriimcnls, on i*" connaît qu'un son musical est d'ordinaire complexe. Va <*• simple, tel que celui d'un diapason sur sa caisse d'harmofùt* semble creux et plus bas qu'il n'est réellement. Les grands tuytitt bouchés de l'orgue, qui, avec peu de vent émctleiil des suo) presque enfiêreriient dépourvus d'haiinoniqucs, produisent

TIMBRE. — SYNTHÈSE DES SONS MUSICAUX. 29o

1 sombre et triste. Les sons de la flûte, à harmoniques peu nbreux et faiblement perceptibles, ont beaucoup de pureté, douceur, et quelque monotonie. Si Ton compare sur la me note une flûte et une belle voix humaine, dans laquelle M)n fondamental accompagné de ses six premiers harmoniques me un accord vigoureux, on sent aussitôt Tinfluence de ces rmoniques. De longue date les facteurs d'orgues ont été amenés :omp!éler ainsi les sons pâles (^) des grands tuyaux par les tx de fourniture^ au moyen desquels interviennent les six emiers termes de la série, ceux-là mêmes qui constituent ccord parfait. Dans le piano, le choc du marteau tombant Ire le 1/7 et le 1/9 de la longueur introduit précisément ce ime cortège d'harmoniques qui prête au son de Téclat, sans cuite, la strideur que donnent les harmoniques élevés (violon, iron...).

Tous ces faits, et bien d'autres qu'il nous faut omettre ont amené Ton Helmhoitz à cette conclusion que le timbre d'un son vite du nombre et de l'intensité des harmoniques unis au son \damenial. Cette idée s'était déjà présentée à plus d'un esprit : Dge l'avait formulée très exactement (^) ; M. von Helmhoitz a établi les preuves par l'analyse et par la synthèse.

107. Synthèse des sons musicaux. — On peut, en effet, ifirmer par la synthèse les résultats de l'analyse. Qu'une clari- Ite lance une note quelque peu prolongée devant un piano vert dont les étouffoirs sont levés, les cordes influencées par ican des sons simples contenus dans le son complexe de utrument résonneront par influence avec assez de force pour Qtinuer exactement ce son quand il aura cessé. M. von Helmhoitz

'J Les Allemands appellent le timbre Klangfarbe (couleur du son). '} MoNGR, d'après Surremain-Missery , Théorie acoustico- musicale, Paris, lot; 1793. « Je sais bien que j'ai ouï dire par M. Monge, de rAcadémie des ioces, que ce qui déterminait tel ou tel timbre, ce ne devait ôlre que tel ou ordre et tel ou tel nombre de vibrations des parties aliquoles de la corde

produit un son de ce timbre-là C'était bien cela qu'entendait M. Monge,

il ajoutait que si Ton pouvait parvenir à supprimer les vibrations des alites, toutes les cordes sonores, de quelques différentes natures qu'elles ent, auraient sûrement le môme timbre. » (Hésal, (\ /!., LXXIX, M2I ;

a construit un appareil, qui se compose d'une suite de diapasons accordés suivant la série harmonique, entretenus électriquemeot, et munis chacun d'une caisse de résonnance que Ton peal ouvrir plus ou moins au moyen d'un mécanisme commandé par un clavier. Chaque diapason émettant avec Tintensité voolae Tun des sons simples décelés par l'analyse, l'ensemble reprodait effectivement le son complexe étudié. On imite ainsi très bien le son du cor et même les sons de la voix humaine (net lesquels on peut également faire Texpérience du piano). Uoe expérience intéressante due à M. A. -M. Mayer (^) consiste à relier un point de la membrane latérale d'un tuyau à anche f) avec une série de diapasons harmoniques par autant de fils fins convenablement tendus : chaque diapason choisit dans le mouvement complexe de la membrane le mouvement pendulaire auquel il peut répondre et, entrant lui-même en vibration, manifeste l'existence et jusqu'à un certain point la quantité de cet élément. Le même appareil donne la synthèse du son étudié; caft si l'on cesse de faire parler le tuyau, les diapasons continuent ^ vibrer quelque temps encore, et la superposition des mouve' ments qu'ils communiquent à l'air et k la membrane du tympa^ reproduit sensiblement le son du tuyau.

