Wilhelm von LEGAT, "Über die Reproduktion von Tönen auf elektro-galvanischen Wege", Zeitschrift des deutsch-österreichischen Telegraphen-Vereins, 1862, p. 125–130
"Sur la reproduction des sons de manière électro-galvanique"
Il ne serait pas inintéressant de diffuser les idées suivantes, communiquées à l'époque par M. Philipp Reiß de Friedrichsdorf à la Société de physique et aux assemblées de la Fondation de l'Allemagne libre à Francfort-sur-le-Main, concernant la reproduction des sons par voie électro-galvanique et les progrès réalisés dans ce domaine, auprès d'un public plus large. Ceci permettrait de tirer parti des expériences accumulées et d'exploiter l'efficacité du courant galvanique, déjà utilisé par le cerveau humain pour faciliter ses communications.
Il ne s'agit pas ici de l'effet du courant galvanique sur le fonctionnement des appareils télégraphiques, quelle que soit leur conception, pour la production de signaux visuels, mais bien de son utilisation pour la production de signaux audibles, de sons !
Les ondes sonores qui, en agissant sur notre oreille, éveillent en nous la sensation du son en mettant d'abord le tympan en mouvement, sont, comme on le sait, transmises de là par un mécanisme de levier d'une admirable finesse : les osselets (marteau, enclume, étrier), aux parties internes de l'oreille et aux nerfs auditifs qui s'y trouvent. La tentative de reproduction des sons repose sur ce principe : observer une imitation artificielle de ce mécanisme de levier en mouvement par les vibrations d'une membrane, semblable au tympan, et l'utiliser pour ouvrir et fermer un circuit galvanique, relié par un conducteur métallique à une station distante.
Avant de décrire le dispositif à utiliser, il convient toutefois de revenir sur la manière dont notre oreille perçoit les vibrations d'un son spécifique et les vibrations totales de tous les sons agissant simultanément sur elle ;
car cela détermine les exigences que doivent remplir les dispositifs d'émission et de réception pour accomplir la tâche posée.
Si l'on considère d'abord les processus mis en œuvre pour percevoir un son par l'oreille humaine, on constate que chaque son résulte d'une alternance de compression et de dilatation, répétée plusieurs fois dans un intervalle de temps donné. Si ce processus se déroule dans le même milieu que celui où se situe notre oreille, le tympan est repoussé vers la cavité de l'oreille moyenne à chaque compression et se déplace dans la direction opposée à chaque dilatation.
Ces vibrations entraînent le mouvement des osselets et la transmission du signal aux nerfs auditifs.
Plus la compression du milieu conducteur du son est importante à un instant donné, plus l'amplitude de vibration du tympan et des osselets, et donc leurs effets, seront grands ; et inversement, plus l'effet sera faible dans le cas contraire. La fonction des organes auditifs est donc de transmettre fidèlement aux nerfs auditifs chaque compression et dilatation du milieu qui les entoure. Réciproquement, la fonction des nerfs auditifs est de porter à notre conscience les vibrations se produisant dans un intervalle de temps donné, tant en nombre qu'en amplitude.
Dans notre conscience, un nom spécifique est donné à une composition donnée ; les vibrations transmises à la conscience deviennent des « sons » !
Ce que perçoivent nos nerfs auditifs est donc l'effet d'une force atteignant notre conscience, que l'on peut, par souci de clarté, représenter graphiquement en termes de durée et d'amplitude.
Soit, par exemple, la longueur du segment ab une durée arbitrairement choisie, et soit les courbes au-dessus de ce segment les compressions (+), les courbes en dessous les raréfactions (-). Ainsi, chaque ordonnée placée à l'extrémité d'une abscisse nous donne la densité à l'instant indiqué par sa base, densité qui provoque la vibration du tympan.
Ce texte de Wilhelm von Legat, Inspecteur du télégraphe royal à Cassel, est celui qui a le plus contribué à faire connaître aux Etats-Unis les travaux de l'inventeur allemand Johan-Philipp Reis.
Graham Bell cite ce texte dans sa conférence 'Researches in Electric Telephony" devant l'American Academy of Sciences and Arts (mai 1876) et devant la Society of Telegraph Engineers (Westminster, 31 octobre 1877).
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"Über die Reproduktion von Tönen auf elektro-galvanischen Wege", Zeitschrift des deutsch-österreichischen Telegraphen-Vereins, 1862, p. 125–130
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"Über die Reproduktion von Tönen auf elektro-galvanischen Wege", in DINGLER J.D (Hsg.), Polytechnisches Journal, vol CLXIX, 1863, pp. 23-29
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"On the reproduction of Tone in the Electro-Galvanic Way", The speaking telephone interferneces, Thomas A. Edison [and others] ... Cases A to L and no. 1. Vol. I-III ..., United States Patent Office, 1879-1881 ?
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"On the reproduction of Tone in the Electro-Galvanic Way", in Thompson, 1883, pp. 70-78
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Notre oreille ne peut percevoir que ce qui est représenté de cette manière ou par des courbes similaires, et cela suffit à rendre chaque note et toute combinaison de notes perceptible à notre conscience. En effet, lorsque plusieurs notes sont produites simultanément, le milieu conducteur du son est soumis à l'influence de plusieurs forces agissant simultanément, régies par les lois de la mécanique. Si toutes les forces agissent dans la même direction, l'amplitude du mouvement est proportionnelle à la somme des forces ; si, en revanche, les forces agissent dans des directions opposées, l'amplitude du mouvement est proportionnelle à la différence entre les forces opposées. Ainsi, à partir des courbes de compression de plusieurs notes simultanées, on peut construire une courbe de compression combinée selon les principes que nous venons d'exposer, qui exprime précisément ce que notre oreille perçoit lorsqu'elle reçoit ces notes agissant simultanément.
