Dans le cas de l'écran diffusant par-fait, ce qui nous intéresse est le rap-port des brillances soit:

raport a la première bissectrice des axes0θ et 0γ.

Enfin, parni les nouveautés appeléescerlainement à étre utilisées couramment,notons les arcs à oxyde de zirconium,intéressants par leur grande brillance (5fois plus forte que celle de la lampe àincandescence) mais dont l'utilisation po-sera de nouveaux problèmes du fait deleur petite dimension.

Signalons également du point de vueoptique la lanterne à arc alternatif àcharbons parallèles disposées de façon àsupprimer le déphasage lumineux gênantdans le cas des propections en couleurs.

Arc éléctrique et projection cinématographiquepar J. PARISOT,

Chef du Laboratoire Central de Recher-r.hes de la Société Le Carbone Lorraine

(Paris)

INTRODUCTION.Lorsque les frères LUMIERE présen-

tèrent en 1895 leur Cinématographe,l'are électrique était déja appliqué de-puis une quinzaine d'années à la projec-tion d'images. Cette source de lumièreétait de beaucoup la plus puissante, etsa brillance élevée permet une bonnefocalisation. Très rapidement, on utilisades lampes de 100 ampères tout à faitcomparables à celles qui équipent en-core de nombreux projecteurs de scène.Les charbons étaient placés dans des po-sitions voisines de la verticale, et lecratère, taillé en biseau, était orientévers le condensateur optique.

Il y a une trentaine d'années, on plagale charbon positif suivant l'axe optique,comme dans les projecteurs de guerre,afin de mieux utiliser la lumière rayon-née par le cratère. Le charbon négatifétait incliné, ou traversait le miroir, quifut substitué, dans la plupart des cas,au condensateur de verre.

Les perfectionnements apportés auxcharbons eurent pour objet une plusgrande facilité de réglage, une meil-leure stabilité de la lumière, l'augmen-tation de la densité de courant, mais iln'existe pas de différence fondamentaleentre une lampe Pathé du début dusiècle et les lampes actuelles à réglageà main.

L'arc électrique intensif fut appliquéà la projection cinématographique vers1930; cette fois la brillance de la sourceétait au moins triplée, la lumière émise,se rapprochant de celle du soleil, devaitparticulièrement convenir au film encouleur. Comme la vitesse d'usure descharbons intensifs est élevée, il fallutcréer des lampes à avance mécanique,et ce perfectionnement, suivi de beau-coup d'autres, doit aboutir à un auto-matisme complet.

ARC ELECTRIQUE ENTRE CHAR-BONS NON MINERALISES.

Nous rappelons brièvement les carac-tères de l'are classique en courant con-tinu. Lorsqu'on rompt un circuit élec-trique par l'écartement de deux électro-des en charbon, l'are jaillit entre ces

dernières. Si les caractéristiques du cir-cuit sont convenables, il est possibled'écarter les charbons de plusieurs cen-timètres, suivant l'intensité mise en jeu,sans que le courant cesse de passer. Lesextrémités des deux charbons sont por-tées à haute température, et, une foisle régime établi, prennent une formeimmuable : la cathode se taille en pointe,l'anode ne s'amincit que légèrement, etson extrémité, comme tranchée suivantun plan perpendiculaire à l'axe, se creuseen forme de cratère.

La temperature du cratère anodiqueest très élevée. A la limite de charge,sa température de brillance, qui est làmieux connue, est 3820°K ÷ 10°, son ra-yonnement est voisin de celui du corpsnoir porté à cette température. La bril-lance est alors d'environ 18.000 stilbs(bougies par cm2).

La partie rayonnante de la cathodeest beaucoup plus petite que le cratèreanodique, et se trouve portée à plusbasse température. C'est donc le cra-tère qui rayonne le plus de lumière.L'energie dégagée y est plus considé-rable, puisque les chutes cathodiques etanodiques sont respectivement de l'or-dre de 10 et 30 volts. L'are lui-même,bien qu'étant a une température bienplus élevée que les charbons, de l'ordrede 6000°, rayonne peu de lumière. Lasurface du cratère est en relation directeavec l'intensité du courant, tandis quesa brillance varie peu. Si l'on augmentel'intensité, il faut donc concentrer da-vantage le flux, pour bénéficier de l'ac-croissement de lumière.

