Première partie — La Nature N°868 - 18 Janvier 1890
Parmi les dénominations nouvelles qui ont été adoptées par le premier Congrès international de photographie de 1889, celle de chronophotographie Chronophotographie La chronophotographie est le terme historique qui désigne une technique photographique qui permet de prendre une succession de vues à intervalle de temps fixé en vue d’étudier le mouvement de l’objet photographié. proposée par M. Marey a été accueillie avec la plus grande faveur pour désigner les procédés, les méthodes permettant d’obtenir une série d’épreuves photographiques à des intervalles de temps régulièrement déterminés.
L’importance de la chronophotographie Chronophotographie La chronophotographie est le terme historique qui désigne une technique photographique qui permet de prendre une succession de vues à intervalle de temps fixé en vue d’étudier le mouvement de l’objet photographié. n’est plus à démontrer : qu’il nous suffise de rappeler que c’est elle qui nous permet de faire l’analyse des phénomènes trop rapides pour que notre œil puisse en percevoir les différentes phases.
Bien que dès les premiers temps de la photographie on ait songé à construire des appareils susceptibles de donner un certain nombre d’images successives, l’essor de cette nouvelle branche de la photographie ne s’est produit qu’après l’apparition des préparations au gélatino-bromure d’argent.
Le problème qui consiste à obtenir un plus ou moins grand nombre d’images photographiques en un temps très court et à des intervalles déterminés n’est pas aussi simple qu’on pourrait le croire à priori, et diverses solutions quelquefois même fort différentes ont été indiquées. Il nous a paru intéressant de faire avec le lecteur une revue rapide des procédés qui ont été proposés.
Le premier instrument qui ait donné des résultats précis est le revolver astronomique de M. Janssen [1]. C’est avec cet appareil que notre savant astronome put obtenir une série d’épreuves représentant les différentes phases du passage de Vénus sur le soleil le 6 décembre 1874. M. Janssen opérait sur une plaque circulaire qui se déplaçait à intervalles réguliers et venait présenter au foyer de l’objectif les différentes portions de sa surface.
Ensuite il convient de citer les remarquables travaux de M. Muybridge qui le premier appliqua la photographie d’une manière suivie à l’étude du mouvement chez l’homme et chez les animaux [2]. La méthode de M. Muybridge consistait à photographier le sujet en expérience au moyen d’un certain nombre d’appareils rangés en série ; mais cette manière d’opérer ne constituait pas à vraiment parler de la chronophotographie Chronophotographie La chronophotographie est le terme historique qui désigne une technique photographique qui permet de prendre une succession de vues à intervalle de temps fixé en vue d’étudier le mouvement de l’objet photographié. , car les déclenchements des obturateurs n’étaient pas faits à des instants déterminés, mais bien produits par le passage du sujet qui rompait une série de fils électriques placés sur sa route. Nous croyons savoir que depuis, M. Muybridge a modifié son dispositif et qu’il peut actionner ses appareils d’une manière absolument régulière et déterminée à l’avance.
En France, M. Marey frappé des résultats obtenus par Muybridge reprend la question et donne une série de méthodes qui sont désormais classiques et qui lui ont été d’un puissant secours pour ses études de mécanique animale. Parmi les nouveaux appareils imaginés par M.Marey il convient de citer tout d’abord le fusil photographique [3] . Cet appareil donnait sur une plaque circulaire une douzaine d’images par seconde, et il permit au savant professeur de faire ses premières études sur le vol des oiseaux. Mais en dehors du format des épreuves qui était trop réduit M. Marey reconnut bien vite que le nombre d’épreuves prises à la seconde était insuffisant dans beaucoup de cas, aussi s’engagea-t-il résolument dans une voie toute différente. Il était en effet impossible de chercher à augmenter le diamètre de la plaque sensible, à cause de la difficulté de mettre rapidement cette masse en mouvement ; de plus, l’image ne pouvant se faire sur la plaque en mouvement, il était nécessaire, pour avoir la netteté voulue, de l’arrêter au moment précis de chaque exposition. Cette série d’arrêts et de départs brusques ne permettait pas de prendre un plus grand nombre d’épreuves a la seconde. Pour mémoire nous rappellerons que dans le fusil photographique le temps de pose de chaque épreuve n’était que de 1/750 de seconde, ce qui faisait 12/750 pour les douze. Le reste de la seconde soit 738/750 était employé pour les déplacements successifs de la plaque sensible.
