XIV

Les loarblllott.9 sonores et la génération de la voix et du timbre

Descartes donnait pour origine à la voix un tourbillon aérien : c La quantité de Tair qui est mu ne sert pas à causer le son, mais seulement la vitesse de son mouvement et les tour et retour ou le tremblement de l'air qui suit do cotte vitesse ; comme au chant ou à la parole, il faut penser que l'air qui touche le larynx se meut beaucoup plus vite que les vents qui ne causent pas tant de bruit encore qu'ils meuvent une quantité d'air qui est incomparablement plus grande, t

Depuis fort longtemps et jusqu'à nos jours, les physiologistes avaient admis au contraire que la vibration vocale était engendrée par les bords de la glotte, comparant ainsi le

larynx, non pas à un sifflet, mais bien à un instrument à anche.

Dans une magistrale élude, où je le remercie d'avoir élogieusement cité mon nom et mes recherches aérodynamiques, M. le professeur A. Guillemin, s'attaquant au préjugé des cordes vocales, établit que la voix humaine a bien pour origine, ainsi que le soutenait Descartes, un mouvement aérien qu'il rattache à la forme des anneaux tourbillons.

Ferrein, le premier, puis Muller, firent vibrer les cordes vocales d'un larynx mort sous l'action d'une soufflerie puissante. Ils en obtinrent des sons et en conclurent qu'elles pouvaient rendre tous les sons de la voix humaine. « Elles vibrent, donc elles sonnent ]>, conclurent-ils.

En vérité, le son ne nécessite pas la présence d'un corps sonore solide ; dans la sirène de Savart, dans les sifflets, dans les flûtes Iraversières, ce corps vibrant n'existe pas à coup sûr, et réciproquement certains objets vibrants ne produisent aucun son, telles les membranes du pendule acoustique, des capsules de Kœnig, du phonographe, qui s'emparent d'une portion des ondes sonores et participent à leur agitation. Ces membranes sont des esquifs ballottés par le flot, elles subissent Taclion des vagues, mais ne les engendrent pas.

Pour éteindre le son d'un corps vibrant, un timbre par exemple, il suffit de le toucher avec le doigt, et quand Muller touchait les cordes vocales avec le doigt, le son n'était en rien modifié. Il aurait dû s'amortir ou devenir plus aigu.

Au contraire, les membranes de caoutchouc et les cordes vocales tendues par des poids, dans l'expérience de Muller, vibraient et leur son était modifié par un contact. Conclusion : les anches membraneuses de Muller se comportent tout autrement que les cordes vocales de Liscovius. Les premières vibrent el contribuent à la production du son, les secondes vibrent parce qu'elles sont entourées d'air vibrant, comme la membrane recouverte de sable qu'on descend dans un tuyau sonore* Elles reçoivent les vibrations sonores et ne les engendrent pas.

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Lorsqu'on entend sortir de certaines glottes des sons che- ; ç

vrotants, trémolos, aussi perpétuels qu'involontaires, il est -^

logique de les attribuer aux grandes vibrations aussi visibles que gênantes des cordes vocales, tandis que les notes pures J-p

sont produites par les glottes qu'on ne voit pas vibrer, pas . V^.^

plus qu'on ne voit vibrer les embouchures de flûte ou les ;,^

orifices sonores de Masson. ^â

Pour obtenir les octaves élevées de la voix humaine, il fau- \é

drait des tepsions considérables, la chanterelle du violon, -M

mise au ton de l'opéra, doit avoir une tension de 7 k. 500. ?^

Il est vrai que Muller employait des poids tenseurs plus \

faibles pour faire chanter ses larynx morts, mais la pression -':

de l'air augmentait la tension des membranes comme le vent tend les voiles des navires.

Ces tensions considérables sur un larynx vivant briseraient les cartilages qui soutiennent les muscles et commencent à céder visiblement sous une pression de trois loths, c'est-àdire de quelques 50 grammes. La tension des cordes vocales résulte de l'antagonisme de deux paires de muscles, savoir : les muscles cricothyroïdiens qui représentent le poids tenseur, '.^

la puissance, les muscles thyro-arytenoïdiens qui s'opposent Jl

à l'allongement et représentent la résistance. Or, quand doux

forces agissent aux extrémités d'un levier du premier genre, ^té

le point d'appui supporte un effort égal à la résultante des :*|

deux forces composantes. Ce point d'appui est la double arti- ^

culation latérale du cartilage thyroïde sur le cricoïde. Les auteurs nous représentent les petits cartilages aryténoïdes ^ comme de minces clochetons très mobiles et perchés symétri- «|> quement près du sommet du cricoïde, base peu rigide, puis- ^j qu'elle n'est qu'un cartilage. Peut-on imaginer que cette pyramide allongée, cette légère lamelle puisse résister à des S: tractions aussi fortes sans se coucher sur la glotte, il suffirait J pour cela d'un poidsde 100 grammes. | Du reste, la paralysie des muscles tenseurs cricothyroïdiens <: modifie à peine la voix, tandis que la section du nerf laryngé '^ supérieur qui s?, distribue aux seuls muscles intérieurs du ':

larynx et nullement aux cricolhyroïdicns, abolit complètement la phonation.

Pour produire des tensions énergiques, tous les muscles vocaux ou autres doivent avoir des points d'attache solides et résistants. C'est ainsi que Torbiculaire des lèvres ne soulèvera jamais des poids aussi lourds que les constricteurs du petit doigt. Si donc cette tension des cordes vocales existait, les vieillards dont les cartilages* sont ossifiés devraient avoir la voix plus haute que les adultes et surtout que les femmes dont les cartilages sont délicats et ne s'ossifient jamais, et les enfants dont les cartilages sont à peine formés et résistants. Or, tout le monde sait que la vieillesse rend la voix de l'homme faible, chevrotante et sans éclat, qu'elle lui enlève la fermeté et l'assurance, la souplesse et la flexibilité, et surtout qu'elle dépouille le chanteur de ses notes élevées, malgré toutes les chances de survivance qu'elle devrait leur donner ; donc là où les fortes tensions devraient se produire, elles ne se produisent pas, donc elles sont sans utilité sur le vivant.

