TIMBRES DE LA SIRÈNE

très hautes dans le voisinage de ut. s'explique par cette circonstance que le son propre le plus grave de la masse d'air de la caisse du violon est précisément l 'ut.. Les notes plus élevées m'ont fourni les mêmes résultats qu'avec le stéthoscope, c'est-à-dire que la. et si. accusaient des vibrations bien plus intenses quemi-, fa-, so/3, et que les notes plus aiguës ut%, rc\, mii} etc., de sorte que le deuxième son propre de la masse d'air du violon, ou plutôt du système entier qu'il constitue, semble tomber dans la région voisine de la. et siz.

En ce qui concerne le timbre, nous n'avons pu , dans ce cas, que rendre sensible à l'œil le passage de la figure optique de l'octave dans celle du son simple, mais la disparition successive des harmoniques supérieurs d'un timbre musical, quand on élève de plus en plus la note fondamentale, peut se démontrer beaucoup mieux à l'aide de la sirène. A cet effet, je reçois le courant d'air au-dessus du disque mobile dans une rainure circulaire qui s'élargit en un petit tube et recouvre exactement une partie des trous, puis je fais réagir ce courant sur la flamme, tandis qu'en forçant la pression, je fais croître la vitesse de rotation du disque de son minimum à son maximum. On voit alors les sons les plus graves produire dans le miroir des groupes de flammes nombreuses, mais diffuses, qui, vers le milieu de la gamme d'ut^ se dessinent plus vigoureusement et figurent de longues ondulations dentelées, à 5 sommets d'abord, puis vers utt et réit à 4 seulement. Ce nombre n'est plus que de 3 vers sol^ et Z«2 ; s'abaisse à 2 pour utz etr<?3; et enfin, au las, toute trace de l'octave disparaît du timbre; ensuite, les notes les plus élevées ne donnent plus que des images simples.

Les résultats changent très notablement lorsqu'on fixe une caisse de résonance au-dessus du disque percé de trous. Le son propre à cette caisse renforce d'abord les harmoniques supérieurs du timbre, puis les graves et, enfin, le son fondamental lui-même; et, par suite, les groupes de flammes, au lieu de se simplifier successivement et avec une régularité parfaite à mesure que le ton s'élève, montrent des changements de forme qui apparaissent assez brusquement pour s'évanouir de même. Ainsi, le timbre d'une sirène dont le disque était surmonté d'une caisse de résonance ayant le son propre utk, après avoir, pour une vitesse de rotation assez faible, donné lieu d'abord à quelques images complexes, mais diffuses, produisit nettement, une fois arrivé au

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son propre ut^ une grande flamme correspondant au son fondamental et ayant quatre dentelures dues à la coïncidence du quatrième son partiel avec le son propre de la caisse. En faisant tourner le disque encore plus vite, on voyait cette image se réduire successivement jusqu'au fa3 à une flamme très simple, ce qui accusait nécessairement l'absence du son partiel 3 dans le son de cette sirène. A peine avait-on dépassé le fa.z, qu'il appa-

Fig. 26. Sons de sirène de différente hauteur, passant par la même boîte de résonance, représentés par des flammes manométriques.

raissait un groupe composé d'une flamme très petite, mais d'une netteté parfaite, située entre deux grandes; cette petite, grandissant toujours, finissait vers ut- par atteindre la hauteur des autres : nouvelle preuve que la caisse de résonance était à l'unisson du deuxième harmonique du timbre de la sirène.

Au-dessus de utz, la flamme la plus petite s'approchait de plus en plus de la plus grande et finissait par disparaître dans celle-ci

vers la3. Les notes plus aiguës ne montraient plus alors que des successions de flammes simples.

Pour faire agir très fortement le son sur la capsule, j'avais adapté un tube sur la boîte de résonance, et j'en avais mis l'intérieur en communication directe avec l'appareil à flammes.

