Instrument de musique. L'invention se rapporte à un instrument de musique. Afin d'en rendre la construction parfaitement compréhensible, nous allons ré sumer brièvement quelques faits connus de l'acoustique.
La hauteur -d'un son est déterminée par son nombre -de vibrations. La différence de hauteur de deux sons est déterminée par la proportion (et non pas la différence arithmé tique) des deux nombres de vibrations et quand cette proportion a une importance mu sicale, on la nomme l'intervalle des -deux Sons.
La série habituelle de notes entre deux sons différents d'une octave s'appelle une gamme. Les gammes les plus usuelles sont celles en majeur et en mineur; elles com prennent chacune huit tons entre lesquels il y- a donc sept intervalles. Ces intervalles ne .:ont pas égaux entre eux et on distingue cinq ,grandes secondes et deux petites secondes. Pour les instruments à touche, on appelle éga lement les premières tons entiers et les der- nières demi-tons.
Dans les instruments à tou ches, on divise l'octave en douze intervalles égaux qui correspondent donc à peu près aux demi-tons susmentionnés (2 X 5 -f- 2 = 12). On appelle cet accord le tempérament égal et on l'applique à l'orgue et au piano. La dif férence de hauteur -de ton avec la musique réelle, produite par cette mesure pratique, est tellement minime qu'elle ne gêne pas même l'oreille la plus musicale.
L'invention a pour objet un instrument de musique comprenant au moins une octave, caractérisé en ce que chaque octave est cons tituée par six sirènes par la rotation desquels, à une vitesse constante pour chaque sirène, il est produit des sons, chaque sirène portant deux séries d'ouvertures de 37, respective ment 44 trous, combinées avec les soupapes nécessaires par lesquelles chaque série de trous sur chaque sirène peut.
être à volonté, et indépendamment -les autres séries, ouverte pour la production d'un son ou fermée pour l'interruption de ce son, et dans lequel en ou- tre les axes des diverses sirènes sont accou plés entre eux de telle façon que les rapports cl-es nombres de tours relativement à la qua trième sirène sont égaux
EMI0002.0002
de <SEP> la <SEP> ire <SEP> à <SEP> la <SEP> 4e <SEP> sirène <SEP> à- <SEP> 70 <SEP> : <SEP> 99
<tb> de <SEP> la <SEP> 2e <SEP> à <SEP> la <SEP> 4e <SEP> sirène <SEP> à <SEP> 221 <SEP> : <SEP> 295
<tb> de <SEP> la <SEP> 3e <SEP> à <SEP> la <SEP> 4e <SEP> sirène <SEP> à <SEP> 50 <SEP> : <SEP> 63
<tb> de <SEP> la <SEP> 5e <SEP> à <SEP> la <SEP> 4e <SEP> sirène <SEP> à <SEP> 196 <SEP> :
<SEP> <B>185</B>
<tb> de <SEP> la <SEP> 6e <SEP> à <SEP> la <SEP> 4P <SEP> sirène <SEP> à <SEP> 55 <SEP> : <SEP> 49, Le dessin annexé montre, à titre -d'exem ple, une forme d'exécution -de l'instrument -de musique, objet de d'invention.
La fig. 1 donne schématiquement une gamme en tempérament égal. On pourrait là éventuellement .effectuer les remplacements suivants:
EMI0002.0007
c <SEP> = <SEP> :do
<tb> des <SEP> (cis) <SEP> = <SEP> ré <SEP> bémol <SEP> (do <SEP> dièse)
<tb> d <SEP> = <SEP> ré
<tb> es <SEP> (dis) <SEP> -= <SEP> mi <SEP> bémol <SEP> (ré <SEP> dièse)
<tb> e <SEP> = <SEP> mi
<tb> f <SEP> - <SEP> fa
<tb> ges <SEP> (fis) <SEP> <B>=</B> <SEP> sol <SEP> bémol <SEP> (fa <SEP> dièse)
<tb> g <SEP> = <SEP> sol
<tb> as <SEP> (gis) <SEP> = <SEP> da <SEP> bémol <SEP> (sol <SEP> dièse)
<tb> a <SEP> - <SEP> la
<tb> bes <SEP> (ais) <SEP> = <SEP> si <SEP> bémol <SEP> (la <SEP> dièse)
<tb> b <SEP> = <SEP> si.