Ces tensions ne peuvent non plus être remplacées par des changements dans la longueur des cordes ou dans la largeur de la glotte. Pour monter de la note grave ut z=.i28 vibrations à Vut de poitrine, les cordes vocales devraient devenir 16 fois plus courtes si elles suivaient la loi des cordes nHzna, ou tout au moins se raccourcir de 18 à 10 "/" si elles suivaient la loi des verges n*/^ = fe, soit eniîore un raccourcissement de presque moitié, or, un partisan des cordes vocales, le D' Castex, avoue que pendant que l'appareil vocal fait monter les sons, les cordes vocales ne paraissent ni se raccourcir ni s'allonger, ni s'épaissir ni s'amincir. La glotte conserve exactement la même attitude, la même figure.

Quand on a rempli les poumons d'hydrogène, le son s'élève parce qu'à pression égale l'hydrogène acquiert des vitesses plus considérables, et ce fait constaté corrobore cette hypothèse des cyclones.

Les formes de glottes dessinées et photographiées par tant d'observateurs attentifs sont très diverses, filiformes, ruba*

nées, triangulaires, ouvertes ou fermées par des cordes imbriquées chevauchant Tune sur l'autre. Les cordes peuvent être droites ou courbes, incurvées en dehors ou en dedans, et comment des cordes courbes pourraient-elle être tendues? Donc la tension des cordes vocales et leur vibration sont des préjugés qu'il faut rejeter aujourd'hui.

Depuis soixante-dix ans déjà, Savart a comparé l'organe producteur de la voix humaine à Tappeau des oiseleurs dans lequel la vitesse du courant d'air permet d'obtenir une grande variété de sons (1). Cet instrument se compose d'un tuyau central et de petits réduits circulaires concentriques fort analogues aux ventricules de Morgagni disposés autour du tuyau central du larynx et fermés par les cordes vocales. Plus l'appeau est grand, plus il peut rendre de sons variés.

Cette variété des sons

produits par un même appareil solide n'est, du reste, pas une parliçularitc de l'appeau. Savart a montré que les tuyaux d'orgue courts et surtout les tuyaux munis de parois flexibles ou humides se prêtent à à l'émission de sons de hauteurs fort variées. Le son de ces tuyaux s'abaisse : 1** quand on diminue la force du vent, 2^ quand on diminue la rigidité des parois, 3^ l'abaissement fourni par ces causes est d'autant plus marqué que l'on opère sur des instruments de moindres dimensions.

Si l'appeau d'ivoire, par la seule variation du vent, donne des sons compris entre xit^ et M^o le larynx humain, qui est un appeau de diamètre à peu près égal, qui a des parois mem-

Fig. 31 . — il Appeau des chasseurs.

BeiC Appeaux de Savart.

D Larynx et ses veoiricules.

(1) L^appeau dans lequel les oiseleurs aspirent pour appeler les oiseaux eât un- petit cylindre dont les bases rapprochées sont percées d^un trou central ; on peut faire un appeau avec un noyau d'abricot percé d'outre en outre sur le plat et vide de son amande. Savart a compliqué cet instrument pour lui donner la forme d'un larynx avec ses ventricules.

braneuses et humides el aussi peu tendues que possible, lesquelles ont été vues vibrantes, donnera facileraenl des sons descendant au-dessous de uti^ il donnera donc les notes ordinaires de la voix humaine, et les larynx exceptionnellement grands donneront les notes plus graves des basses profondes.

Les dimensions des ventricules varient suivant Tespèce, le sexe, l'individu. La hauteur des poches ventriculaires est comprise entre 11 et 14"»™.

La variation de forme et de dimensions des ventricules détermine dans Tindividu la hauteur des sons émis, cette variation elle-même est déterminée par les mouvemeyits d'ensemble dus aux muscles extrinsèques du larynx et par les mouvements partiels dus à des muscles intrinsèques.

Mouvements d'ensemble du larynx. — Ces mouvements sont incessants et multiples, Torganc est soumis à deux groupes de muscles que Ton peut grouper en élévateurs et abaisseurs.

Sous l'action de ces derniers, le larynx descend quand nous inspirons, quand nous bâillons, quand nous produisons une succion, enfin quand nous descendons la gamme, et tous ces mouvements de l'organe s'exerçant sur les parties basses du larynx, ont nécessairement pour effet d'accroître la dislance entre les ligaments inférieurs et les supérieurs.

Le larynx remonte, au contraire, quand nous expirons, ouvrons la bouche, montons la gamme. Dans l'action d'avaler il remonte si haut qu'il se cache sous la base de la langue qui résiste et qu'on ne le trouve plus dans la gorge ; nous sommes bien obligés d'admettre que les ventricules, étant comprimés supérieurement, s'aplatissent et diminuent de capacité.

M. Guillemin conclut de là que l'abaissement du larynx doit faciliter l'émission des sons graves et que son relèvement doit faciliter l'émission des sons aigus, ce qui est pleinement confirmé par l'expérience et ce qu'aucune théorie autre que la sienne ne permettait d'expliquer.

Ces mouvements se produisent dans le chuchotement même des voyelles, c'est pour ow que le larynx est le plus abaissé, pour i qu'il est le plus relevé, la succession étant la suivante g^^ j.^* fi X siV (^)- Ce fait important permet d'expliquer le genre de fatigue tout différent des orateurs et dés chanteurs. Les premiers changent continuellement de voyelles et continuellement promènent leur larynx vers le haut ou vers le bas, fort souvent les seconds le tieqnent longtemps immobile sur une même voyelle, la marche fatigue ou délasse autrement que la station.

