SIMPLES

Ce serait une étude extrêmement curieuse, mais délicate et difficile, que celle des instruments si variés à l'aide desquels les musiciens exécutent les morceaux de leur art, en considérant chacun de ces instruments au point de Tue des lois de l'acoustique musicale. Chez tous les peuples et à tous les âges de l'histoire, et jusque chez les plus arriérées des peuplades sauvages, on trouve de semblables instruments, depuis les ébauches les plus grossières jusqu'aux formes savantes des violons modernes, imités des Stradivarius, des Guarnerius ou des Amati/, jusqu'aux combinaisons compliquées des grandes orgues des cathédrales. La théorie des instruments de musique est encore en certains points bien obscure, et les praticiens les plus habiles, comme les physiciens les plus savants, ont peine à rendre compte des formes que l'expérience a consacrées. Néanmoins, il est un certain nombre de principes sur lesquels la construction des instruments de musique est basée, et il est intéressant de voir en quoi ces principes se rattachent aux lois des vibrations sonores dans les cloches, les cordes, les tuyaux et les membranes.

C'est ce que nous allons essayer de montrer en passant en

1. Habiles luthiers de Crémone, qui se sont occupés principalement de la fabrication du violon et des instruments à cordes et à archet. Les Amati étaient trois frères, Uont l'un fut niaitrc de Stradivarius, qui eut lui-même pour élève Guarnerius.

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revue les types des instruments dont les sons se trouvent produits par les divers modes de vibration, et qui dès lors peuvent se ranger en un certain nombre de catégories. Nous examinerons ainsi successivement : 1" les instmments simples, monotones, qui ne rendent en général qu'un son, tels que les cloches, les timbres, les triangles, les tambours, etc. ; ils sont fondés sur les vibrations des solides de révolution, des plaques ou lames métalliques, ou enfin des membranes ; 2° les instruments à cordes, dont la famille innombrable peut se subdiviser en trois branches principales, ayant pour types le violon, la harpe, le piano ; 5" les instruments à vent, qui se divisent aussi, selon le mode de production du son dépendant de l'embouchure, en instruments à embouchures de flûte, à embouchures de cor ou à bocal, à anches battantes ou libres : la flûte, le hautbois, le cor peuvent servir de types à ces trois genres, qui se trouvent résumés tous dans l'orgue, ce magnifique ensemble où toutes les voix instrumentales ont leur exj)ression, et qui à lui seul remplace tout un orchestre.

§ 1. INSTRUMENTS SIMPLES FONDÉS SUR LES VIBRATIONS DES LAMES OU DES PLAQUES.

Les plaques, les verges métalliques de formes diverses vibrent, quand on les soumet à une friction longitudinale ou transversale ou à une percussion quelconque en un de leurs points. Il en résulte des sons qu'on emploie quelquefois dans les orchestres.

Le triangle est un instrument de ce dernier genre formé d'une verge cylindrique en acier non trempé, présentant la figure d'un triangle équi latéral ouvert à l'un de ses sommets (fig. 378) : quelquefois on y joint des anneaux métalliques enfilés dans la base. L'exécutant frappe l'un des côtés du triangle en se servant d'une baguette

d'acier. Il résulte de cette percussion une série de sons harmoniques dont la coexistence donne à l'instrument sa sonorité, mais qui ne jouent dans les morceaux de musique aucun rôle au point de vue de l'harmonie ou de la mélodie. Ce n'est qu'un effet singulier, n'offrant de caractère que dans l'ensemble du morceau, dont les sons du triangle accentuent le rhythme.

Le glass-cliorde ou harmonica à lames de verre est un instrument formé d'une série de lames en cristal, dont les dimensions sont calculées de manière qu'elles produisent par la percussion les sons successifs de la gamme avec leurs modulations (fig. o79) : les lames ayant la même épaisseur, les carrés

Fig. 579. — L'harmonica à lames de verre ou glass-cliorile.

de leurs longueurs sont en proportion inverse des nombres de vibrations des sons de la gamme. Ces lames sont soutenues dans une caisse renforçante en bois par des cordons horizontaux qui s'appuient sur les lignes nodales correspondant au son fondamental de chacune d'elles. On les frappe avec une sorte de marteau dont la tête est en liège; on peut exécuter ainsi des morceaux assez variés. Les sons ont un timbre cristallin très pur. Les daque-bois des nègres sont des harmonicas, dans lesquels le bois remplace le verre et qui n'ont pas de caisse sonore. Enfin, des lames métalliques disposées de la même manière que dans le glass-cliorde, et qu'on frappe alternativement ou simultanément avec des marteaux mis en mouvement

[INSTRUMENTS SIMPLES

par un clavier, constituent une sorte de carillon qui peut exécuter des airs assez compliques.

