ANCHES MEMBRANEUSES

tion devient plus forte et aussi longtemps que subsiste le système des trois nodules A, B, 0. Lorsque la traction est suffisante, les deux nodales extrêmes A et 0 disparaissent, la nodale intermédiaire subsiste seule, et l'on observe une cbute brusque de la bauteur du son. Pour une traction convenable, etd'ailleursintermédiaire entre

Fig. 156 — Aspect présenté, dans un plan perpendiculaire au bord libre, par une membrane

carrée en vibration.

celles qui correspondent au système des trois nodales et à la nodale unique, les deux nodales A et 0 deviennent diffuses, mal accu sées; alors le son est ronflant, bilonal, c'est-à-dire constitué par l'émission simultanée des deux sons correspondant à cbacun des systèmes de nodales qui, à ce moment, coexistent en quelque sorte à la surface de la membrane.

Ajoutons que la subdivision delà membrane en quatre segments se maintient lorsqu'on fait varier la traction parallèlement au bord Yibrant.et même lorsque cette traction est exercée seulement dans le voisinage de ce bord.

Les lignes nodales dont il vient d'être parlé sont d'ail leurs dues à des causes diverses qu'il importe de déterminer; on aiTive à cette détermination par les expériences suivantes.

1°. La membrane étant en place et la soufflerie au repos, on soulève avec une pointe le bord libre, puis on laisse brusquement retomber ce bord. La membrane effectue, dans ces conditions, ■quelques vibrations assez nombreuses et d'amplitude assez grande pour que l'on aperçoive nettement la formation d'une ligne nodale dont la position coïncide avec celle de la nodale B (Qg. 156). La nodale ainsi observée résulte évidemment de l'interférence des codes directes et réfléchies qui se propagent le long de la surface de la membrane et se réflécbissent sur le bord fixe D, opposé au bord libre 0. Telle est aussi la cause de la formation de la nodale B lorsque la membrane est en vibration.

2°. On éloigne légèrement le bord libre de la membrane du bord correspondant parallèle de la caisse, de telle sorte que la membrane n'entre pas en \'ibration sous l'action de l'air de la soufflerie.

Si l'on lance alors le courant d'air puis que l'on soulève, comme précédemment, le bord libre de la membrane, on voit, au moment du soulèvement, toute la région postérieure de la membrane s'abaisser, la ligne de séparation des régions de soulèvement et d'abaissèment coïncidant d'ailleurs avec la ligne A de la membrane en vibration. De même, au moment où le bord libre revient à sa position première, la région postérieure, qui s'était affaissée tantôt, se soulève. Ces phénomènes sont évidemment dus aux variations de pression qui surviennent dans l'intérieur de la caisse lorsqu'oa augmente ou que l'on diminue l'orifice de sortie de l'air. Or, ces variations de grandeur de l'orifice se produisant lorsque la membrane est en vibration, les mêmes phénomènes d'abaissement et de soulèvement des deux régions antérieure et postérieure doivent nécessairement exister aussi; telle est donc la cause de la formation la ligne A, qui n'est pas, on le voit, une nodale à proprement parler et que l'on pourrait appeler plus exactement une ligne d'inflexion.

Il importe de remarquer, pour légitimer cette conclusion, que les sons pour lesquels les phénomènes précédents ont été observés étaient toujours plus graves que ceux de l'octave 5; les longueurs d'onde de ces sons étaient donc toujours très supérieures aux dimensions des caisses qui supportent les membranes, de telle sorte que toute la masse d'air contenue dans ces caisses pouvait être regardée comme étant à chaque instant dans le même état de condensation ou de dilatation.

Nous aurons plus loin à invoquer la cause de la formation delà ligne d'inflexion A, lorsque nous nous proposerons de déterminer le mécanisme de la formation de la voix de poitrine et de la voix de fausset.

3°. La formation de la ligne 0 est due à une cause différente des précédentes. Pour s'en assurer et pour trouver cette cause, il suffit de recouvrir la partie médiane de la membrane au moyen, d'un corps rigide MN (fig. 157) disposé parallèlement au bord vibrant. Les seules parties de la membrane qui peuvent dès lors entrer en vibration sont la région antérieure OM et la région poslérieure ND; en déplaçant la plaque MN à droite et à gauche, on

ANCHES MEMBRANEUSES. 373 . ^'nillpnrs faire que OM soit inférieur, égal ou supérieur à ND. ''tit^ZT^^^^^^ P-ties OM et ND peuvent

Fi.^. 157. - Membrane carrée eu vibration, la partie médiane étant recouverte par une

plaque rigide MN.