408. Rôle de la phase. — Le timbre d'un sou musical éta» défini par le nombre et l'intensité des sons simples en lesquels m est décomposable d'après le théorème de Fourier, la phase d^ semble pas devoir intervenir. C'est en effet ce qui a lieu d'aprtr M. von Helmhoitz : <( Les différences des timbres musicaux dépendent de la présence et de l'intensité des sons partiels, mais noci de leurs différences de phases. » Cette proposition, confirmée pa^ divers expérimentateurs (^), a été attaquée par M. Rœnig(*)» mais son procédé consistant à faire défiler une sinussoîde indéfinie devant une fente d'une certaine largeur par laquelle sort uD

(') A. -M. Mayer, Amei'ican Journal ot sciences and arts (3), Vlll, Aug. cl Sep- î 1874; elJoumal de physique, IV, 184 (Maurat).

(^j On opérerait de môme sur la membrane du phonautoscope (331) mise et* vibration par une influence quelconque.

(^) Voir en particulier le travail de M. Schneebeli sur les voyelles.

(*) KcENir., Wied. Ann.y XIV,3(>0; 1881 ; et Quelques expériences, 218.

TIMBRE. — MÉCANISME DE L'AUDITIOiN.

rourant d'air, ne garantît pas suffisamment la simplicité du son pour que l*on puisse admettre Tinterprétalion qu'il donne de phénomènes intéressants d'ailleurs.

409. Mécanisme de raudition (*). — Pour terminer ce sujet, il nous reste à indiquer comment on peut se rendre compte de la faculté que possède Toreille de décomposer les mouvements de Vair en vibrations pendulaires.

L'organe essentiel de Taudition des sons musicaux parait être Ih membrane basilaire^ constituée par des fibres parallèles dont la longueur croit dans le rapport de i à 12 depuis la base jusqu'au sommet du limaçon. Sur ces fibres s'appuient les piliers de Corti^ coatre lesquels sont placées des cellules ciliées en rapport avec les terminaisons du nerf acoustique.

M. von Helmhoitz admet que chaque fibre est accordée pour un soD différent; et comme il y en a au moins six. mille, le clavier bisilaire est à même de répondre par une corde distincte à chacun des sons simples de l'échelle musicale. Il faut comprendre d'ailleurs que chaque fibre n'est pas strictement affectée à une note ; elle est seulement influencée d'une façon particulière par cette note (401). D'après la faculté d'étouffement que doit posséder

Fij;. i(io

foreille pour saisir nettement des trilles de dix notes h la seconde, M. Ton Helmhoitz estime que l'intensité de la vibration excitée dins une fibre auditive par un son distant d'un demi-ton du son Propre de cette fibre est encore le i/io de l'intensité relative i Vunisson absolu. La figure 160 donne une idée de la loi sui-

'*; Pour Vétude des organes de rouïe et de la voix, consulter Y Acoustique bio- ^iTwe de M. Gavarret (Paris, Masson; 1877), ouvrage auquel nous avons «»nprunlc un grand nombre de nos figures.

vant laquelle dimioue alors riDtensité de la vibration fluence quand la difTérence de hauteur augmente : ah e signent chacun retendue d'un ton entier; bd est Vi maximum, relative à Tunisson absolu avec le son en La même courbe montre Tintensité des battements ] dans Toreille par deux sons différents de la gamine ; sei alors 5 divisions représentent un ton entier, puisque la < des deux sons est le double de la distance de chacun dV fibre moyenne : i étant Tintcnsité correspondant à Tabscû déterminée, les deux sons battront avec une intensité qui de o à 4<-

410. Voix humaine voyelles. — L'organe de la "h maine est une anche membraneuse (364), surmontée de (pharynx, bouche, nez) constituant un résonnateur de fora dimensions variables.

Les sons produits par cet organe se partagent communéi voyelles et consonnes.

Les voyelles peuvent se grouper ainsi, suivant leurs affiD

EU

OU l

Si on les soumet à l'analyse, on constate en général six harmoniques perceptibles, mais /l'intensités très variable la voyelle émise. Pour chaque voyelle, la bouche prend une forme déterminée, et par suite elle renforce certain renforcement, que découvrit Donders (*) (en pronon^ voyelles à voix basse), a été vérifié par M. von Helmhc bouche étant disposée pour prononcer une voyelle, il en ap| tour à tour divers diapasons, et remarquait ceux dont le $< particulièrement renforcé (^). II a déterminé ainsi les sons ou vocables des différentes voyelles :

(^) Donders, i4rcAtv fur die Hôllandische Beilràge, {, ib7. Berlin; IS^l (*) Citons encore le procédé de M. Auerbach, qui frappe avec le doi bouche préparée pour lu voyelle dont il veut déterminer le vocable.

TIMBRE. — VOIX HUMAINfc