Mouvements partiels du Larynx. — Je ne m'étendrai pas sur l'action des autres muscles thyroaryténoïdiens, cricothyroïdiens qui agissent sur les cordes vocales et dont le gonflement et le raccourcissement ont pour effet constant de modifier la capacité et la forme des poches ventriculaires, d'épaissir ou d'amincir les parois de caisse de l'appeau, ce qui fait varier la hauteur du son. La mobilité des ligaments supérieurs, appelés fausses cordes vocales, joue un rôle analogue sur les variations du volume des ventricules, dont ils constituent les lèvres supérieures, au même titre que les vraies cordes en forment les lèvres inférieures ; le trille, le coup de glotte, si connus des chanteurs, paraissent résulter des mouvements de ces lèvres supérieures de la valvule où se détermine le tourbillon vocal. Mais ces mouvements ne sont pas des vibrations proprement dites de plusieurs centaines à la seconde, mais des alternatives des deux notes du trille de quelques centaines par minute; ces lèvres ne sont pas le corps sonore, elles sont le mécanisme qui change les dimensions de l'appeau ventriculaire et permet au tourbillon aérien de cet appeau de sonner alternativement les deux notes du trille. .

(1) M. Monnoyer, dans un récent mémoire, donne le vocable des 15 voyelles chuchotèes de. la langue française. (C. R. Ac. des Sciences^ t. CXXVI, p. 1637).

Embouchure de flûte des grands tuyaux d'orgue. — Ce tourbillon qui se développe dans les ventricules annulaires, est de la nature des anneaux tourbillons que Ton produit en lançant d'un coup sec de la glotte la fumée de tabac à travers l'ouverture arrondie de la bouche (1); leur vitesse rotative est, nous le verrons, très considérable (2), et pour produire une vibration réelle, ils doivent provoquer des interruptions successives des courants d'air^ dont les cyclones ou boucles de Lootens nous donnent la claire explication dans la théorie que ce savant a donnée des embouchures de flûte des grands tuyaux d'orgue cubiques ou allongés, fermes ou ouverts.

Ces embouchures consistent, en définitive, en une ouverture rectangulaire découpée le long d'une arête et dont la base opposée à cette arête est taillée en biseau, le courant aérien est dirigé parallèlement au plan de cette ouverture, il pénètre dans le tuyau par l'arête et vient par suite de cette direction, se briser, se diviser sur le biseau de la base supérieure du rectangle.

Le courant principal forme une nappe extérieure au sortir de l'embouchure, le courant dérivé forme à l'intérieur du tuyau une boucle, un cyclone cylindrique d'axe parallèle^ à l'arête embouchure et dont une dérivation nouvelle, intérieure, parcourt le tuyau d'orgue tout entier sous forme d'une

(1) Il est facile de se procurer un petit appareil pour reproduire les couronnes de fumée ou tourbillons annulaires des fumeurs. Les enfants savent construire, au moyen de six cartes à jouer recourbées en forme d^U suivant leur plus grande dimension, une boite cubique non collée, dont les parois possèdent par suite une grande élasticité. On perce sur là fac« supérieure un orifice circulaire qui permet de la remplir de fumée qu'on laisse couler doucement de la bouche comme un liquide pe.^ant. Saisissant alors la botte entre le pouce et le médius des deux mains, on la maintient verticale et on donne, au moyen des index demeurés libres, de petits chocs très secs sur deux faces latérales opposées. On voit sortir de Torifice à chacun de ces chocs une magnifique couronne de fumée.

(2) Ces conditions déterminées par M. Guilleoiin sont exactement celles que définissait Oescartes.

nappe incurvée dont la génératrice demeure également parallèle à l'arête embouchure.

Occupons-nous de la boucle, sa génération est due, d'après M. Guillemin, à une cause bien curieuse et qui se rattache non pas comme on pourrait le croire à un phénomène de compression, mais à un phénomène d'aspiration, d'attraction. Quand on souffle par une ouverture verticale arrasant un plateau horizontal et percé en son centre, le courant principal exerce une attraction sur l'air environnant et l'on voit se dessiner dans le plan du plateau des courants dirigés vers son centre, vers le flux central de gaz insufflé. C'est cette aspiration, qui rentre dans l'ordre des phénomènes de l'injecteur Giffard et des autres aspirateurs de liquides ou de gaz, qui provoque un appel de l'air dirigé vers l'arête embouchure et dans le plan de la base du tuyau, et cet appel d'air détermine la formation de la boucle cyclonale.

Quelle que soit l'origine du courant dérivé tourbillonnaire de la boucle de Lootens, il parcourt à l'intérieur du tuyau une ellipse et revient vers l'embouchure où il sort en traversant le courant extérieur direct, le courant principal. Pour mieux dire, il se produit entre les deux nappes convergentes

Fig. 32. — Papillon de gaz d'éclairage & jets confluents

Fig. 33. — Cyclone de Loostens dans le tuyau cubique de Savnrt

du courant extérieur et du courant dérivé tourbillonnaire un choc, et ces deux nappes, obéissant à la loi du choc de deux jets de gaz qui produit l'épanouissement du bec à gaz Manchester, forment une nappe unique plus ou moins inclinée sur

le plan bissecteur des deux nappes cylindriques qui lui donnent naissance.

Si le phénomène était continu, permanent, il ne se produirait aucun bruit, mais on doit faire intervenir ici la résonnance et la vibration des parois, et alors l'intensité du courant dérivé éprouve des oscillations qui se renforcent peu à peu, la' nappe Manchester s'incline plus ou moins sur la bissextrice des deux nappes qui Tout constituée, elle balaye successivement Tespace d'un secteur compris entre ses positions extrêmes, absolument comme une lame d'acier vibrant perpendiculairement à son plan. Le nombre d'aller et retour, c'est le nombre de vibrations, c'est la hauteur du son. Le secteur compris^ entre les deux directions extrêmes, et qui est balayé constamment par la lame vibrante, est visible et on l'appelle le secleiir diaphane. On le rend plus apparent encore en mêlant de la fumée à l'air de la soufflerie.