Vibrer synchrouiquemeat, même lorsqu'elles sont très inégales. Quant à la hauteur commune des deux sons rendus, elle est réglée tantôt par les dimensions de la région antérieure OM, tantôt par celles de la région postérieure ND. En déplaçant, en effet, la plaque rigide MN vers 0, la hauteur du son, qui s'élève d'abord, finit par baisser progressivement et l'oreille rapporte alors sans hésitation l'origine du son à la région postérieure ND ; a ce moment, si l'on déplace la plaque MN vers D, la hauteur du son croit de nouveau au début, puis diminue au moment où elle est réglée de nouveau parles dimensions delà partie antérieure OM.

Enfin si les deux parties libres OM, ND sont trop inégales pour pouvoir effectuer des vibrations synchrones, la membrane reste silencieuse bien qu'elle continue à être soumise à l'action de la soufflerie; mais si l'on recouvre alors la région postérieure avec un corps rigide, la partie antérieure de la membrane, restée seule libre, vibre de nouveau énergiquement.

Donc, deux parties, même inégales, d'une même anche membraneuse peuvent vibrer synchroniquement ; mais si l'inégalité est trop grande, le synchronisme des vibrations n'étant plus possible, l'anche cesse de chanter.

Or, sur la membrane en vibration de la figure 156, la région postérieure BD a des dimensions très supérieures à celles des parties antérieures OA, AB, avec lesquelles elle doit vibrer synchroniquement. Cette région BD se subdivise alors spontanément, par la formation d'une ligne G d'amplitude minima de vibration, en deux parties BO, CD, qui, grâce à leur plus faible étendue, peuvent vibrer à l'unisson des parties OA et AB.

Cette manière de voir est d'ailleurs confirmée par ce fait auVn recouvrant, avec une plaque rigiJe, larégion postérieurede la mem brane de la figure m on obtient une remarquable augmentation de 1 intensité du son rendu. On supprime ainsi, en effet udp parue de membrane qui ne peut que difficilement vibrer, môme nar une subdivision spontanée, à l'unisson des parties antérieures

Des phénomènes analogues aux précédents s'observent égale ment sur un tube en caoutchouc que l'on réunit à la soufflerie et dont on saisit entre des pinces les extrémités d'un même diamètre du bord libre, de manière à déterminer un orifice linéaire pour la sortie de l'air. Lorsque le tube est soumis à une faible traction dans le sens de son axe et que le son rendu est peu intense, il suffit de fixer légèrement un point convenable du tube, avec la pointe d un crayon par exemple, pour obtenir une augmentation très considérable de l'intensité sonore.

196. Rôle du muscle thyro-aryténoïdien interne - Les expériences précédentes donnent des indications sur le rôle probablement complexe, du thyro-aryténoïdien interne

Remarquons d'abord que la partie des cordes vocales dont les vibrations sont assez amples pour déterminer des variations notables de 1 orifice glottique est la partie la plus interne, c'est-à-dire le bord libre. C'est la seule, en effet, que l'on voie nettement vibrer a 1 examen laryngoscopique sur le vivant, ou directement sur des larynx de cadavres montés sur une soufflerie.

Ce n'est pas à dire toutefois que le thyro-aryténoïdien interne, les arytenoïdes et même les autres cartilages du larynx ne participent dans une certaine mesure aux vibrations des cordes vocales proprement dites. L'immobilité absolue de ces diverses parties ne serait pas, en effet, admissible ; mais elles participent au mouvement comme la lame de caoutchouc de l'expérience rapportée au § 1J4 participe aux vibrations du diapason, sans régler leur durée ou comme un poids posé sur la partie médiane de la membrane de la figure 1^6 participe aux vibrations de cette membrane, dont la durée de vibration continue à être réglée surtout par la longueur de la partie vibrante. °

D'ailleurs le thyro-aryténoïdien interne, par sa forme même, oflre SI peu de prise au courant d'air expiré qu'on aurait de la peine a comprendre que ce muscle puisse être la partie vibrante

HOLE DU «DSOLE TIIYRO-AKVTÉNOÏDIEN. 375

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ee la section de ce • P^/ ,^ j,„, voisi m,ge de l'insercordes vocales, est » « f ^ sensiblement circulaire vers le ttoa lUvrouhenne ^' " \ 'jj tellement offrir prise