On sait en outre que la proportion des vi brations entre deux tons dont l'un -est octave de l'autre est égale à 2. Quand cet écart de son doit être réparti en douze inter valles réguliers (nombres proportionnels), chaque intervalle (donc l'intervalle d'un demi-ton) comportera Pour la facilité nous désignerons dans
EMI0002.0011
la suite cette valeur par TNT'; donc
EMI0002.0013
Lors donc que le nombre de vibrations du premier ton d'une octave est représenté par 1, les nombres -de vibrations suivantes pour ront être représentées respectivement par:
<I>1,</I> W, W2, Ws, W4... Wli et Wi2 = 2. - Il est évident que tous ces nombres de vi brations, à l'exception du premier, sont, sous la forme de racine, des nombres irrationnels, c'est-à-dire qui ne peuvent être représentés exactement ni par des nombres entiers, ni par des nombres fractionnaires. C'est là un obs tacle à leur application pratique qui force à ne travailler qu'avec des grandeurs ration nelles.
Lors de l'accord d'un orgue ou -d'un piano, on .doit entièrement s'en rapporter à -la préci sion d'oreille de l'accordeur pour exprimer cette gradation régulière dans les, tuyaux d'orgue et les cordes accordés par lui.
Un second inconvénient est qu'une ou plusieurs cordes au cours .du temps, par exem ple par un emploi plus fréquent, peuvent baisser plus que les autres cordes, ce qui compromet tout le système de tempérament égal, tandis que l'accord des orgues peut être très facilement dérangé par des modifications de la température (froid et chaleur) et dans le degré d'humidité de l'air.
Ces divers inconvénients, qui peuvent être souvent très sensibles, n'existent plus dans l'instrument de musique selon l'invention. Cet instrument de musique est basé sur le principe -de la sirène, ce :qui permet de déve lopper tout volume de son que l'on .désire et de produire une musique qui pourra encore être entendue à de nombreux kilomètres.
On sait que la hauteur du son d'une si rène est déterminée par deux grandeurs, le nombre de tours donné à la sirène et le nom bre d'ouvertures existant sur un cercle péri phérique de la sirène correspondant avec 'e même nombre d'ouvertures dans une paroi fixe de la sirène. Le produit de ces deux nombres donne un nombre de chocs d'air pro duits donc la hauteur du son produit.
Mais lorsqu'on essaie de construire un ins trument de musique dans lequel les sons se ront obtenus par l'aide de sirènes et qu'elles doivent être accordées entre elles .selon le tempérament égal, on se heurte directement à la difficulté que les nombres irrationnels du tempérament égal comme nous l'avons dit plus haut, ne peuvent pas être exprimé en les valeurs rationnelles des sirènes, soit le nom bre de tours et le nombre de trous.
En second lieu nous devons encore men tionner la -difficulté de la nécessité d'em ployer .douze sirènes pour une seule octave, ce qui exigerait une construction très complexe surtout pour les instrument qui doivent com prendre quelques octaves.
D'après l'invention, ces difficultés sont éliminées en la manière suivante: A. Par un calcul précis les nombres irra tionnels sont remplacés par des fractions ra tionnelles qui: 1o diffèrent aussi peu que possible des valeurs irrationnelles au point que même l'oreille la plus musicale ne peut pas enten dre la différence, et 2o qui ont pour numérateur et pour.déno- minateur,des nombres tels qu'ils peuvent être réalisés soit comme nombre de trous dans une sirène ou comme nombre -de dents d'une roue dentée ou d'une roue à chaîne dans l'applica tion à -la transmission des axes.
B. Chaque sirène est construite de fâçon à pouvoir produire à volonté deux sons, ce qui permet de former toute une octave avec six sirènes seulement.
Sous ce dernier rapport nous partons de l'intervalle de la petite tierce, soit la dis tance de deux sons entre lesquels il y aurait trois demi-tons. Cet intervalle est donc W3, soit = 1,189'21.... Cette valeur irrationnelle peut être remplacée par la fraction ration nelle 44/37 .dont la valeur est égale à 1,18919....
La différence entre les deux nombres 1, 18921 et 1, 18919 est inférieure :à 0;002 et est donc absolument imperceptible même pour l'oreille la plus musicale..
Cet intervalle 4437 a donc été pris comme base pour la construction de chaque sirène, chacune des sirènes ayant. deux séries de trous, respectivement -de 37 et de 44 dont cha que série peut à volonté :être ouverte ou fer- même. Chaque sirène pourra donc donner une petite tierce. Les autres valeurs irration nelles rationalisées sont réalisées par le nom- bre de tours des différentes sirènes (des axes de sirènes).