Abandonnant pour quelque temps ce principe, M. Marey indique une autre méthode absolument différente. Ici la plaque sensible est immobile et un disque fenêtré tournant rapidement devant elle produit des éclairements très rapides [4]. L’expérience est faite devant un fond rigoureusement noir qui ne réfléchit aucun rayon susceptible d’agir sur la préparation. Par suite, bien que démasquée à chaque passage de l’obturateur, la plaque ne sera pas impressionnée ; seul le modèle qui se détache en blanc et qui est d’ailleurs vivement éclairé donnera une série d’images qui seront d’autant plus nombreuses que la révolution du disque fenêtré sera plus rapide, ou qu’il comportera un plus grand nombre d’ouvertures.
Cette méthode, comme on le voit de suite, exige obligatoirement le déplacement du modèle dans un plan parallèle à la surface sensible. Si la marche était perpendiculaire, ou si le mouvement s’effectuait sur place, les images se superposeraient les unes aux autres en un même endroit de la plaque sensible. Si même le mouvement parallèle est trop lent, cet inconvénient se produit également, mais les images au lieu de se superposer complètement comme dans le cas précédent empiètent plus ou moins les unes sur les autres. C’est ce qui arrive dans la marche lente, dans le saut au moment de l’arrivée à terre. M. Marey a obvié à cet inconvénient d’une manière très ingénieuse en réduisant son modèle à l’état de ligne. Pour atteindre ce but, il le revêt d ’un maillot noir sur lequel se détachent des bandes brillantes marquant l’ossature ; des points également brillants indiquent les articulations. Les résultats obtenus ainsi ne présentent plus aucune confusion et c’est grâce à eux que le mécanisme de la marche, de la course et du saut a pu être étudié avec la plus extrême précision.
Néanmoins si l’on veut pousser l’analyse plus loin, examiner les modifications de la forme dans un mouvement quelconque, le jeu des différents muscles, les figures obtenues par la méthode précédente ne peuvent donner aucune indication.
M. Marey indique alors un autre dispositif qui lui permet d’obtenir des images complètes, nettement dissociées les unes des autres, quand bien même le sujet ne se déplacerait pas latéralement et effectuerait même des mouvements sur place. Ce résultat est obtenu au moyen d’un miroir plan qui tourne devant l’objectif et étale les images sur toute l’étendue de la plaque [5]. L’écart entre les images successives dépend de la vitesse de rotation du miroir. Cette méthode a donc sur la précédente l’avantage de donner des images absolument dissociées ; de plus chacune de ces images peut avoir tous les détails et tout le modelé désirables. Outre les applications générales à la dissociation d’un mouvement quelconque, cet appareil a permis de faire des études originales sur la natation de différents poissons ou la marche de certains batraciens.
Les différentes méthodes que nous venons d’indiquer ne sont pas utilisables lorsqu’il s’agit de re’produire un modèle plus volumineux, tel que le cheval, par exemple. Les images forcément empiètent les unes sur les autres, et même en employant le dispositif réduisant le sujet à l’état de lignes brillantes, le procédé n’est applicable qu’à l’étude des mouvements d’un membre isolé.
Aussi M. Marey surmontant une à une les nombreuses difficultés par lui rencontrées présente en dernier lieu un appareil destiné à donner des images successives d’un cheval en son entier. Il reprend l’idée du fusil photographique, mais au lieu de se servir d ’une préparation sensible sur verre, il emploie une pellicule mince de faible poids et de grande longueur. La préparation enroulée sur un premier cylindre passe au foyer de l’objectif ; à ce moment un dispositif particulier l’immobilise pendant que l’obturateur fonctionne, puis elle s’enroule sur un deuxième cylindre.