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I I^ son Mais cette subdivision entraine, très souvent au moins, : S™t considérable de l'intensité les^^^^^^^ sons indiquées plus haut. Au contraire, grâce ^^^^J ° ^^^^^^ ^

dien interne, toute la partie de ' /^^^de ch u^^^

bord supérieur du cricoïde et le voisinage du ^or^ Jbre de ct^acune des cordes vocales, est en quelque sorte supprimée ce qui sup prime du même coup la nécessité de la subdivision et augmente

l'intensité du son émis. ripcthvro-

Le même rôle est aussi dévolu d'ailleurs P^^^^f^, aryténoïdiens externes et des crico-aryténoldiens latéraux qm sont en contact avec la muqueuse du larynx au niveau de la région sous-glottique. Ces divers muscles ^^Pf point de vue spécial qui nous occupe, le pro ongement, jusque dans le voisinage du bord libre des cordes vocales, des parois rigi-

^'^^ ACOUSTIQUE, des constituées par les amieaux cartilagineux de la track^e • il« jouent le même rôle que des plaques rigides que l'on appliquera immédiatement au-dessous des bords libres, sur le tube de ctout chouc dont il a été parlé plus haut et qui provoquent une au. rd'éraon"re°''^'' l'intensité du son émis, ainsi que l'expérieu$

Il résulte de là que, considéré au point de vue de l'émission des sons, le larynx peut être défini : un tube à parois flexibles et élastiques, parois qui se rapprochent, à un certain niveau d manière a former la glotte, et qui, au-dessous de ce niveau, 'son doublées par une enveloppe que l'on peut regarder comme rigide dans toutes ses parties, quoique constituée par des corps de nature différente, cartilages et muscles.

Le rôle que nous venons d'assigner au muscle tbyro-arYténoïdien interne n'est d'ailleurs pas le seul que ce muscle soit appelé a jouer; c est ainsi qu'il contribue à réaliser l'équilibre des arvténoides sur les facettes articulaires du cricoïde, et qu'il joue très probablement, comme nous le diroris plus loin, un rôle important dans la production des voix de poitrine et de fausset

197. Hauteur des sons laryngiens. - Nous avons dit plus haut que les cordes vocales pouvaient être soumises à des tensions variables, surtout par la contraction du crico-thyroïdien. Ce fait déduit de l'étude anatomique de ce muscle, est mis hors de dou^B par 1 expérience suivante de Longet. A la suite de la section des ramuscules nerveux qui se rendent au crico-thyroïdien d'un chien es aboiements de celui-ci sont rauques et émis sur un ton de hauteur invariable. Si l'on vient alors à rapprocher, avec une pince, es deux cartilages cricoïde et thyroïde, comme le ferait la contraction, devenue impossible, du crico-thyroïdien, la hauteur des aboiements s élève.

La contraction de certains muscles du larynx n'est d'ailleurs pas la seule cause qui puisse influer sur la tension des cordes vocales. En effet a pression de l'air dans la région sous-glottique, au moment de 1 émission d'un son, tend à accroître les dimensions intérieures du larynx et à soulever les cordes vocales, toutes causes qui tendent à augmentera tension de celles-ci. L'effet de ces causes secondaires, effet d'autant plus considérable que l'air pulmonaire est chassé avec plus de force et que par suite l'intensité du

ÉTENDUE DES SONS LARYNGIENS. 377 est plus grande, ne peut être évalué sur le vivant. Mais on :r:^e.;^t .outrer l'existence du su^roU de .ns.^ aux

,,„ses ci-dessus en répétant les expériences de MuUer sur des ZI de cadavre montés sur une soufflerie. On constate ainsi 'j" . .4^. ««nrioa tonoinn rpaliséfi an moyen

'aTpour une môme ïensTou des cordes, tension réalisée au moyen de poids, la hauteur du son s'élève à mesure que l'on souffle

nlus fortement. . , ,., , .

C'est dans celte action de la pression de l'air expire qu il faut, ,insi que le fait remarquer Lermoyez, chercher l'explication de ces faits, à savoir : que les sons les plus élevés qu'un chanteur neut émettre sont toujours donnés avec une grande intensité et ,vec une violente expiration, tandis que les sons les plus graves a ne peuvent être émis que peu intenses et avec un faible courant 3. d'expiration. Dans le premier cas, en effet, le chanteur réalise la il hauteur maxima en faisant intervenir simultanément la contracï tionmaxima des muscles tenseurs et l'effet de tension dû a la pression de l'air expiré ; dans le second, au contraire, la hauteur minima est obtenue en diminuant le plus possible les effets de tension dus soit à la pression du courant d'air expiré, soit a la contraction musculaire.

Ces hauteurs extrêmes des sons que nous pouvons émettre sont évidemment limitées à celles qui correspondent aux tensions maxima et minima que nous pouvons réaliser.

