1927年：Cellule Photo Electrique [法国]Pierre Toulon & Krugg Bass

1927年：皮埃尔·图伦的光电池琴

光电池琴（Cellule Photo-électrique，英译Cellulophone） 是法国工程师皮埃尔·图伦（Pierre Toulon）在电气工程师克鲁格·柏斯（Krugg Bass）的帮助下发明的电子乐器。其原型机于1927年在法国制成。光电池琴通过光-电（Electro-optical）原理产生声音，由一组两个八度的键盘以及一个踏板组成。

光电琴的声音是通过光束穿过旋转的盘片产生的，盘片以一定速度旋转，上面刻有狭缝。每个旋转的盘片上都刻有一定数量的、等距的狭缝（其中最低音的盘片上刻有54个狭缝），狭缝的形状也不尽一致，这样就可以产生多样的音色。由于盘片上有狭缝存在，穿过盘片的光束会闪烁着头投射到光电池上，转盘的旋转速度因而控制了电子管振荡器输出的信号频率。

光电池琴曾于1933年获得吉恩·贝瑞斯奖^[3]未找到与这个奖项相关的资料。——译者注（Prix jean Bares）：

二等奖（奖金2,500法郎）颁发给三个孩子的父亲、电力学院的顾问工程师皮埃尔·图伦先生，他拥有许多发明，其中就有“继电弧”（the relay arc），该发明的原理后来被应用于“闸流管”（Thyratrons）、“火花隙转换器”（Spark-gap convertors）中。其中，火花隙转换器直接使得高功率电流的整平（flattening）、整直（straightening）成为可能。

图伦先生还发明了一种叫做“光电池琴”的设备——这是一种键盘乐器，由普莱耶尔公司^[4]Pleyel et Cie（Pleyel company），一家法国的钢琴制造商。——译者注开发，是一种尺寸极小的电风琴。

由于光电池琴的每个转盘是用于整个八度内发声的，因此，那些不是整数频率的音符就会出现音高不准的情况^[5]原文未详细说明这种情况。——译者注。这样的音源系统使得乐器有一个特点，那就是每个八度之间的音色都不同。光电琴是20世纪二十至三十年代之间出现的、光电原理乐器族的一员；其他的乐器还有声光琴（Licht-ton Orgel） ,光之琴（Photona） 以及富音色无线电风琴（Radio Organ of a Trillion Tones）。然而战后电路研究的成熟，注定使得这种基于光电原理的合成器在1940年后逐渐衰落。当然，从那以后也有少数先锋人物使用类似的原理制造乐器，如达芙妮·欧莱姆（Daphne Oram），她不仅利用光电原理去合成声音，还使用它们进行序列编曲。

皮埃尔·图伦曾在30年代提出一种语音合成的技术，这种技术使用安装在旋转鼓轮上的光学胶片来合成声音。

以下段落摘自巴黎杂志《每周评论：小说、历史、游记》（La Revue hebdomadaire : romans, histoire, voyages）1928年三月号。该期刊物记录了当时的新型电子乐器，其中就包括了光电琴。

CHRONIQUE SCIENTIFIQUE
LA MUSIQUE RADIOPHONIQUE

Les concerts du professeur Theremin. Une expérience d’acoustique fort instructive. Battements électriques. Où interviennentles lampes à trois électrodes de la T. S. F. Le principe de l’éthérophone. Un précurseur. Piano etorgues radio électriques. Le cellulophone. Conclusion. On a beaucoup parlé ces derniers temps d’une rénovation de l’art musical par l’emploi d’instruments de musique utilisant la merveilleuse souplesse des ondes hertziennes. Les concerts donnés cet hiver à Paris par le professeur Léo Theremin, de Léningrad, ont attiré un nombreux public. Il n’est pas douteux que l’idée d’utiliser les ondes hertziennes à la production des sons puisse constituer une innovation heureuse. Essayons donc de décrire le merveilleux appareil du professeur Theremin et d’en faire comprendre le fonctionnement.