On donne le nom de boîtes à musique à des instruments automatiques, dont les sons sont produits par les vibrations de petites

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Fig. 380. — Boile h musique.

lames d'acier ou de cuivre disposées comme les dents d'un peigne (fig. 580) ; les dimensions de ces lames sont calculées de manière à donner les sons de la gamme avec leurs acci-

Fig. 381. — Cistre d'Isis. Fig. 382 et 383. — Cistres des anciens Égyptiens.

dents. Les dents sont ébranlées par de petites chevilles fixées au contour d'un cylindre, qu'un mouvement d'horlogerie fait mouvoir d'uné façon uniforme. La boîte dans laquelle ce mécanisme est renfermé donne aux notes émises par ces lames plus

de force et de sonorité. L'instrument étant posé sur une table, sa sonorité est encore accrue. On remonte le mouvement à l'aide d'une clef, comme une montre ordinaire. Les cylindres sont notés de façon à pouvoir exécuter à volonté plusieurs airs.

Les figures 581 , 582 et 585 représentent des instruments anciens connus sous le nom de cistres et usités dans l'antique Egypte. Ils étaient évidemment fondés sur les vibrations des lames et des verges métalliques. La gnimbarde (fig. 584), dont s'amusent encore les enfants de nos campagnes, et qui remonte probablement à une très haute antiquité , est un instrument qu'on pourrait ranger parmi les cistres. Elle est composée d'une verge d'acier, libre par un bout et soudée par l'autre à un arc doublement recourbé qui se met entre les dents. Faisant

Fig. d84. — La guimbarde. Fig. 385. — Cymbales.

vibrer alors la verge médiane avec la main, on ouvre ou l'on ferme la bouche, de manière à modifier et renforcer les sons qui s'échappent du petit instrument.

Les cymbales sont employées dans nos orchestres comme le triangle (fig. 585). Ce sont deux plaques circulaires de bronze, que l'exécutant tient en chaque main à l'aide de cordons, et qu'il frappe l'une contre l'autre en leur imprimant un mouvement de glissement. Au centre de chaque cymbale se trouve une cavité de forme hémisphérique qui joue un rôle dans la production du son : il en résulte un son plus aigu que ceux donnés par les plaques métalliques. C'est ce dont on peut s'assurer en bouchant les deux cavités à l'aide de morceaux de papier : le son aigu ne s'entend plus dans ce cas.

Les sons des cymbales ont une certaine analogie avec ceux

INSTRUMENTS SIMPLES

d'un instrument chinois qu'on nomme gong, gonggong ou tamtam (fig. 586). Ce n'est autre chose qu'un disque en bronze d'un assez grand diamètre (depuis 50 centimètres jusqu'à 1 mètre) et entouré d'un bord saillant. On le frappe sur les points voisins de la circonférence à l'aide d'une baguette dont l'extrémité est un tampon recouvert de peau. Les coups répé-

Fig. 380. — Bonzes japiiiKiis frappant le gong et jouant des cymbales.

tés du marteau produisent un son extrêmement complexe, d'une sonorité singulière, et qui éclate de temps à autre comme par explosion en sons tantôt aigus, tantôt graves. L'impression causée par ce bizarre instrument est des plus étranges. Les Chinois l'emploient dans les mariages, les enterrements, les fêtes publiques ou religieuses , les visites des mandarins d'un grade élevé.

Les Chinois distinguent les gongs, suivant l'intensité de leurs sons, qui dépend surtout du mai'telage en gongs mâles et gongs femelles. Les bonzes japonais se servent du gong et des cymbales dans leurs cérémonies. Cliladni rapporte que « cet instrument a été employé à Copenhague avec succès pour exprimer, dans un 07'atorio, le tremblement de terre à la mort de Jésus-Christ ».