Ces expériences où les impulsions de la sirène ne peuvent se répandre dans l'atmosphère qu'après avoir traversé un résonateur qui reste invariable pour toutes les notes fondamentales du timbre, représentent exactement ce qui se passe dans la formation des voyelles ; on sait en effet que la masse d'air renfermée dans la cavité buccale résonne toujours àl'unisson d'une mêmenotequand on parle ou qu'on chante la même voyelle sur différentes notes, et qu'ainsi la bouche doit réagir sur les ondes sonores qui ont pris naissance dans le larynx, exactement comme la boîte de résonance réagit sur les impulsions de l'air qui s'échappe de la sirène. Toutefois la série des images dues à une même voyelle chantée sur toutes les notes de deux octaves ne subit pas les brusques transformations auxquelles on pourrait s'attendre à priori.

Pour produire les images des voyelles, je les chante dans une embouchure en forme d'entonnoir, reliée par un tube de caoutchouc à l'espace vide qui se trouve en avant de la membrane, et le son arrive ainsi très intense jusqu'à la capsule (fig. 25).

J'avais dessiné et fait peindre, dès 1867, les images que j'avais obtenues en chantant les voyelles OU, 0, A, E, I, sur les notes des deux gammes de utl à ut.. Yoici comment j'opérais : pour m'assurer qu'en passant d'un ton à unautre je n'altérais pas la voyelle, je commençais par vérifier avec un diapason le son propre de la cavité buccale; un peintre dessinait la figure des flammes pendant que je chantais dans l'appareil. Je la dessinais de mon côté, et, si nos deux épreuves correspondaient, je les tenais pour bonnes à servir de modèles, sinon je recommençais l'expérience jusqu'à réussite complète. Aucune des reproductions n'a été discutée ou corrigée après coup, car je m'attachais avant tout à ne dessiner d'abord que des images de la plus scrupuleuse exactitude.

Malheureusement les cinq tableaux peints qui représentaient les images ne purent, faute d'être prêts, figurer à l'Exposition universelle; cependant je les ai présentés au Congrès des savants, qui eut lieu à Dresde en 1868, et des spécimens isolés ont été insérés dans plusieurs traités de physique depuis 1867. Si j'en ai retardé jusqu'à ce moment la publication complète, c'était pour

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les soumettre à une revision sévère; mais l'état de mon larynx, qui m'interdit désormais de pareilles fatigues, m'en a encore empêché. Aujourd'hui, ne pouvant guère espérer d'amélioration, j'ai vérifié l'exactitude des images comme je le pouvais, et si les dessins que je publie ne sont pas la perfection même, du moins c'est ce que j'ai pu faire de mieux. Il est beaucoup plus difficile qu'on ne pourrait le croire, de dessiner ces groupes, surtout ceux de grande dimension pour les sons graves ; cela tient tant à l'instabilité de l'image qu'à la position relative des dentelures qui, au lieu de se suivre se trouvent souvent en partie les unes sous les autres, comme s'il y avait là des groupes différents se pénétrant ou partiellement superposés. Or, ces flammes, qui se projettent en quelque sorte sur un fond formé aussi de flammes, échappent aisément au regard, surtout si celles du fond ne sont pas assez hautes et celles du devant assez basses pour que les dentelures de cellesci se détachent nettement sur la partie inférieure et bleue de celleslà. Il est vrai que, par une rotation plus rapide du miroir, on peut isoler toutes les dentelures, mais alors le groupe, en raison de sa longueur et de la grande inclinaison des flammes, devient difficile à observer.

Malgré les imperfections de détail de ces dessins, ils n'en sont pas moins, dans leurs traits généraux, la représentation très fidèle des images obtenues.