Dans l'exemple d'exécution représenté dans la fig. 2, on a choisi comme axe prin cipal de l'instrument de musique, l'axe de la quatrième sirène auquel on donne une vites.;e telle que cette sirène produit le son la et do. Lorsqu'on donne à cet axe 12 tours par se conde, le son le plus bas- de cette sirène, cor respond à un nombre de vibrations de 37 X 12 - 444, donc un peu plus que le la normal dont le nombre .de vibrations fixé internationalement est de 435.
En retardant très légèrement la vitesse de rotation de l'axe principal (par exemple en intercalant. une ré sistance électrique déterminée dans le moteur qui fait tourner les sirènes), on peut facile ment atteindre la tonalité permanent pratique du la normal.
Insistons encore sur ce que l'intrument de musique donne toujours un son pur quel que soit le nombre .des rotations de l'axe principal pour autant que ce nombre soit toujours cons tant puisque les autres sirènes tournent tou jours dans la même proportions calculée par rapport au nombre de tours -de la sirène sur l'axe principal.
L'exemple d'exécution représenté dans la fig. 2 est l'octave supposée commençant au mi bémol (ré dièse) une fois barré jusqu'au ré deux fois barré, .de sorte que chacune des six sirènes donne les deux sons qui sont marqués en notation musicale au-dessus .d'elles dans la fig. 2.
Les vitesses -de rotation des axes des cinq autres sirènes sont obtenues de -la manière suivante, en admettant pour la facilité que l'axe de la quatrième sirène (la) fait une seule révolution.
<I>Première sirène.</I> Celle-,cidonne les deux tons mi bémol et sol bémol. Comme entre mi bémol et la il y a six demi-tons, l'intervalle la: mi bémol (ou ré dièse) peut être représenté par 1 : Ws. Le calcul montre que cet intervalle est de 0,'(07107.... Ce rapport irrationnel peut être remplacé par la fraction rationnelle 7099 .dont la valeur comme fraction déci- male est de 0,707071. Encore une fois la dif férence est tellement restreinte qu'elle n'est pas perceptible même par l'oreille la plus musicale.
On pourrait donc déjà donner au premier axe la vitesse voulue en y calant une roue à 99 dents attaquant une roue à 70 dents de l'axe principal. Nous indiquerons dans la suite comment cette transmission et les autres suivantes peuvent encore être fa cilitées.
<I>Seconde sirène.</I> Celle-ci produit deux tons mi et sol. Comme entre mi et la il y a cinq demi-tons, l'intervalle la : mi peut être repré senté par 1 : W'. Le :calcul montre que cet intervalle est de 0,749154.... Ce rapport ir rationnel peut être remplacé par la fractian 221/295 dont la valeur en décimale est de 0,749153....
Nous exposerons encore plus bas de quelle façon la transmission 221 :295 peut être réalisée sans faire usage -de roues dentées à grand nombre de dents.
<I>Troisième sirène.</I> Celle-ci donne deux sons fa et la bémol (sol dièse). Comme entre fa et la il y a quatre demi-tons, l'intervalle la : fa peut être représenté par 1 : W4. Le calcul montre que cet intervalle est en frac tion décimale 0,793701.... Ce rapport irra tionnel peut être remplacé sans difficulté par la fraction 50/63 dont la valeur décimale cst 0,793651.
Cinqiriè-rra.e <I>sirène.</I> Elle donne' les deux sons si bémol (la dièse) et ré bémol (do dièse). Comme entre si bémol -et et la il y a un demi-ton, l'intervalle si bémol :la peut être représenté par Tl' : 1. Le calcul montre que cet intervalle est -de 1,059463.... Ce rap port irrationnel peut de nouveau être rem placé sans danger par la fraction 196/185 dont la valeur décimale est -de 1,059460....
Sixième <I>sirène.</I> Elle donne les deux tons si et ré. Comme entre si .et la il y a deux demi-ton, l'intervalle si : la peut être repré senté par WZ : 1. Le calcul donne pour cet intervalle- 1,12246.... Ce rapport irrationnel peut être remplacé sans difficulté par la fraction 55/49 dont la valeur décimale est 1,12245....
Les rapports ainsi obtenus pour les nom bres de révolutions des six axes peuvent être représentés successivement par: 70/99, 221/295, 50/63, 1,196/185 .et 55/49.
Ce résultat est représenté schématique ment dans la fig. 2.