L'objection souvent soulevée selon laquelle un musicien, ou toute personne capable de discerner les notes individuelles à partir desquelles cette courbe combinée a été formée, ne saurait être réfutée. Une personne familière avec la théorie des couleurs reconnaîtra, par exemple, dans le vert le mélange de jaune et de bleu dans leurs diverses nuances. Ces deux phénomènes s'expliquent par le fait que les composantes du produit perçues par l'individu lui sont parfaitement familières.
À partir de ce qui précède, les courbes de compression de différents tons, accords, etc., peuvent être aisément construites. Pour plus de clarté, voici quelques exemples : la figure 1, planche VIII, présente une courbe de combinaison de trois tons où tous les rapports des composantes se répètent successivement.
La figure 2 montre une telle courbe pour plus de trois tons. Les relations y sont moins clairement représentées, mais un musicien expérimenté les reconnaîtra, même s'il lui serait difficile, en pratique, de discerner les tons individuels dans de tels accords.
Cette représentation de l'effet des tons sur l'oreille humaine offre l'avantage d'une illustration aussi claire que possible du processus. Elle démontre également pourquoi une dissonance (figure 3) est désagréable à l'oreille.
Cette apparente digression par rapport à l'objectif initial était nécessaire pour démontrer que, dès lors qu'il nous sera possible de générer des vibrations n'importe où et de n'importe quelle manière, dont les courbes et les intensités seront identiques à celles d'une tonalité ou d'une combinaison de tonalités spécifiques, nous aurons la même impression que celle que cette tonalité ou combinaison de tonalités originale aurait produite sur nous.
L'appareil décrit ci-dessous offre la possibilité de générer ces vibrations de la manière souhaitée, et l'utilisation de l'électrogalvanisme permet de créer des vibrations identiques à celles générées à n'importe quelle distance souhaitée, et ainsi de reproduire les tonalités produites à un endroit à un autre.
Sur la figure 4, planche IX, A est l'émetteur sonore et B le récepteur sonore, tous deux étant placés à des endroits différents. Toutefois, je note d'emblée que, par souci de clarté, le raccordement des appareils permettant une utilisation alternée en marche avant et en marche arrière a été omis. De même, puisque l'ensemble ne doit pas être présenté comme un fait établi, mais que seuls les résultats obtenus à ce jour doivent être portés à la connaissance d'un public plus large, la possibilité que les appareils aient un effet au-delà de la distance actuellement limitée en pratique par l'effet direct du courant galvanique a été écartée, car ces points peuvent être facilement pris en compte par les dispositions mécaniques.
Le levier i, muni de son armature, est fixé au support k à la manière d'un pendule, et ses mouvements sont régulés par la vis 1 et le ressort q.
Pour amplifier l'effet du dispositif, ce récepteur sonore peut être placé au foyer d'une cavité elliptique de dimensions appropriées, l'oreille de l'auditeur se trouvant alors au second foyer de cette ellipse.
L'effet des deux dispositifs décrits ici est le suivant :
Au repos, le circuit galvanique est fermé.
Dans le dispositif de la figure 4A, parler (chanter ou jouer d'un instrument) dans le tube a-b provoque un mouvement du diaphragme, qui ferme la partie la plus étroite du tube, sous l'effet de la compression et de la dilatation de l'air contenu dans ce tube.
Ce mouvement correspond à la compression et à la dilatation de l'air. Le levier ed suit les mouvements du diaphragme et ouvre et ferme le circuit galvanique en dg de sorte qu'à chaque compression de l'air dans le tube, le circuit galvanique s'ouvre, et à chaque dilatation, il se ferme.
De ce fait, l'électroaimant de l'appareil (Fig. 4B) est démagnétisé et magnétisé en fonction des compressions et dilatations de la masse d'air dans l'appareil tubulaire (Fig. 4A a-b), et l'armature des aimants vibre au même rythme que le diaphragme de l'appareil émetteur. La poutre i, reliée à l'armature, transmet ces vibrations à l'air ambiant (Fig. 4B), qui produit ainsi les sons jusqu'à l'oreille de l'auditeur.
Il ne s'agit donc pas d'une propagation des sons par le courant galvanique, mais simplement d'une transmission des sons générés vers un autre emplacement en produisant le même effet à cet endroit. Il convient toutefois de noter que, bien que l'appareil présenté ici reproduise le même nombre de vibrations générées, l'intensité de ces vibrations n'a pas encore été atteinte et sa génération reste à perfectionner ultérieurement.
L'une des conséquences de cette imperfection actuelle de l'appareil est que les plus petites différences dans les vibrations originales sont plus difficiles à percevoir ; autrement dit, la voix apparaît plus ou moins indéterminée, d'autant plus que chaque note dépend non seulement du nombre de vibrations du milieu, mais aussi de sa compression ou de sa raréfaction.
Ceci explique également pourquoi, lors des expériences pratiques menées jusqu'à présent, si les accords et les mélodies étaient transmis avec une précision étonnante, les mots isolés étaient moins clairement perceptibles à la lecture, à la prononciation, etc. Néanmoins, les intonations de la voix et les intonations interrogatives, exclamations, étonnement et appel sont clairement exprimées. Il ne fait aucun doute que ce qui a été présenté ici nécessitera des développements considérables avant toute application pratique, et notamment la mise au point du mécanisme de l'appareil utilisé. Cependant, après de nombreuses expériences pratiques, je suis convaincu que l'étude de ce sujet, d'un intérêt théorique majeur, et son application pratique ne manqueront pas en ce siècle intelligent !
