Phonographe

Un phonographe enregistre le son sous forme de sillon et le restitue à partir de ce même sillon. Parler dans une embouchure fait vibrer une fine membrane, et une pointe fixée à celle-ci imprime une suite de creux dans une feuille d’étain posée sur un cylindre qui tourne ; quand la pointe repasse sur cette trace, la membrane bouge comme avant et le son revient. Charles Cros décrivit l’idée dans un pli cacheté en avril 1877, et l’atelier de Thomas Edison construisit à la fin de la même année sa machine à cylindre, la première montrée hors du laboratoire.

Ce que c’est

Le phonographe fut la première machine capable de garder un son et de le rendre. Dans sa première forme, celle d’Edison, c’était un cylindre de métal creusé d’une fine rainure en spirale, recouvert d’une feuille d’étain et tourné à la manivelle. Devant lui se tenait une embouchure fermée par une membrane mince ; une petite pointe fixée au centre de la membrane reposait sur la feuille, juste au-dessus de la rainure.

Le brevet d’Edison de 1878 en donne clairement le but : enregistrer la voix humaine et d’autres sons en marques permanentes, à partir desquelles on peut les rendre audibles plus tard. Le même principe, une pointe mue par le son qui laisse une trace et une pointe mue par la trace qui produit le son, fut ensuite appliqué à des cylindres de cire et à des disques plats.

Comment ça marche

La pointe enfonce la feuille dans la rainure : les sons forts font des creux profonds, les sons faibles des creux légers.

Le son est une suite rapide de petites variations de pression de l’air. Quand on parle dans l’embouchure, la membrane se creuse et se bombe au rythme de ces variations, et la pointe fixée en son centre monte et descend avec elle. Sous la pointe, la feuille est tendue au-dessus d’une rainure vide et peut donc y être enfoncée. Pendant que le cylindre tourne, la pointe imprime dans la feuille une suite de creux dont la profondeur suit le mouvement de la membrane.

La rainure doit passer sous la pointe tout le long du cylindre. Le brevet d’Edison monte le cylindre sur un arbre fileté au même pas que la rainure, dix tours au pouce, qui tourne dans un palier taraudé. Chaque tour de manivelle déplace donc le cylindre latéralement d’exactement un tour de rainure, et la pointe trace une seule longue spirale.

Pour réentendre le son, on ramène le cylindre au départ et on le tourne de nouveau, la pointe posée dans la trace. Chaque creux soulève et laisse retomber la pointe, la pointe fait bouger la membrane et la membrane pousse l’air : le son revient, plus faible que la voix qui l’a produit. Les enregistrements sur étain étaient fragiles. En 1886, Chichester Bell et Sumner Tainter firent breveter une autre façon de faire la trace : un style qui coupe et enlève de la matière au lieu d’enfoncer un creux.

Comment faire

Une aiguille et un cône de papier suffisent pour écouter un disque sans amplificateur.

Un vrai phonographe à feuille d’étain demande un tour pour fileter son arbre et creuser son cylindre, mais on peut entendre le principe de la lecture avec un cône de papier. Prenez un vieux disque vinyle que vous acceptez d’abîmer, jamais un disque de valeur. Roulez une feuille de carton mince en un cône à peu près aussi long qu’un avant-bras et fixez-le avec du ruban adhésif. Enfoncez une aiguille à coudre à travers la paroi du cône près de l’extrémité étroite, de sorte que sa pointe ressorte à l’extérieur en penchant vers l’arrière, et fixez-la avec du ruban adhésif.

Posez le disque sur une platine qui tourne à sa vitesse habituelle, le bras de lecture relevé et écarté. Sans platine, enfoncez un crayon par le trou central dans une boule de pâte à modeler posée sur une table et faites tourner le disque régulièrement à la main. Tenez le cône par son grand bout et laissez la pointe de l’aiguille reposer légèrement dans le sillon, en arrière par rapport au sens de rotation. La musique sort du cône, faible mais reconnaissable, sans amplificateur : le sillon fait bouger l’aiguille, l’aiguille fait vibrer le cône et le cône met l’air en mouvement, comme la membrane du phonographe.

Sécurité : l’aiguille est pointue ; enfoncez-la dans le cône loin de vos doigts et couvrez le chas avec du ruban adhésif. L’aiguille raye le disque, n’utilisez donc qu’un disque sans importance. Tenez doigts et cheveux loin d’une platine qui tourne, et ne laissez pas de jeunes enfants seuls avec des aiguilles.

Histoire et évolution

Le phonautographe de Scott écrivait le son en ligne ondulée mais ne pouvait pas le rejouer.

Le son fut écrit avant d’être rejoué. Édouard-Léon Scott de Martinville fit breveter son phonautographe en 1857 : une membrane au bout d’un pavillon actionnait un stylet qui inscrivait les vibrations sur du papier noirci à la fumée, enroulé sur un cylindre tournant. Il destinait ces tracés à l’étude, pas à l’écoute. En 2008, une équipe dirigée par David Giovannoni, avec le Lawrence Berkeley National Laboratory, en numérisa un, réalisé le 9 avril 1860, et le transforma en son : une voix qui chante Au clair de la lune.

En avril 1877, le poète et inventeur Charles Cros déposa à l’Académie des sciences un pli cacheté décrivant comment un tracé semblable à ceux de Scott pourrait actionner une seconde membrane et reproduire le son. Il ne construisit jamais la machine. Aux États-Unis, Thomas Edison eut l’idée en juillet 1877 en travaillant sur le téléphone, et son équipe essaya d’abord une bande de papier paraffiné. Fin novembre, Edison dessina une machine à cylindre ; son mécanicien John Kruesi la construisit du 4 au 6 décembre, et elle répéta les mots qu’on lui avait dits. Edison en fit la démonstration à la revue Scientific American le 7 décembre 1877 et déposa son brevet le 24 décembre ; il fut accordé le 19 février 1878.

Edison revint plus tard à sa machine avec des cylindres de cire améliorés. Une feuille d’étain enregistrée lors d’une démonstration à Saint-Louis le 22 juin 1878, puis conservée pliée dans une enveloppe, a été rendue audible en 2012 par numérisation optique au Lawrence Berkeley National Laboratory. En 1887, Emile Berliner fit breveter le gramophone, qui gravait sur un disque plat un sillon ondulant de gauche à droite. Dans son brevet, il soutenait qu’une pointe qui s’enfonce dans l’étain déforme le son, parce que la feuille résiste de plus en plus fort à mesure qu’on l’enfonce.