Les plaques vibrantes, au lieu d'affecter la forme plane, rectangulaire ou discoïdale , peuvent être aussi contournées en forme de solides de révolution, hémisphériques, ellipsoïdaux, en forme de cloches ou de vases. On a ainsi les timbres et les cloches qui reçoivent les destinations les plus variées.

Les timbres et les cloches sont le plus souvent employés pour servir de signaux, soit dans la vie domestique, soit dans l'industrie, dans les usines, les chemins de fer, sur les navires, etc. On en fabrique de toutes les dimensions, et les sons qu'ils rendent sont, en général, un composé des sons harmoniques que produisent les parties du corps sonore divisées par les lignes nodales. Le son le plus grave ou fondamental est celui qui frappe le plus l'oreille, et le mélange des sons plus aigus donne à la cloche le timbre qui lui est particulier et dont l'oreille, bien qu'elle ne puisse le définir, conserve aisément la mémoire.

Les cloches des églises ont, de temps immémorial, une forme pour ainsi dire traditioiniclle , dont les figures 587 et 388 représentent la coupe et l'ensemble. La cloche japonaise dont la figure 589 donne le dessin a, comme on peut le voir, une forme bien différente de celle des cloches d'église européennes.

Dans celles-ci, le profil et les épaisseurs du métal aux diverses hauteurs de la cloche sont calculés de façon que le son le plus

1. Viiyez les détails roliitifs à la fabrication des tanitains dans les Industries anciennes et modernes de l'empire chinois, de MM. Stanislas Julien et (;iiani(iion.

grave produit par la vibration du bord ou de la 2)anse soit l'octave grave du son du cerveau. Voici ce que Diderot dit sur ce sujet dans V Encyclopédie : « Le diamètre du cerveau n'étant que la moitié de celui de la cloche, sonnera l'octave au-dessus de celle des bords ou extrémités. Le son d'une cloche n'est pas un son simple; c'est un composé des différents sons rendus par les différentes parties de la cloche, entre lesquels les fondamentaux doivent absorber les harmoniques, comme il arrive dans l'orgue : lorsqu'on touche cà la fois l'accord parfait ut mi sol, on fait résonner mi, soH, si, sol, si, ré; cependant on n'entend que ut mi sol. Le rapport de la hauteur de la cloche à

Fig. 587. — Coupe d'une cloche d'église. Fig. 088. — Vue extérieure.

son diamètre est comme 12 à 15, ou dans le rapport d'un son fondamental à la tierce majeure ; d'où l'on conclut que le son de la cloche est composé principalement du son de ses extrémités ou bords, comme fondamental, du son du cerveau qui est à son octave, et de celui de la hauteur qui est à la tierce du fondamental. Mais il est évident que ces dimensions ne sont pas les seules qui donnent des tons plus ou moins graves; il n'y a, sur toute la cloche, aucune circonférence qui ne doive produire un son relatif à son diamètre et à sa distance du sommet de la cloche. »

Du reste, l'illustre encyclopédiste fait ses réserves sur les règles à l'aide desquelles on prétend déterminer le son d'une

cloche par sa forme et par son poids : « 11 faudrait, dit-il, faire entrer en calcul l'élasticité et la cohésion des parties de la matière dont on les fond, deux éléments sur lesquels on ne peut guère former que des conjectures Yagues. » C'est, en définitive, l'expérience ou l'oreille qui prononce avec le plus de certitude.

Les physiciens contemporains' admettent que, toutes choses égales, les vibrations des masses de formes semblables et de même matière sont en raison inverse des dimensions homologues. C'est sur celte loi qu'on s'est basé pour former, par un assemblage de timbres ou de cloches de dimensions différentes, des séries rendant les sons successifs des gammes et de leurs modulations. La figure 590 représente un instrument ancien

(le cette sorte qu'on nommait sonnantes, et dont les timbres, frappés avec deux baguettes, étaient fixés sur une caisse qui renforçait leurs sons. C'est une sorte d'harmonica à cloches de métal. L'harmonica de Franklin est formé d'une série de cloches en verre, ou simplement de verres à pied, mais qu'on met en vibration par le frottement en se servant pour cela des doigts mouillés qu'on promène sur les bords des vases. En versant plus ou moins d'eau dans chaque verre, on obtient l'accord aussi exactement qu'on veut.