Cet appareil a présenté de réelles difficultés d’exécution, à cause de la nécessité d’arrêter la préparation sensible au moment de chaque exposition, Mais les résultats atteints sont des plus concluants et des plus complets, cal’ il est possible d’obtenir cinquante images par seconde. M. Marey a bien voulu nous montrer des séries de chevaux ainsi faites, elles sont des plus remarquables (voy. la gravure, p. 97).
Parmi les autres appareils chronophotograpbiques, il convient encore de citer l’appareil photo-électrique que nous avons fait construire pour les études médicales, puis celui de M. Ansschütz qui obtient de magnifiques résultats en employant comme M. Muybridge une batterie d’appareils photographiques commandés par l’électricité. Enfin M. Wallace Goold Levison présentait en 1888 à l’Académie photographique de Brookkyn un nouvel appareil portant les plaques sennsibles sur un tambour susceptible de les amener rapidement les unes après les autres au foyer de l’objectif.
De cette étude nous pouvons parfaitement résumer les divers procédés qui ont été indiqués pour obtenir des épreuves chronophotographiques. Les uns n’emploient qu’un appareil photographique et grâce à l’usage d’un fond rigoureusement noir, obtiennent une série d’épreuves juxtaposées sur la même plaque ; les autres font passer au foyer de l’objectif la surface sensible qui avance brusquement et par saccades : les derniers se servent d’appareils indépendants et aussi nombreux que l’on désire d’épreuves. Il ne nous appartient pas de déterminer quel est le dispositif préférable ; nous croyons en effet que suivant le genre d’études que l’on entreeprend les uns ou les autres doivent être adoptés. Cependant ce qu’il ne faut pas ignorer, c’est qu’avec les appareils nécessitant le fond noir on n’obtient que l’image du sujet en expérience, tandis que dans les autres on obtient des épreuves complètes avec les divers plans. Dans plusieurs hypothèses ce peut être un avantage sérieux.
D’ailleurs tout n’est pas encore probablement dit dans cette question si intéressante, et depuis que M. Marey a indiqué ses dernières méthodes nous avons déjà pu voir d’autres dispositifs. C’est ainsi qu’on remarquait à l’Exposition universelle dans le palais du Ministère de la guerre un nouvel appareil dont nous donnerons la description dans une prochaine notice.
Seconde partie — La Nature N°871 - 8 Février 1890
Le nouvel appareil de chronophotographie Chronophotographie La chronophotographie est le terme historique qui désigne une technique photographique qui permet de prendre une succession de vues à intervalle de temps fixé en vue d’étudier le mouvement de l’objet photographié. [6] que nous allons faire connaître aujourd’hui a été construit dans les ateliers du Laboratoire central de la marine, sur les indications de M. le colonel Sebert. Cet appareil, spécialement exécuté en vue d’expériences de balistique, appartient à la classe des appareils multiples, et chacune des chambres photographiques qu’il comporte est destinée à donner une des phases du phénomène observé.
La grande difficulté que l’on rencontre dans ce genre d’instruments provient de ce qu’il faut Jl9uroir désarmer très rapidement les divers obturateurs pour obtenir les différentes épreuves à des instants suffisamment rapprochés. Au lieu de recourir à l’électricité, comme dans les appareils de M. Muybridge, de M. Ausschütz, ce qui est toujours une complication, on a préféré n’employer qu’un dispositif purement mécanique.
L’appareil se compose en substance de six chambres photographiques munies d’objectifs aplanétiques, de six obturateurs indépendants des chambres et d’un mécanisme particulier de déclenchement destiné à actionner ceux-ci les uns après les autres.