Les hauteurs limites des sons laryngiens présentent des différences individuelles très considérables non seulement d'un sexe à l'autre, mais encore chez les diverses personnes d'un même sexe; ces différences sont dues à des causes diverses, longueur et épaisseur des cordes vocales, ou énergie des contractions musculaires .

L'étendue maxima d'une voix humaine est d'environ deux octaves ; elle peut atteindre et même dépasser trois octaves chez quelques privilégiés.

Classification des voix. — On a distingué diverses catégories i de voix: voix de basse, de baryton, etc., d'après les hauteurs extrêmes des sons que ces voix peuvent émettre. Le tableau suivant indique ces hauteurs extrêmes et celte classilicalion, qui correspond aussi à des différences caractéristiques de timbre.

Octave 1

(Fa.-

Ln , ■ Si, -

Nombres de vibrations

simples par secoude

Voix d'homme

Voix de femme

Ui„ — Mo — Octave 2 ^ Fi 2 —

Soia —

La» —

Si; —

Ut3-

Fi, - S0J5-

Lu-

Si. -

Octave 3

Bar^loQ

Basse

Téuor

Octave 4

Ml/,-

Fi,

Si,.

Goulralto

-^9^3 Mezzo-soprauo

Octave 5 Uu-2069

Soprano

Le son ut^ est probablement le son musical le plus élevé q soit sorti pur d'un larynx humain ; il pouvait être émis par un chanteuse dont parle Mozart, la Bastardella.

Il importe de remarquer la justesse de la voix de certaines pei sonnes, c'est-à-dire la précision avec laquelle ces personn peuvent réaliser une hauteur de son donnée ; la tenue ngoureu d'un son, c'est-à-dire la constance de hauteur à laquelle un cba leur peut maintenir un son émis, est non moins digne de remarqu

INTENSITÉ DES SONS LARYNGIENS. ^^79 1 ; justesse et la tenue d'un son dépendent d'ailleurs beaucoup du degré d'exactitude avec lequel l'oreille apprécie la bauteur.

Mouvements d'élévation et d'abaissement du larynx. — On 1 observé depuis longtemps que les clianteurs, par des mouvements d'élévation ou d'abaissement de la tête, agissent sur leur lu-ynx aux limites supérieure et inférieure de la voix. L'effet Menu par ces mouvements nous paraît pouvoir être déduit des vpériences rapportées plus baut sur le mode de vibration des

membranes. , , ,., , , .

Toute traction perpendiculaire au bord libre de la membrane augmente, en effet, la bauteur du son ; or, en élevant la tête, le chanteur tire en baut son larynx et agit donc, dans une certaine mesure, perpendiculairement au bord libre des cordes vocales ; de là résulte un certain accroissement de la bauteur du son rendu. Uq mouvement inverse de la tête agit de baut en bas sur le larynx et doit détendre un peu la muqueuse du larynx perpendiculairement au bord libre des cordes; la hauteur du son émis doit donc s'ab;iisser en proportion.

198. Intensité des sons laryngiens. — Il résulte de ce que nous avons dit déjà que l'intensité des sons émis par le larynx dépend surtout et avant tout des variations de pression qui résultent des alternatives d'ouverture et de fermeture de la glotte. L'intensité dépend donc, en somme, de la coaptation plus ou moins exacte des bords libres des cordes vocales et de l'amplitude des vibrations de celles-ci, cette amplitude étant évidemment d'autant plus grande, toutes cboses égales d'ailleurs, que l'air expiré est plus violemment chassé bors des cavités pulmonaires. L'énergie de contraction des muscles expirateurs est donc l'un des facteurs importants de l'intensité des sons laryngiens.

Il est incontestable en outre que, le larynx s'étant adapté pour l'émission d'un son et les cordes vocales ayant la tension correspondante à une bauteur donnée, pour que ce son soit émis, il faut que l'air expiré ait une pression supérieure à la valeur minima suffisante pour provoquer la vibration des cordes vocales. Cette pression minima n'est pas connue; maisOagnard-Latour etGrûtzner ont pu mesurer, au moyen d'un manomètre mis en communication avec la région sous-glotlique cbez des malades porteurs de fistules trachéales, la pression correspondante à l'émission de

sons de moyenne intensité et de diverses hauteurs. C'est aia que Cagnard-Latour a observé, sur une femme, une pression di 100 millim. d'eau lors de l'émission de sons de moyenne baute" et de 200 millim. lors de l'émission de sons élevés ; pour les son les plus aigus dont l'émission était encore possible, la pressio' s'éleva à 945 millim. d'eau.