Mais l'expérience apprend que pour les grandes vitesses que l'on doit appliquer ici le nombre des dents des roues à chaîne doit de préférence n'être pas inférieur à 12 ni supérieur à 24, tandis que si on emploie -des roues dentées, il est désirable que le nombre des dents par roue ne soit pas inférieur à 50, bien qu'un nombre sensiblement plu: grand de dents soit également inemployable par suite de ce que la masse de grandes roues dentées devient plus forte. Comme l'ex périence a appris de plus que les roues à chaî nes conviennent mieux pour les grandes vi tesses que les roues dentées, parce .que la marche est plus souple et exige moins de force, il est recommandable d'employer au tant que possible des roues à chaîne.
Toutes les transmissions ci-dessus peuvent être fa cilement réalisées par l'aide d'une transmis sion double qui consiste soit. en une double paire de roues à chaîne ou en une paire de roues dentées et une paire de roues à chaîne, toutes les roues à chaîne et les roues dentées satisfaisant aux conditions ci-dessus. Cela ressort du tableau ci-dessous dans lequel les paires de roues à chaînes sont désignées par C et les paires de roues dentées par D.
EMI0004.0027
70 <SEP> 14 <SEP> 20
<tb> 99 <SEP> 18 <SEP> @C) <SEP> X <SEP> 22 <SEP> (C@
<tb> 221. <SEP> _ <SEP> 13 <SEP> <B><I>(</I></B>C) <SEP> 51 <SEP> <B><I>(</I></B>D)
<tb> 295 <SEP> 15 <SEP> 59
<tb> <B>50 <SEP> 15</B> <SEP> 2
<tb> 63 <SEP> 21 <SEP> (C<B>)</B> <SEP> X <SEP> 18 <SEP> (C)
<tb> _196 <SEP> __ <SEP> _ <SEP> (C) <SEP> x <SEP> 6 <SEP> (D)
<tb> 185 <SEP> 15 <SEP> 74
<tb> 55 <SEP> 15 <SEP> 22
<tb> 49 <SEP> 21 <SEP> (C) <SEP> X <SEP> 14 <SEP> <B>(0)</B> Les sirènes peuvent être construites de diverses façons.
Une forme de -construction bien utilisable présente la caractéristique que chaque sirène est constituée par un tambour rotatif monté dans un tambour fixe s'y adap tant exactement, les deux tambours ayant une double rangée d'ouvertures -de 37 et 44 trous, de telle façon que les deux séries dans les deux tambours puissent coïncider, tandis qu'il se trouve à l'extérieur autour de chaque série de trous du tambour fixe une bague présentant le même nombre de trous que la série qu'elle entoure, tandis qu'enfin chaque bague est reliée à une touche ou un autre mé canisme moteur par l'aide duquel la bague peut être tournée autour du tambour fixe dans le plan des ouvertures,
de sorte que cha que série de trous du tambour fixe puisse être. ouverte ou fermée à volonté. La fig. 3 en :donne une image. Dans cette figure, a dé signe le tambour extérieur fixe dans lequel sont ménagées deux séries h et y de 37, res pectivement 44 trous. A l'intérieur de ce tam bour ,est rotatif un tambour correspondant b qui possède aux mêmes hauteurs des séries correspondantes de trous. Ce tamboar peut être mis en rotation au moyen de l'axe c.
Autour du tambour extérieur se trouvent, devant les séries @de trous, .des bagues ,e et f (qui sont plus ou moins noyées dans le tambour a, de façon à pou voir se déplacer sur une voie fixe. Ces bagues possèdent le même nombre de trous que les séries .qu'elles entourent, de façon qu'en glis sant,ces bagues dans leur propre plan, il soit possible d'ouvrir plus ou moins et aussi de fermer complètement toutes Tes ouvertures d'une même série simultanément. Chaque ba gue est raccordée par un mécanisme,de trans mission à une touche, ce qui permet de jouer l'instrument au moyen d'un simple :clavier.
Ce qui a été expliqué ci-dessus pour une octave s'applique également pour les autres octaves que l'on veut donner à l'instrument. Près de l'octave principale on peut facilement disposer une octave supérieure dont toutes lés sirènes tournent deux fois si vite que celles de l'octave principale.
En dessous ,de l'octave principale on peut également disposer une oc- tavé médiane, dont les sirènes tourneront deux fois plus lentement que celle de l'octave principale et enfin, on pourra encore ajouter une octave de base,dont les sirènes tourneront encore deux fois plus lentement que celle: de l'octave médiane, c'est-à-dire quatre fois plus lentement que celles de l'octave principale.