J'ai dit que la vibration des parois intervenait pour provoquer le départ du mouvement oscillatoire, il y a des tuyaux qui ne parlent qu'après avoir été ébranlés par un vigoureux coup de marteau.

Cette vibration longitudinale de la nappe des tuyaux peut être accompagnée d'une vibration transversale qui consiste dans l'épanouissement intermittent de la nappe sonore dans son plan. Les vibrations longitudinales sont indispensables, les vibrations transversales peuvent être supprimées par des oreilles limitant l'extension latérale de la nappe. Ces oreilles, qu'on peut faire tourner autour des côtés verticaux de la lumière rectangulaire de l'embouchure, sont employées par les facteurs pour perfectionner l'accord des tuyaux.

Dans les tuyaux ouverts, la pression intérieure évaluée à hauteur de la bouche est inférieure à la pression extérieure ambiante. C'est le contraire dans les tuyaux fermés, et cette différence est d'autant plus sensible que le tuyau est plus petit..

Des mesures manométriques ont également permis de reconnaître que l'extrémité d'un tuyau fermé était en équi-

libre de pression avec Tair ambiant, rextrémité d'un tuyau ouvert est tantôt en équilibre, tantôt raréfiée ou comprimée, elle est donc le siège de courants variables, rentrant ou sortant ; ceci se rattache à la formation des cyclones, si le courant dérivé suffît à nourrir le cyclone, il n'y aura au sommet ni courant rentrant ni courant sortant; si le courant dérivé fournit et au delà le cyclone, il y aura courant sortant; si enfin le courant dérivé est insuffisant à nourrir le cyclone, il y aura appel au sommet et courant rentrant.

Quant à l'intérieur du cyclone cylindrique elliptique qui constitue la boucle de Loolens, tantôt il est raréfié comme Tœil du cyclone, tantôt comprimé comme celui de l'anticyclone, suivant qu'on a affaire à des tuyaux ouverts ou fermés, à des courants dérivés maigres ou bien nourris.

Les hauteurs des sons émis par des tuyaux de forme quelconque sont inversement proportionnels aux longueurs des boucles de Lootens inscrites dans ces tuyaux.

11 y a donc deux moyens de faire monter le son d'un tuyau, raccourcir la trajectoire de Lootens ou forcer le vent, et deux moyens de le faire baisser, allonger la boucle ou diminuer la vitesse du vent.

Groupe des Sifflets. — Les flageolets, ocarinas, clefs forées, sifflets à corps circulaires ou elliptiques des maîtres d'équipage de la flotte, sifflets à vapeur de locomotive, trompes de navires, rentrent dans la catégorie des instruments dont la théorie vient d'être développée, et leur fonctionnement résulte de l'interruption ou de la modification alternative d'un courant principal extérieur, par l'afflux d'un courant dérivé intérieur cyclonal.

Les cyclones des appeaux et des larynx rentrent également dans celte catégorie, mais dans les appeaux on ne peut constater que des vibrations que nous avons appelées longitudinales, et qui s'exercent dans le sens de l'écoulement de la nappe vibrante ; dans les larynx, les vibrations longitudinales sont modifiées et modérées par des vibrations transversales qui s'effectuent dans le sens d'épanouissement latéral de la

nappe, dans son plan ou dans sa surface, normalement au déplacement. Dans les appeaux : 1° le son varie de plus de deux octaves par variation d'intensilé du vent ; 2® il devient plus grave quand on augmente les dimensions de Tappeau ; 3^ le ton baisse et le timbre change quand les parois des appeaux deviennent molles au lieu d'être rigides ou élastiques; 4° enfin, pour un instrument donné, il y a un son qui sort plus facilement et plus intense que les autres; S** quand les bords du trou, sa forme et ses dimensions se modifient, le son éprouve des modifications. Toutes ces remarques s'étendent à rémission de la voix par les ventricules de Morgagny.

Instruments a bocal. — Dans cette catégorie d'instruments aussi riche et aussi variée que celle des tuyaux, l'embouchure consiste en tin court tuyau terminé par une cavité hémisphérique (trompettes, pistons, trombones, etc.) ou par un cône évasé (cors, altos, etc.) qu'on applique sur les lèvres et dans lesquels on souffle d'une façon spéciale.

On s'accorde généralement à dire que les sons rendus étant les harmoniques du tuyau qui suit l'embouchure, et les lèvres étant des anches membraneuses trop molles, elles ne peuvent commander la hauteur des sons rendus, et, par suite, obéissent au mode vibratoire imposé par la longueur du tuyau.

C'est une erreur, car un joueur exercé peut produire les sons au moyen de la seule embouchure. De plus, si on rétablit la continuité entre l'emboucfhure et son tuyau pendant qu'un son est ainsi obtenu, ce son persiste et ne fait que changer de timbre et de puissance. L'artiste peut même, s'il possède son embouchure, fausser légèrement les harmoniques du tuyau et les faire sonner plus haut que leur valeur théorique.

La génération des sons a lieu dans l'embouchure par un cyclone absolument analogue à celui qui produit les sons laryngiens. Les lèvres de la glotte sont remplacées par les lèvres de la bouche, et les ventricules de Morgagni par la cavité que limitent les lèvres et le bocal. Les cyclones 3ç

forment de chaque côté de la lame aérienne sortie de la fente labiale, et cette lame subit ainsi une compression périodique qui engendre un son, renforcé ensuite par le tube.

Pour lancer un son aigu, Tarlisle fsiit pénétrer, en appuyant, ses lèvres dans le bocal et diminue sa capacité. Pour obtenir certains harmoniques graves, il relâche et entr'ouvre les lèvres. Il est même parfois nécessaire de mettre une embouchure plus vaste, car les sons graves correspondent à des boucles de Lootens d'une grande longueur, à des ellipses de grands diamètres.