Les six chambres sont placées suivant les sommets d’un hexagone régulier, en arrière d’une platine verticale percée de fenêtres en regard des objectifs (fig. 1). En avant de cette platine est fixé un grand disque B, évidé dans son centre et percé également de six ouvertures correspondant aux précédentes. C’est sur ce disque, et en rapport de chacune de ces ouvertures que les obturateurs sont montés (fig. 2). Chaque obturateur comporte deux paires de volets, l’une pour démasquer l’ouverture, l’autre pour l’obturer. Chaque paire de volets est maintenue par une pièce spéciale, formant levier O. Les leviers d’ouverture et ceux de fermeture sont placés symétriquement de chaque côté de la platine et sont par suite dans deux plans absolument différents. Lorsque l’on vient à soulever le levier d’ouverture d’un des obturateurs, les deux volets commandés par de forts ressorts I s’ouvrent brusquement ; dès que l’on agit sur l’autre levier, l’autre paire de volets se ferme aussi rapidement.
Au centre du disque porte-obturateurs tourne un plateau massif B, qui est entraîné d’un mouvement uniforme au moyen d’un moteur à contrepoids et à régulateur. C’est sur ce plateau que sont placés les organes spéciaux qui devront agir à un moment déterminé sur les leviers de chaque obturateur.
L’ensemble du disque porte-obturateur et son mécanisme sont montés sur un pied indépendant de manière qu’aucune vibration ne soit transmise aux chambres photographiques. L’assemblage entre ces deux parties, c’est-à-dire entre les objectifs et les obturateurs, est fait au moyen de manchons en étoffe souple et imperméable à la lumière. Le mécanisme d’obturation est d’ailleurs protégé par une boîte qui n’est percée que des ouvertures nécessaires pour le passage des rayons lumineux (fig. 3). Cet appareil, destiné plus particulièrement aux études touchant l’art militaire, est employé pour enregistrer le lancement de certains projectiles à marche relativement lente tels que les torpilles automobiles, le recul des pièces de canon, les explosions de torpilles fixes, etc. Il comporte par suite un dispositif spécial qui permet de commander électriquement le phénomène qu’il s’agit de photographier.
L’appareil doit donc, au moment voulu par l’opérateur, déterminer la mise à feu, puis après un temps calculé à l’avance, provoquer le départ successif des obturateurs à des intervalles également réglés, et en donnant à ceux-ci une durée d’action connue.
Ces résultats multiples sont obtenus au moyen de différents organes placés sur la circonférence du plateau mobile (fig. 2). Ce plateau il est divisé en 100 parties égales et sur le’ zéro de la graduation se trouve une pièce fixe qui est destinée à provoquer l’ouverture des obturateurs O. Les deux autres pièces, faisant office de curseurs, peuvent se déplacer sur la circonférence du plateau et être immobilisées en face d’une division quelconque. Le curseur de mise à feu C se déplace en sens inverse du mouvement du plateau en partant du zéro. Plus on l’éloignera, plus on augmentera le temps qui s’écoulera entre la mise à feu et l’ouverture du premier obturateur. L’autre curseur mobile E qui est destiné à fermer successivement les divers obturateurs, se déplace de l’autre côté du zéro et dans le sens du mouvement. L’intervalle que l’on mettra entre la pièce fixe et ce curseur réglera précisément la durée du temps de pose des divers obturateurs. D’autre part, la vitesse de rotation du plateau peut être modifiée au moyen d’un régulateur centrifuge, ce qui permet de réaliser toutes les combinaisons possibles. Pour les expériences dont nous donnerons le résultat plus loin, le plateau accomplissait deux tours à la seconde. Chaque division correspond donc à 1/200 de seconde. Si alors le curseur de la mise à feu a une avance de 50 divisions, il se passera 50 X 1/200, soit 1/4 de seconde, avant que la première photographie ne soit prise. Si, d’autre part, le curseur de fermeture est à une division du curseur fixe, le temps de pose sera de 1/200 de seconde.
