CHAPITRE SEPTIEME

LE TIMBRE. — NAISSANCE DES SONS HARMONIQUES OU HYPERTONS. — LEUR OBSERVATION AU MOYEN DES RÉSONNATEURS, — REPRÉSENTATION GRA- PHIQUE DU COLORIS DU TIMBRE.

Nous savons par expérience que les tons de divers instruments et de la voix humaine se distinguent entre eux par leur timbre ou par le coloris. Lorsque nous chantons un ton de hauteur déterminée, le ïapar exemple, et que nous faisons résonner le même ton par un piano, par un violon, une flûte, une trompette ou un orgue, nous obtenons toujours un ton qui exécute 440 vibrations par seconde et cependant il diffère complètement par le timbre, selon l'instrument qui produit le son. D'où vient cela ?

Nous sommes obligés de considérer de nouveau la nature des vibrations pour trouver la cause de ce phénomène. Comme les tons des différents instruments cités exécutent tous, pour la même hauteur, le même nombre de vibrations, ce n'est pas le nombre de ces vibrations qui peut déterminer le timbre du ton, et nous sommes obligés de cbercher la cause du timbre dans d'autres propriétés des vibrations isolées.

Les musiciens savent depuis longtemps que chaque ton de nos instruments est accompagné par une série de tons spéciaux plus élevés. On a donné, en acoustique, à ces tons le nom de to7is ha,rmo7iiques ou hypertons du ton fondamental.

Lorsque nous touchons le do d'un piano, une oreille musicale exercée démêlera dans ce ton le ton de l'octave immédiatement supérieure, le do'. On peut rendre ce ton encore plus sensible au moyen de certains appareils dont nous parlerons plus longuement dans la suite.

La production de ces tons, qui a été examinée d'une manière ingénieuse par Helmholtz, est facilement comprise par l'examen d'une corde en vibration. Examinons une corde tendue en vibration et nous verrons que le phénomène consiste essentiellement en une courbure alternative d'un côté et de l'auti'e exécutée par la corde ; mais le phénomène ne reste pas dans cet état de simplicité, d'autres mouvements encore viennent s'y ajouter. Une corde en vibration a la tendance de se séparer en deux moitiés, dont chacune vibre à son tour en particulier, comme l'indique la figure 80, 6. Nous pouvons concevoir que lorsque la corde entière exécute ses vibrations, chaque moitié produit ses vibrations propres et c'est ainsi qu'un premier hyperton plus faible s'associe au ton fondamental. Il est évident que ce ton doit être l'octave du ton fondamental, car comme il est produit par les vibrations de la moitié de la corde, le nombre de ces vibrations doit être nécessairement le double de celui des vibrations du ton fondamental. Pendant que la corde entière exécutera une vibration, les deux moitiés en exécuteront par conséquent deux.

Mais d'autres complications s'ajoutent encore à la première. La division de la corde en deux moitiés n'est pas la seule qui se produit, il se forme encore d'une manière moins marquée une division manifeste en trois parties, comme le représente la figure 80, c. Chacune de ces trois parties vibre en particulier et nécessairement trois fois plus vite que la corde entière, et cette vibration produit le second ton harmonique. Si nous admettons que ces trois modes de vibration sont combinés entre eux, nous obtiendrons, pour chaque point de la corde, un mouvement déjà très-compliqué, mais que nous pouvons composer en assemblant les mouvements isolés.

Mais le phénomène n'est pas achevé par la division en trois,