L’explication paraîtra très simple à tous les sans-filistes. Quant à mes autres lecteurs, s’ils veulent bien me prêter quelque attention, je suis certain qu’ils saisiront tout aussi aisément le principe de la musique radiophonique. Rappelons tout d’abord une expérience d’acoustique que chacun peut répéter, pourvu qu’il possède chez lui quelque instrument de musique.

Tout le monde sait que le son est produit par les vibrations de la matière et qu’il nous paraît d’autant plus aigu que les vibrations sont plus rapides. Lorsqu’on fixel’extrémité d’une tige d’acier, une lame de fleuret par exemple, dans un étau, et qu’après l’avoir écartée desa position on l’abandonne à elle-même, elle entre en vibration et produit un son, d’abord très grave, maisqui monte de plus en plus au fur et à mesure qu’on raccourcit la lame, ce qui augmente le nombre des oscillations par seconde. Les sons les plus graves que l’on puisse entendre correspondent environ à 30 vibrations par seconde, et les sons les plus aigus à 40 000. Entre ces limites s’étend toute la gamme des sons perceptibles.

Mettons en bran le deux diapasons identiques, donnant par exemple chacun le la normal, l’un d’eux ayant été désaccordé par un peu de cire fixée sur l’une des branches. Le diapason normal effectuant 435 vibrations par seconde, celui qui a été désaccordé en donnera par exemple 432. Dans ces conditions, lorsque les deux diapasons fonctionnent en même temps, on perçoit dans le son d’ensemble des renforcements et des affaiblissements sucessifs,des sortes de hou, hou, hou, répétés régulièrement etqu’on appelle des battements. L’expérience a permis de constater que le nombre deces hou, hou, hou. par seconde est exactement égal à la différence entre les nombres de vibrations par seconde que donnent séparément les deux diapasons, soit ici 435 diminué de 432. Il y a donc trois battements par seconde. Le phénomène est général. Chaque fois qu’on produit simultanément, au moyen d’appareils quelconques, deux séries de mouvements vibratoires dont les nombres d’oscillations par seconde sont différents, l’ensemble donne lieu à des renforcements et à des affaiblissements successifs,à des battements. Or les ondes hertziennes résultent d’une sorte de mouvement vibratoire d’un milieu hypothétique qu’on suppose répandu partout et auquel on a donné l’antique nom d’éther. Dans les ondes, dites entretenues, qu’utilise la radiophonie, les vibrations sont très régulières mais extrêmement rapides. Elles se produisent à raison de quelques centaines de mille par seconde. Envoyées directement dans un téléphone, ces ondes seraient sans actionsur lui, car à supposer qu’elles fussent capables de faire vibrer, suivant un rythme de quelques centaines de mille par seconde, la membrane du téléphone, nous serions incapables de percevoir des vibrations aussi rapides, pour les quelles notre oreille est atteinte d’une surdité absolue. Mais émettons simultanément, au moyen de deux appareils différents, deux séries d’ondes hertziennes, les unes, pour fixer les idées, à raison de ioo ooo vibrations par seconde, et les autres, à raison de 99 000. Leur production simultanée donnera naissance à des battements électriques, à des renforcements suivis d’affaiblissements des ondes hertziennes, dont le nombre par seconde sera égal à 100,000 diminué de 90,000. Et à ces battements électriques qui se produisent ainsi à raison de 1,000 par seconde, le téléphone peut être rendu sensible. Sa membrane oscillant à raison de r 000 vibrations par second eémettra un son aisément perceptible. Si donc, l’une des deux séries d’ondes demeurant invariable et se produisant toujours à la fréquence 100 000, nous avons le moyen de faire varier la fréquence de l’autre série d’ondes et de la rendre égale par exemple à 99,500, à 99,400, à 99,300. le nombre des battements, toujours égal à la différence des fréquences associées, sera successivement 500, 600, 700. par seconde. Le téléphone actionné par les battements fournira un son deplus en plus aigu, correspondant successivement à 500, 600, 700. vibrations par seconde. Et c’est là tout le secret de l’éthérophone. Des ondes hertziennes sont produites à la fréquence moyenne de 300 ooo vibrations par seconde par deux générateurs appelés hétérodynes. Si les deux séries d’ondes sont légèrement désaccordées, elles donnent lieu à des battements électriques qui, agissant dans un haut-parleur à la manière habituellement utilisée dans les réceptions radiophoniques, en actionnent la membrane et produisent un son. De la boîte où sont enfermées les deux hétérodynes émergent une tige métallique verticale jouant le rôled’antenne, et une spirale en fil de cuivre placée horizontal ement sur le côté. Le fonctionnement de l’appareil consiste à faire varier les constantes électriques de l’un edes deux séries d’ondes en approchant la main droitede l’antenne verticale et la main gauche de la spirale. Le premier mouvement fait varier la fréquence des battements et, par conséquent, détermine la hauteur de lanote le second mouvement agit sur l’amplitude des ondes et par suite sur l’intensité du son. De ces deux mouvements, le premier, qui doit suivre les notes de la partition musicale, est évidemment le plus compliqué etest de ce chef dévolu à la main droite le second est réservéà la main gauche en raison de sa simplicité.