Les deux organes que nous venons de décrire agiront sur les leviers des obturateurs au moyen d’aiguilles, qui, à l’état de repos ne se trouvent pas dans les plans des leviers, et par conséquent ne peuvent les actionner. Nous verrons dans un instant comment ces pièces, ramenées au moment voulu dans le plan des leviers, les soulèvent les uns après les autres. Examinons maintenant le fonctionnement de l’appareil. La position des curseurs étant réglée, les obturateurs armés, on met le plateau central en marche. Celui-ci, entraîné par le contre-poids, prend sa vitesse peu à peu, et ce n’est que lorsqu’elle est acquise que l’opérateur doit appuyer sur la poire pneumatique qui commande toute la série des opérations. Tant qu’il n’a pas agi, le plateau tourne pour ainsi dire à vide, les aiguilles des curseurs n’étant pas dans les plans des leviers ; mais, dès qu’il a opéré la pression nécessaire, la mise à feu s’effectue au moment du passage de la pièce qui commande cette fonction, puis les aiguilles des curseurs sont amenées automatiquement dans les plans des deux systèmes de leviers. Les obturateurs sont attaqués les uns après les autres, et les six photographies faites. Aussitôt que la dernière épreuve est terminée, une pièce fixe désarme les aiguilles, et l’appareil continue à tourner à vide comme auparavant. Cette partie du mécanisme qui est la plus curieuse serait un peu trop compliquée à expliquer sans figures ; qu’il nous suffise de dire qu’elle résout le problème d’une manière relativement simple et surtout absolument sûre. Une fois l’appareil réglé, les opérations se suivent dans l’ordre prescrit, sans qu’aucune erreur puisse se produire. Nous reproduisons une des épreuves obtenues avec tel appareil et qui figurait à l’Exposition (fig. 4). Elle représente une expérience de lancement de torpille automobile. On sait que la torpille automobile, qui affecte la forme d’un poisson, contient en plus d’une charge de coton-poudre, un moteur à air comprimé qui fait marcher une hélice et donne ainsi au système un mouvement de propulsion quand la torpille a pénétré dans l’eau.
Le navire assaillant envoie ces torpilles dans. la direction du navire ennemi au moyen d’un tube de lancement qui les projette il une vingtaine de mètres du bord, de façon à les faire sortir des remous produits par le sillage ; elles entrent alors dans l’eau et continuent leur route par l’action de l’hélice qui a été mise en marche par le lancement même.
Le prix de revient d’une torpille de ce genre étant considérable, on conçoit combien il est essentiel que les conditions qui influent sur la régularité de leur marche sous-marine soient connues avec ’précision ; or, on a constaté que cette marche ne devient rapidement régulière que si elles arrivent dans des conditions bien déterminées.
Si la torpille plonge en inclinant plus ou moins en avant, sa marche est absolument compromise ; si, au contraire, elle arrive en quelque sorte à plat et d’une seule pièce sur l’eau, au lieu d’y pénétrer par l’avant, les résultats seront bien différents.
Bien que la vitesse de ces projectiles ne soit pas très considérable (20 mètres environ à la seconde), il est cependant très difficile à l’œil de se rendre compte de ce qui s’est passé exactement pendant le lancement. L’appareil chronophotographique que nous venons de décrire permet d’analyser le phénomène avec la plus grande facilité et qui plus est, d’en garder la trace durable.
Dans la première série d’épreuves, on voit la torpille sortir du tube de lancement, traverser les divers panneaux placés dans le champ de tir, mais, en s’inclinant de plus en plus, pour arriver complètement la pointe en avant : c’est une torpille mal lancée ; au contraire, dans la deuxième série. il n’en est plus ainsi, elle se maintient horizontalement et marche en quelque sorte toujours parallèlement à elle-même (fig. 5). Dans ces conditions, elle arrive à plat et part ensuite normalement et régulièrement vers le but à atteindre. On conçoit aisément l’intérêt qu’il y a à conserver la trace de ces expériences qui ne durent qu’un instant fort court, pour en faire ensuite l’étude à tête reposée et en tirer les résultats pratiques.
C’est un nouveau titre à l’actif de la photographie qui prend d’ailleurs tous les jours une place de plus en plus grande dans les méthodes d’enregistrement.
Nous achevons en ce moment la construction d’un appareil chronophotographique basé sur un principe un peu différent et destiné aux recherches médicales que nous faisons à la Salpêtrière. Nous comptons avant peu en donner la description aux lecteurs de La Nature qui veulent bien prendre la peine de s’intéresser aux articles qui paraissent sous notre signature.
ALBERT LONDE