Il est bien entendu que la plupart des instruments de ce genre

Fig. 590. — Sonnantes.

sont peu usités : ce sont, à vrai dire, tles objets de curiosité, intéressants comme applications des lois de l'acoustique musicale.

Les carillons des églises ou des beffrois sont des assemblages du même genre que ceux qu'on vient de décrire ; ils sont formés de timbres ou de cloches sur lesquels viennent frapper des marteaux mus, soit automatiquement par les chevilles d'un cylindre, soit directement par les touches d'un clavier sur lequel on joue avec les doigts comme sur l'orgue ou le piano, soit enfin comme dans les carillons primitifs, à l'aide d'un système de pédales que le carillonneur frappait du poing et du pied. Les carillons à clavier constituent un perfectionnement important

sur les deux autres systèmes. Tel est le carillon installé récemment dans la tour Saint-Germain-l'Auxerrois et qui se compose de quaran te-deux cloches de diverses dimensions (fig. 592).

Dans les villes du Nord, les sonneries des horloges publiques, aux heures ou aux demies, sont précédées d'un avertissement musical, d'un air d'opéra joué par un carillon dontle^méca-

Fig. 591. — Carillon ancien; mécanisme primitif.

nisme est automatique. Les fameux carillons de Bruges, de Dunkerque et d'autres villes du Nord sont constitués par un mécanisme analogue à celui des boîtes à musique ; mais les cylindres en sont énormes, et les dents dont leurs surfaces sont armées soulèvent des marteaux jiesants qui frappent sur une série de cloches accordées suivant les notes de la gamme. Le mouvement est donné aux cylindres par des rouages que les horloges

des beffrois détendent à toutes les heures, ou môme aux demies et aux quarts. Pour faire mouvoir ces machines énormes, il faut des poids moteurs de plusieurs centaines et môme de milliers de kilogrammes, portés par des chaînes qui s'enroulent

Fig. 592. — Carillon moderne à clavier de Sainl-Germain-l'Auxcrrois.

sur des tambours au moyen de treuils. Pour les remonter, il ne faut pas moins de deux ou trois hommes travaillant d'une demi-heure à trois heures.

Mais ce système ancien de carillons, qui était lui-môme un perfectionnement sur le système primitif de la figure 591, a été

simplifié beaucoup dans le carillon de Sainl-Germain-l'Auxeirois que nous \enons de citer, et dont un spécimen est représenté dans la figure o9l2. Cette disposition nouvelle est due à M. Collin. En voici la description, d'après M. G. Sire, directeur de l'Ecole d'horlogerie de Besançon :

« Les points principaux de ce nouveau système de carillon consistent : 1" dajis l'emploi d'un rouage spécial pour chaque cloche et proportionné à sa pesanteur; 2° dans le déclanchement de ces rouages, qui ont pour mission de lever les marteaux, au nombre de quatre sur chaque cloche, qui s'engagent l'un après l'autre dans un arrêt où ils restent suspendus, et d'où le doigt ou l'ergot du cylindre n'a pas d'autre effort à vaincre, pour l'aire sonner, qu'un petit frottement pour les déclanclier; après quoi ils tombent instantanément et répètent la note assez vivement pour pouvoir jouer au besoin des doubles et même des triples croches, ce qui est inutile avec les cloches ; et c'est au moment même où le doigt déclanche le marteau que le rouage est débrayé pour préparer un nouveau marteau et le mettre à la disposition du doigt en cas de répétition de notes. La différence entre les anciens systèmes et celui de M. Collin consiste donc à ne pas faire lever directement le marteau, mais à se servir d'un rouage intermédiaire entre le levier et la touche, ce qui rend l'effort presque nul. »

11 résulte de là qu'on peut employer l'électricité comme moteur ; et, en effet, le carillon de Saint-Germain-l'Auxerrois, outre un clavier ordinaire, possède un clavier électrique, a Aussi pourrait-on, dit encore M. Sire, de l'orgue de l'église foire des répétitions de cloches, ce qui serait d'un effet tout nouveau. »

§ 5. LES TAMBOUUS.

Arrivons maintenant aux instruments simples dont les sons se trouvent obtenus par des vibrations de peaux ou de membranes tendues, et sont ordinairement renforcés par une caisse.