Flûtes et Fifres. — Le mode de génération du son est ici difficile à préciser, mais M. Guillemin pense que les joueurs soufflent non pas sur le bord du trou mais dans le trou luimême. Il est probable qu'en frappant le fond de l'instrument le jet engendre deux cyclones inégaux, et cette dissymétrie expliquerait pourquoi tous les flûtistes sont loin d'avoir une embouchure également bonne. Ces différences frappantes tiennent à la nature spéciale des cyclones que provoque chaque artiste par son mode personnel d'insufflation.

Flammes chantantes. — Les flammes chantantes que produit un jet d'hydrogène brûlant dans un tube vertical de cristal, doivent leur sonorité à des tourbillons, et l'on détruit cette sonorité en coupant le tourbillon par une toile métallique. Les petites flammes fournies par un vent faible donnent des cyclones très courts, des sons aigus. Pour les longues flammes, le cyclone s'allonge et le son devient plus grave; ces cyclones sont annulaires et semblables aux tourbillons annulaires de la fumée de tabac, le gaz s'élève dans l'axe du tube et revient le long des parois vers la base de la flamme (1).

(1) On peut, sans risquer de se brûler la bouche ou les yeux, cueillir au moyen dMne boucle de Lootens la flamme d^une lampe ou dMne veilleuse brûlant au fond d'un verre cylindrique très profond. Il suffit d'arraser le plan supérieur du verre avec le sommet étendu de la main et de souffler tangentiellement à ce plan horizontal. Le courant horizontal détermine (^aspiration verticale de la flamme qui remonte tout le long de la génératrice intérieure du verre contigue à la main. L'air froid extérieur descend par la génératrice opposée. (Note de H* Parent^),

Instruments a corde. — Les oscillations de la corde produisent les mouvements saccadés du support et ces mouvements sont la cause du son. Dans le piano, le marteau qui est le propulseur déplace la corde qui est le transmetteur, et celleci, par des chocs rythmés, secoue périodiquement la table d'harmonie qui est le corps sonore. Ainsi celui-ci acquiert un mouvement saccadé qui est fort différent du mouvement vibratoire proprement dît, puisque chaque saccade, dans un sens ou dans l'autre, compte pour une vibration complète et non pour une demi- vibration. La corde oscillante du violon soulève et abaisse alternativement les deux pieds du chevalet, comme la corde du piano soulève et abaisse alternativement les deux extrémités de la table d'harmonie ; chacun des pieds du chevalet frappe donc sur la table supérieure et le rythme des deux chocs est réglé par la tension de la corde, par sa longueur et aussi par la position du point d'attaque de l'archet. Le choc du pied gauche produit un déplacement par saccade de la table supérieure, et le choc du pied droit produit, par l'intermédiaire de l'âme, un déplacement par saccade de la table inférieure ou fond, si bien que dans le violon, la table et le fond, qui sont rendus solidaires par lés éclisses, agissent comme les deux extrémités de la. table d'hartnonie du piano.

On dira que les sursauts des deux extrémités de la table d'harmonie du piano sont sensiblement égaux, tandis que dans le violon la table vibre évidemment plus amplement que le fond, puisqu'elle est plus mince et reçoit le choc direct du pied gauche du chevalet, mais il faut penser à un détail de construction.

L'âme est située à neuf lignes de l'axe longitudinal du violon, comme le pied droit du chevalet, et à deux ligne? plus bas que ce pied droit. Or, à neuf lignes de ce même axe, sous le pied gauche du chevalet, existe une sorte de seconde âme qui est non plus transversale mais longitudinale et que Ton appelle barre. Cette barre a dix pouces de long, deux lignes d'épaisseur, quatre lignes de hauteur dans

son centre et va terminer ses deux bouts en mourant sur la table à laquelle elle est collée ; il n'est donc pas impossible qu'à cet endroit renforcé de la table, le pied gauche lui imprime des oscillations de même amplitude que celles qui sont transmises au fond par le pied droit par l'intermédiaire de Pâme.

Et c'est pourquoi la petite masse de plomb qu'on ajoute au chevalet, et qulon appelle sourdine, empêche les cordes d'ébranler la lourde masse du chevalet, et réduisent les amplitudes des oscillations de ses deux pieds, produisant ainsi une profonde modiflcation du son.

Les deux S des violons sont indubitablement des cratères qui lancent un panache vibrant à chaque vibration de la corde dite sonore. A leur tour, ces courants d'air intermittents doivent produire des tourbillonnements dans les couches d'air avoisinantes et ainsi de proche en proche. En conséquence, les masses d'air sonore à une certaine distance décrivent non des oscillations pendulaires mais des courbes formées, ce sont des tourbillons dont il faut étudier la nature pour connaître les phénomènes.

Le bruit du canon qui ébranle si fortement l'air et les poitrines est un phénomène simple dont les tourbillons peuvent être étudiés. Les sons réels naissent certainement d'une suite de bruits semblables bien que plus faibles et surtout moins prolongés (1). Mais le P. Mersenne, ami de Descartes, a bien trouvé jadis la loi des vibrations rapides des cordes sonores, en étudiant les oscillations lentes des grosses cordes non sonores ; cet exemple n'est pas à dédaigner. Et le tym-

(1) Il est difficile de ne pas créer un rapprochement entre ces paquets hétérogènes de vibrations sonores qui constituent le son musical et les paquets de vibrations électriques qui donnent naissance à Ponde hertzienne du télégraphe sans fil. On pourrait également trouver ici Texplication des mistpœ/fers, détonations sourdes perçues dans les plaines et sur le littoral de certaines régions. M. Ernest Van den Broock, qui les a étudiées en Belgique, les attribue à des ondes aériennes dont Tintermittence engendrerait, lorsqu'elle dépasse la fréquence de 40 par seconde, un son grave perceptible à Toreille et semblable au bruit lointain du canon. (Note de H. Parenty).

pan humain et les autres tympans analyseurs de Helmhoitz ne sauraient nettement discerner les harmoniques de ces sons formés de manière si complexe. La propriété de ces membranes est, en effet, de se disposer d'une manière définie non pour un son mais pour tous les harmoniques de ce son, de s'adapter comme le cristallin de l'œil. Et dans cet étal ne nous fait-il pas faussement percevoir des sons accessoires qui n'existent pas.