L’idée qui est à la base de l’éthérophone n’est pas nouvelle. Dès 1917, les ingénieurs français travaillant au laboratoire de la tour Eiffel avaient songé à tirer un parti musical des battements radio électriques dont nous venons de parler. M. Armand Givelet, vice-président du Radio-Club de France, avait eu l’idée de marquer à lacraie sur le cadran du condensateur d’hétérodyne le réglage correspondant aux différentes notes de la gamme. En tournant rapidement ce condensateur variable et en arrêtant brusquement l’aiguille sur les repères du cadran, il était parvenu assez facilement à jouer des mélodies populaires simples. C’était, en somme, exactement le principe de l’éthérophone. Il a suffi de perfectionner quelques détails pour obtenir un appareil permettant deproduire des effets véritablement artistiques.

D’ailleurs, M. A. Grivelet a réalisé, il y a quelques années, le premier piano radio électrique. On a pu voircet instrument exposé récemment au premier Salon des Sciences et des Arts, au Grand Palais des Champs Élysées. Chaque note est produite par un circuit séparé, engendrant les vibrations sans qu’aient à intervenir des battements. De son côté, M. Bertrand a construit sous le nom d’orgue radio électrique un appareil d’un principe tout à fait analogue à celui du professeur Theremin, qui utiliseles battements électriques de deux hétérogynes, et dans lequel le son est diffusé par un haut-parleur de grand modèle. La variation de la hauteur du son est produite par la commande d’une manette qui se déplace devant un cadran comportant une gamme de trois octaves.

Le Cellulophone de M. Pierre Toulon n’est pas moins curieux. Son principe est tout différent. Il utilise la propriétédes cellules photo électriques, sortes de piles qui donnent naissance à un courant lorsqu’elles reçoivent un faisceau de lumière. En envoyant sur une cellule, non un éclairage continu, mais un éclairage intermittent qu’on peut réaliser en interposant entre la source lumineuse etla cellule un disque tournant perforé, la pile produit une succession de courants instantanés dont le nombre par seconde dépend du nombre des trous que porte le disqueet de sa vitesse de rotation. Envoyés dans un haut parleur,ces courants le font vibrer avec la même fréquence. La hauteur de la note musicale dépend ainsi du nombre de trous que porte le disque et de sa vitesse derotation, le timbre étant déterminé par la forme de cestrous. On conçoit qu’on puisse modifier à volonté la hauteur et le timbre, et obtenir des effets musicaux très variés.

Il serait difficile de prédire l’avenir qui est réservé aux appareils de musique radio électrique. Indiquons seulement qu’ils ont permis d’obtenir des effets artistiques très intéressants, et il ne serait pas surprenant que,grâce à eux, la musique, cette forme si élevée et si expressive de l’art qui a très peu évolué depuis des siècles,entrât dans une voie entièrement nouvelle.

A. BOUTARIC.

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参考资料：

Donhauser, P.: Elektrische Klangmaschinen. Die in Deutschland und Österreich Pionierzeit, Boehlau Vienna 2007.

Rhea, Tom. Keyboard Magazine 1977.

Le Genie Civil February 7, 1928