Rappelons que les expériences sur les membranes nous ont con duit à attribuer au tbyro-aryténoïdien interne un rôle importan quant à l'intensité des sons laryngiens.

Nous avons d'autre part expliqué (§ 194) pour quelles raison on ne pouvait accorder à la masse aérienne des poumons le rôl de résonateur que quelques auteurs lui ont attribué. Nous verro' bientôt, au contraire, que des résonateurs des sons laryngien existent, mais qu'ils sont situés au-dessus de la glotte et non a dessous. Ces résonateurs intervenant surtout pour la formatioi du timbre, c'est dans le paragraphe suivant qu'il en seraquestio

199. Timbre des sons laryngiens. — Le timbre de lave' humaine résuite de la complexité des vibrations aériennes engen drées par les ouvertures elles fermetures successives de la glottel ainsi que du reuforcemeut de certains harmoniques du son fondamental par le fait des cavités résonantes dont il va êtr» parlé.

Il n'est pas inutile de faire remarquer que la nature du mouve ment vibmtoire aérien n'est pas forcément la même que celle d't mouvement vibratoire propre des cordes vocales. Helmbollz, ei effet, en observant par la méthode stroboscopique le mouvemeip des anches métalliques dont il a été question plus haut (page 332]: a reconnu que ces anches effectuaient des mouvements vihraloirer simples ou pendulaires ; les sons de ces tuyaux sont cependant trèr riches en harmoniques, preuve que les mouvements vibratoirer déterminés dans l'air par l'anche sont complexes, bien que ceui de l'anche soient simples. De la complexité des mouvements d l'air lors de l'émission des sons laryngiens, on ne peut donc paj conclure à la nature du mouvement des cordes vocales ; la déleit mination de la nature de ce mouvement n'a jamais été d'ailleua l'objet de recherches directes, lesquelles n'auraient guère d'intéréi que pour décider si les sons de la voix humaine sont dus aui cordes vocales elles-mêmes ou à l'air expiré. Il est certain,

TIMBRE DES VOYELLES. 381 fet aue si les cordes vocales effectuent des mouvements vibrares simples, elles ne peuvent donner naissance, comme les masons, qu'à des sons simples et ne sauraient être la cause preère des sons complexes émis par le larynx ; ce serait la une uvelle preuve à ajouter aux preuves que nous avons enumerees us haut (§ 194) ; mais ces dernières doivent être tenues pour ffisantes, cinsi que nous l'avons dit.

Quant à la complexité des sons émis par le larynx humain, elle suite de l'analyse qu'on peut en faire par l'une ou par l'autre des éthodesénumérées plus haut (§§ 185 etsuiv.). Il importe touteis de remarquer que l'analyse des sons de la voix par l'oreille ule est plus difficile que celle des sons de toute autre source Dore; Helmboltz pense que cette difficulté plus grande tient a que, durant toute notre vie, nous avons toujours considéré les os de la voix humaine comme un tout, portant notre attention ir l'ensemble, c'est-à-dire sur le timbre, afin d'en distinguer les dations, et évitant inconsciemment la perception nette de tout tail que nous aurions pu isoler de l'ensemble. Timbre des voyelles. — En général, les sons partiels ou harmoniques qui accompagnent un son fondamental ont une intensité autant plus faible que leur hauteur est plus élevée. Il n'en est is de même, d'après Helmboltz, en ce qui concerne les sons mplexes de la voix humaine, dont certains harmoniques, de rang iriable d'ailleurs d'une voyelle à l'autre, auraient une intensité us grande que celle des harmoniques plus graves coexistants. Tel est le fait, spécial aux sons laryngiens, auquel Helmboltz tribuele timbre caractéristique de la voix humaine en général et 38 diverses voyelles en particulier.Mais.pour qu'une telle concluon soit justifiée , il faut d'abord rechercher la cause d u renforcement s certains harmoniques à l'exclusion de certains autres et moner ensuite que par la superposition de sons simples, dont les haularsetles intensités relatives auront été convenablement choisies, ipeut réaliser la synthèse des sons complexes du larynx humain. Le renforcement de certains harmoniques est dû, d'après 'elmboltz, à la masse aérienne de la cavité buccale qui agirait, à égard de ces harmoniques, comme caisse de résonance ; la haumr des harmoniques susceptibles d'être renforcés ainsi a pu d'ailmrs ôtre déterminée d'après les considérations suivantes.

En se basant sur les modiGcalions de forme et de volume intérieur de la cavité buccale, modificalioDS déterminées par h;? diverses posilions que uous donnons à la langue, on peut, avcr Helmboltz, diviser les voyelles en trois séries :