Ainsi donc, la théorie du D' Guillemin s'applique non seulement à la phonation mais à la formation des sons de tous les instruments à embouchure solide de sifflet, de trompette et de flûte. Au lieu de s'appuyer pour expliquer la voix humaine sur les énormes tensions des anches membraneuses, il fait intervenir les énormes vitesses des tourbillons gazeux, vitesses bien supérieures à celles des cyclones les plus violents de la météorologie.

Cagnard de la Tour a eu à sa disposition un homme affecté d'une fistule à la trachée, il a mesuré l'excès de pression de l'air trachéal sur l'air atmosphérique et l'a trouvé égal à 16*"* d'eau quand le sujet parlait, à 30*" quand il jouait de la clarinette. Or ces pressions se traduisent par des vitesses de 49™ pour l'air expulsé de la glotte, de 68" pour l'air insufflé dans la clarinette. Les ouragans les plus violents n'ont jamais donné de vitesse supérieure à 40"* par seconde.

Mais ces vitesses de 49 et 68 mètres sont fortement dépassées dans les efforts les plus violents de la voix humaine, elles atteignaient 120™ par seconde avec une pression deO™945 d'eau ou 70"™ de mercure quand le sujet jetait un cri d'appel.

Tout le monde sait que les chutes du Niagara produisent un fracas immense et continu jusqu'à 80 kil. et qu'elles font trembler le sol environnant; hommes, barques, chargements de bois, tout ce qu'ont saisi ces rapides est pulvérisé, anéanti dans ce goufre. Ces chutes géantes, dont la hauteur est de 50 mètres, donnent à l'eau du pied une vitesse théorique de 31 mètres par seconde. Pour arriver au vent de 68 mètres qui a^ite l'anche du clarinettiste, il faudrait une chutç dç

232 mètres dans le vide, mais pour arriver aux 120 mètres du cri d'appel, ce n'est pas par cinq, c'est par quinze qu'il faudrait multiplier la hauteur de la cluite du Niagara. A la faveur de ces prestigieuses vitesses, on comprend sans peine qu'un jet d'air entraînant du sable soit doué de propriétés mécaniques si curieuses, et qu'il entame si facilement les corps les plus durs, métaux, verres, pierres, etc., contre lesquels on lo projette.

€ Hirn avait éyalué la vitesse des écoulements aériens, pour de fortes pressions, à des valeurs fantastiques dépassant partois 5 kil. par seconde et devenant même infinies. Fort heureusement, Hugoniot puis H. Parenty ont réduit ces envolées cosmiques à des dimensions plus terrestres, et ce dernier conclut (1) à la confirmation de ses c précédentes prévisions sur l'établissement, dans le débit limite, d'un régime uniforme à la vitesse du son >, vitesse qu'il évalue pour l'air à 313 mètres à une température voisine de— 450 > (2).

Hauteur et Timbre. — Le son de la voix peut se comparer à celui d'une trompette complexe dans laquelle les ventricules de Morgagny et les cordes vocales remplaceraient le bocal de l'embouchure et les lèvres du joueur. La hauteur du son proportionnelle au nombre de tours de l'anneau tourbillon et, par suite, directement proportionnelle à la vitesse du vent, inversement proportionnelle à la longueur de la boucle de Lootens, peut être modifiée par la dilatation des ventricules, la résonnance réflexe des cordes vocales, l'humectation des parois. Les lèvres du joueur de piston, comme les cordes vocales, sont des anches membraneuses et en présentent le caraclère et la résonnance, ces cordes sont noyées dans un milieu aérien qui s'écoule par saccades avec une énorme vitesse, c'est-à-dire qui vibre avec une furieuse énergie ; or, elles ne sont pas assez rigides pour résister aux

(1] C. R. de VAc, des Sciences, des 12 juillet 1886 et 22 janvier 1894. (2) Page 114 de la première édition du livre de M. Guillemin.

secousses vigoureuses et périodiques que leur assène le cyclone venlriculaire qui les ébranle et le flot impétueux qui les baigne, elles doivent donc s'agiter et vibrer comme ce milieu lui-même, et il n'est pas étonnant que l'on ait pu mettre en évidence wr chacune d'elles une ligne nodale parallèle à la fente gloltique et voisine de cette fente.

Le cyclone arrose et nettoie les ventricules, en chasse les mucosités, n'est-ce pas là le but des hem hem ! préliminaires qu'on a l'habitude de pousser lorsqu'on se prépare à parler ou à chanter ? Les cordes vocales supérieures, verticales et toujours lubréfiées sur leur tranche pendante, sont aptes à entamer le son, et elles jouent d'ailleurs un rôle secondaire mais important dans l'émission des sons ventriculadres. Elles interviennent dans le timbre et dans l'intensité. C'est par elles qu'on peut expliquer très simplement les sons de sifflets que rendent certains gosiers.

Je citerai parmi les éléments du timbre les résonnances des cavités pharyngiennes et buccales formant pour ainsi dire le tuyau, la trompette, dont les ventricules de Morgagny constituent l'embouchure, enfin les anticyclones qui se produisent à la sortie du jet gazeux et qui en renforcent la sonorité. Il résulte des belles expériences de M. Chauveau que le mouvement tourbillonnaire ou anticyclonal est seul susceptible de rendre des sons. Le courant continu rectiligne d'un gaz est absolument muet. C'est un anticyclone qui détermine le sifflement buccal.