Ainsi, par exemple, si l'image de la voyelle A chantée sur la note utl donne lieu à un groupe où une flamme très élevée et lumineuse ressort à côté d'une autre un peu moins haute et très bleue et où ces deux flammes sont suivies d'une sorte de monticule formé par une série de sommets très régulièrement dentelés, il se peut que ce monticule se compose en réalité de 9 sommets, tandis que la figure n'en porte que 8, car il m'a semblé que ce chiffre de 8 était dépassé à certains jours où je pouvais émettre cette note trèsgrave avec plus de force et de pureté que d'habitude ; mais cela n'altère en rien le caractère du groupe entier, qu'il est impossible de confondre avec ceux des voyelles OU, 0, E, I, chantées sur la même note. Ces images me paraissent donc offrir l'exactitude nécessaire pour représenter aussi bien les nuances si diverses du timbre des cinq voyelles chantées sur la môme note que la transformation des images de la même voyelle lorsqu'on la chante en passant d'une note à l'autre; or c'est là le point important, et c'est probablement tout ce que l'appareil peut donner avec certitude, car en

raison de sa sensibilité même, on ne doit pas compter sur une précision absolue.

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Fig. 27. Voyelles chantées sur diiïérenles notes, représentées par des flammes manométnques.

En effet, onvoitdéjà se produire des variations de détail importantes, non seulement lorsque des voix différentes chantent sur la même note une même voyelle, mais encore lorsque la même voix

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émet cette voyelle et cette note avec des intensités variables. Un faible changement dans la voix entraîne également une modifica* tion notable des images; ainsi par exemple, ai-je la gorge fatiguée, l'OU que je chante sur wms se réduit à l'ensemble d'une petite flamme et de deux larges flammes plus hautes, ces dernières remplaçant les quatre flammes accouplées deux à deux qui se voient dans la figure, des changemeuts du même genre se laissent aussi observer dans les groupes de flammes de tous les autres sons.

Pour voir d'abord quelle influence les notes fixes de la cavité buccale pouvaient exercer sur les images de flammes, je vais indiquer dans un tableau d'ensemble , pour chacune des voyelles chantées sur toutes les notes des deux octaves de utt à ut., de quel harmonique supérieur le ton caractéristique qui lui correspond se rapproche et combien de vibrations l'en séparent.

Pour les voyelles 0, A, E, j'adopte les tons caractéristiques si\;s, sib», si h 5, donnés par M. Helmholtz; pour OU et I. au contraire, j'ai trouvé des résultats en désaccord avec les premières déterminations de M. Donders et de M. Helmholtz, à savoir sib5 etsfj?6, de sorte que les cinq voyelles principales diffèrent toujours l'une de l'autre d'une octave , et que le ton caractéristique de la voyelle la plus grave, c'est-à-dire de FOU, coïncide avec la note la plus grave que la bouche puisse encore sensiblementrenforcerpar résonance.

On n'a pas besoin pour ces sons de déterminer le nombre des vibrations avec une précision absolue ; ainsi, quand je trouve que pour la voyelle OU le renforcement maximum par la bouche a lieu entre 440 et 460 vibrations, je puis évidemment adopter aussibien 448 que 450 vibrations comme représentant la note caractéristique de l'OU. Je fais cette remarque à dessein parce que, dans une communication faite à l'Académie des sciences de Paris (25 avril 1870) qui avait trait à la nouvelle détermination des notes caractéristiques de l'OU et del'I, citée plus haut, j'ai admis en nombres ronds pour OU, 0, A, E, I, les chiffres 450, 900, 1800, 3600, 7200, tandis que partout ailleurs, et dans le tableau suivant, j'emploie les nombres suivants tout aussi justes, 448, 896, 1792, 3584, 7168 : les premiers sont plus faciles à retenir, il est vrai, mais ne répondent exactement à aucune note usitée ; les derniers au contraire représentent le 7mc ton partiel des notes ut-u utu utt, nts, vt^, (wk = 512v. s.).

Dans les tableaux qui suivent, la première colonne renferme la note sur laquelle la voyelle est chantée; les autres colonnes renferment les numéros d'ordre et la désignation des deux tons partiels de cette note entre lesquels tombe la note caractéristique de la voyelle, ainsi que les écarts, indiquant de combien de vibrations cette note est plus grave ( — ) que l'un des deux harmoniques, et plus aiguë (-f-) que l'autre.

Voyelle OU (448 V.

NOTE CHANTÉE