Lorsque le courant d'air est aphone au sortir du larynx, il produit dans la bouche les bruits de chuchotement ou de sifflement que nous connaissons et, pour cela, sa vitesse n'a nul besoin d'être énorme, elle peut être inférieure à 2 mètres, ce qui correspond à une pression théorique de un quart de millimètre d'eau. Quant aux vitesses de 4 mètres, elles donnent un écoulement très fortement soufflant dans toute la longueur du tube qui, dans lès expériences de M. Chauveau, a atteint 30 mètres.

Si les choses se passent ainsi lorsque le courant initial

ou excitateur est aphone, il ne nous semble pas possible de lui contester, lorsqu'il est déjà sonore, la faculté d'engendrer aussi des sons dans les cavités qu'il rencontre sur sa route. Lorsque le vent siffle à travers les branches d'un arbre, il ne perd pas la faculté de siffler parce qu'un oiseau chante, parce qu'un enfant crie dans le voisinage et fait vibrer préalablement le courant d'air avant qu'il rencontre les branches de l'arbre.

Nous devons donc adtaetlre que les nombreuses cavités qui surmontent le larynx continueront à engendrer des sons propres, lorsque le courant d'air leur arrivera déjà sonore à sa sortie des ventricules de Morgagni, et les nouveaux sons qui se superposent ainsi au son ventriculaire n'auront avec lui aucune relation obligatoire quant à leur hauteur ; îTs ne seront nullement tenus d'être ses harmoniques ou ses sons harmoniques, ils pourront être absolument quelconques, ou plus graves ou plus aigus ; et ils seroni ordinairement plus aigus, vu la hauteur des sons de chuchotement et de sifflement dont nous avons parlé.

Le corps sonore virtuel. — La localisation du son dans l'anticyclone qui se produit dans les pavillons des instruments et de la voix humaine, l'incurvation concave ou convexe des surfaces d'ondes émises dans ces instruments donnent lieu à un corps sonore virtuel placé en avant ou en arrière, et défini par la convergence des rayons sonores.

Ces corps sonores sont en prison dans le basson caverneux, ils sont à l'aise dans le pavillon des trompettes éclatantes, et Gluck a pu réemprisonner et rendre caverneux les sons de deux cors en abouchant leurs pavillons l'un contre l'autre.

La position de ce corps sonore virtuel dans l'instrument n'est pas fixe, et il appartient au joueur habile de le déplacer en modifiant les courants de l'anticyclone et de produire ainsi des sons plus voilé^ ou plus clairs, plus doux ou plus éclatants.

C'est l'image affaiblie de ce qui se passe dans l'appareil

vocal humain. La voix engendrée dans les ventricules de Morgagny par les cyclones de Loolens, crée, sous l'épiglolle el dans le pharynx, des ondes sonores éminemment variables avec la forme de ces parties. Suivant que ces ondes pharyngiennes sont plus ou moins convexes ou concaves, le corps sonore virtuel, situé à leur centre de courbure, est localisé en des endroits divers ; il sera au sommet de la tête si l'onde est concave, il sera au fond de la gorge si Tonde est convexe, il descendra jusqu'au fond des bottés si Tonde est très peu convexe et se rapproche de Tonde plane.

Mais, à leur tour, en arrivant à la biffurcation nasobuccale, ces ondes vont se transformer encore. Laissons de côté les cornets du nez et ne nous occupons que de la bouche. Il est visible que cette cavité agit comme pavillon, et tout changement de forme de ce pavillon créera des ondes sonores spéciales dont la courbure sera caractérisée au sortir des lèvres. En remontant au corps sonore virtuel, situé au centre de courbure de ces ondes, on le trouvera dans différentes parties de la tète, soit même dans la nuque; et s'il se découvre au-dessus de la voûte palatine il y aura réverbération du son.

En particulier, si la bouche est largement ouverte comme le pavillon des cors, le corps solide virtuel sera situé dans la bouche même, d'où cette expression que Ton chante duns le masque , si Tonde sortante est plane on pourra dire que la voix porte, c'est-à-dire se fait entendre au loin, mais si elle est convexe, on chantera de la gorge, ou la voix sera mal placée, etc.

Enfin, quand on voit les modifications de la forme du larynx ou de la bouche amener de si forts déplacements du corps sonore virtuel, le seul qu'on entende, retenir ce corps vers l'orifice buccal, le faire passer en avant ou en arrière, le rejeter à droite ou à gauche, le localiser dans la tête ou dans le ventre, ne semble-t-il pas tout indiqué de chercher dans ces faits l'explication des bizarreries vocales qui nous étonnent dans les ventriloques.

Celte remarquable conception du corps sonore virtuel est

la conséquence et pour ainsi dire l'application d'un fait que je mettais en lumière en 1891 et qui concerne la forme de Tonde dessinée au sein du cyclone formant le jet gazeux de divers orifices placés sur une chaudière en pression, onde qui prend à la limite la vitesse du son correspondant à sa température, et doit ainsi être comparée aux ondes sonores. < J'admets, disais-je, que la convergence des masses 3> gazeuses vers un point unique y détermine sinon une

> variation d'énergie du moins une transformation de la

> vitesse en calorique permanent. Si ce point, dans les ori-

> fices conlraclés, se place à l'amont du col, la masse D stagnante amont s'échauffe, l'onde placée à la tranche de

> l'orifice peut alors supporter sans se régulariser* (sans se 3> rompre), une plus basse pression; si dans les orifices conj> vergents il se produite l'aval, le gaz franchit l'orifice avec 9 toute son énergie (1).

* Les éléments de cette onde, placée à la tranche des ori- 3> fices de toutes natures, prennent d'ailleurs normalement à

> sa surface une vitesse qui à sa limite, au moment de la régu-

> larisation, devient égale à la vitesse de la propagation des

> ondes sonores dans le fluide à la température lY qu'il pos-

> sède alors, ce qui justifie Texislence d*un centre de corn-

> pression spécial à chaque orifice. Ce centre est placé au

> sommet de l'orifice conique de 13° ; l'onde de surface ï m = 1,0373 est sphérique et concave, cette forme, rigou- » reusement sphérique, paraît être particulière à celte ou-

> verture spéciale de 13°. Le centre est rejeté à l'infini pour » l'orifice adiabalique, l'onde de surface m = 1 est alors

> plane. Enfin, il part de l'infini amont pour les orifices conp tractés. Tonde de surface m < 1 est alors convexe. > (Voir fig. 4, page 112) (2).

Pour changer la courbure d'une onde sonore, il suffit de

(t) H. Parcnly, C. iî. Ae, des Sciences, 7 décembre, 1891, t. CXIIÏ, p. 790.

(2) H. Parenly, C. R. Ac, des Sciences, t. CXVII, p. 160.

transformer roriflce de coeJficient m > 1, cônes convergents compris entre les angles 0° et 26^ et doubles cônes convergents divergents, en un orifice de coefficient m < 1, orifices percés dans une mince paroi, et c'est précisément ce que l'on fait en acoustique au moyen des sourdines, ainsi que le constate le D' Guillemin : c Mais parfois dans les grands pa-

> villons évasés on introduit des sourdines ; elles consistent !► essentiellement en des écrans circulaires percés d'un trou

> central, qui s'adaptent à peu près contre le cône intérieur. 1 Le corps sonore est alors relégué derrière l'écran, -cl sa 1 sonorité se trouve grandement diminuée et assourdie. >

El c'est, à mon avis, par un artifice du même genre que l'orchestre de Bayreulh est recouvert d'une voûte présentant à sa clef une ouverture de quelques pieds seulement. Cet orifice a pour effet de créer le corps virtuel sonore du docteur Guillemin en un point déterminé où se condense et prend naissance le tourbillon harmonieux de l'orchestre caché.

On pourrait multiplier ces points de contact entre les tourbillons qui engendrent les sons et les tourbillons qui constituent les débits. Les uns et les autres ne difi'èrenl que par une intermittence plus ou moins périodique. El c'est la gloire de M. Guillemin d'avoir considéré, pour la première fois, les sons à ce point de vue dynamique, d'avoir compris qu'ils étaient dus, comme le prétendait Descaries, à des inouvements tourbillonnaires qu'il faut s'efl'orcer de décomposer en leurs éléments et étudier à l'état de très petits mouvements, de minuscules tourbillons engendrés par les éléments générateurs des sons : vibrations ou saccades, dans l'air atmosphérique qui les reçoit et les compose.

:§xv

Ondes sonores et tourbillons résonnants

L'établissement de plages périodiquement alternées de compression et de dilatation ne suffit donc pas à rendre

sonore les nappes continues d'un tourbillon aérien. Le corps gazeux mobile ainsi constitué occupe en effet un emplacement invariable dans un milieu immobile^ incapable dès lors d'agiter notre oreille.

Nous avons démontré que la limitation de la vitesse des jets gazeux à la vitesse de la propagation des ondes sonores de même température, avait eu pour effet de transformer une partie de leur mouvement de transport en agitation, de leur énergie cinétique en énergie vibratoire, et de créer ainsi, dans Taxe des orifices, un collier visible de concamérations équidislantes de profil invariable, et que le D' R. Emden compare par le calcul à une onde plane stationnaire sonore de même période (fig. 19, p. 129).

Une telle onde peut, en vérité, posséder l'énergie vibratoire correspondant à la portion disparue de l'énergie cinétique du gaz qui s'écoule, mais elle est parfaitement muette; et ce n'est pas, ainsi que le soutient cet auteur, parce que le nombre de 30 mille à 3 millions de concamérations axiales observées par lui sur une longueur égale aux 300 mètres de la vitesse du son dans l'air, dépasse le nombre de 25 mille vibrations limitant la hauteur des sons perceptibles. En portant leur intervalles A au delà de 10 "'Z'" par une augmentation convenable du diamètre de l'orifice ou de la pression initiale, on en pourra réduire à volonté le nombre, mais on n'arrivera jamais à faire parler une onde stationnai/re, dont le volume et la superficie demeurent invariables, et dont la matière ne saurait dès lors communiquer aucune de ses vibrations internes au milieu ambiant, puis à notre oreille.

Toutefois une masse gazeuse peut emprunter à l'oscillation d'une autre masse gazeuse ou d'un corps solide rencontrés sur son passage, ce tremblement, ce toîir et retour caractéristique du son cartésien, et l'emporter dans son mouvement varié, de quelque nature qu'il soit. Ainsi la couche aérienne condensée à la pointe d'un obus animé d'une vitesse supérieure à la vitesse du son, vient porter à l'oreille d'un observateur placé au but, et quelques secondes avant l'habituelle

propagation atmosphérique du son, les bruits violents de la décharge qu'elle a perçus, dont elle s'est imprégnée pour ainsi dire à la sortie du canon (1). Ainsi la brise murmurait, sur l! le passage d'un roi Phrygien, le secret qu'elle avait au loin

surpris dans les roseaux d'un marécage :

Midas, le roi Midas a des oreilles d'âne.

Si de plus la masse sonore affecte en son mouvement tourbillonnaire une des formes régulièrement variées de cette étude, le tremblement, la vibration initiale, pourra, suivant le degré de concordance des périodes, renforcer ou combattre les concamérations constitutives du courant stalionnaire. Ce courant, muet par lui-même, deviendra ainsi pour de certains sons d'une hauteur déterminée, et par une variation rythmée de ses dimensions dans l'espace ambiant, un résonateur de puissance proportionnée à son mouvement et à sa masse.

Et nous verrons aussi de semblables cyclones résonateurs, des rayom animés de bien plus grandes vitesses que les jets limites, transporter, renforcer ou éteindre ces mouvements rapides de la matière des cieiix que nous appelons électricité, chaleur, actinisme et lumière.