A partir d'une certaine densité decourant le régime devient instable etbruyant. Dans le régime stable, l'arc, quiest silencieux, est caractérisé par un ré-gime électrique bien déterminé et régu-lier, c'est à dire que pour une longueurd'are et une intensité données, il n'exi-ste qu'une valeur possible de la tension.Les deux caraetéristiques les plus si-gnificatives sont la longueur d'arc etl'intensité, seules susceptibles d'une me-sure précise.

Pour une intensité donnée, la lon-gueur d'are devra étre comprise entredeux limites. En dessous de la limiteinférieure, l'are bruisse et de la vapeurde carbone se condense sur la pointe dela cathode sous forme de graphite. Ondit que l'are « champignonne »; au-des-sus l'are devient instable par suite del'action du courant d'air ascendant, etses points d'impact sur les électrodes sedéplacent (fig. 1). Avec des charbonsde bonne qualité, une tension d'alimen-tation constante, et une longueur d'arcmaintenue fixe, les variations d'intensiténe doivent pas excéder 1% de la valeurmoyenne. L'are est alors clair, fixe, si-lencieux, et la brillance de la surface ducratère ne subit dans le temps que desfluctuations de quelques unités pour cent.. Dans l'are classique, on suppose queles charbons sont techniquement purs ethomogènes. La densité de courant limi-te pour l'obtention d'un arc stable peutétre largement augmentée par l'incorpo-ration de sels minéraux dans sa partiemédiane. On ménage couramment un ca-nai ayant généralement un diamètre égalau tiers ou au quart de celui du char-bon, et l'on y introduit un mélange de

charbon et de matières minérales aggio-mérés appelé mèche. Beaucoup de corpsminéraux peuvent aussi stabiliser l'arc,mais on utilise généralement des corpsdont le spectre d'are est peu riche enradiations colorées. Ces corps, plus vo-latils et plus facilement ionisables quele carbone, alimentent l'are. Par exem-ple, un charbon de 12 mm ainsi méchépeut supporter une intensité de 35 Acontre 10 seulement pour un charbon

Fig. 1. - Aspects de l'arc non minéralisé.

homogène de méme diamètre. La pré-sence de corps minéraux permet égale-ment d'allonger l'arc en conservant unebonne stabilité, ce qui diminue l'occul-lation du cratère par le pointe cathodi-que. Enfin, les constituants minérauxempéchent le regime de devenir criti-que lorsqu'on rapproche brusquementles charbons pour en compenser l'usure.

La caractéristique tension/intensité del'arc classique est très descendante. Avecles charbons industriels, elle l'est éga-lement, mais beaucoup moins, et se re-lève aux densités de courant extrèmes.Il faut néanmoins, pour obtenir unebonne stabilité d'are, insérer dans lecircuit une résistance ohmique tellequ'une chute de 25% de la tension d'ali-mentation y ait lieu, tout au moins lors-qu'on a affaire à des générateurs decourant qui ne sont pas construits spé-cialement.

On peut obtenir des arcs à régimestable entre charbons choisis convena-blement jusqu'à des intensités de plu-sieurs centaines d'ampères, mais l'arcchange d'aspect. Au fur et à mesureque l'intensité augmente, la partie del'are voisine de la cathode se ramasse,tandis que la flamme prend plus d'im-portance. Vers 80 A, une petite langueémanant de la cathode apparait. Cettelangue se précise, grandit, s'entoure d'unespace sombre, et prend à partir d'unecentaine d'ampères un aspect qu'elleconserve jusqu'au moins 1000 A. Quantà la partie anodique de l'are, elle nechange pas sensiblement d'aspect en ré-gime stable, la fiamme s'incline seule-ment vers le charbon. La longueur de lapointe du charbon négatif dépend del'écartement et de la densité de courant.Au fur et à mesure que cette dernière

augmente, le charbon s'échauffe de plusen plus loin de l'arc et brûle; on n'aplus alors affaire à un régime stable, etle charbon est dit surchargé, sans quepour cela l'are en soit forcément per-turbé. L'intensité limite que peut sup-porter un charbon négatif dépend, pourune section déterminée et des condi-tions d'ambiance identiques, de ses con-ductibilités électrique et thermique, quiconditionnent sa temperaturé, et de sarésistance à la combustion. L'artifice leplus souvent utilisé pour augmenter ladensité de courant admissible est decuivrer extérieurement le charbon parélectrolyse. Pour prendre un exemple,un certain charbon de Ø 6 mm peutsupporter 40 A s'il est cuivré, alors qu'ilen suppone à peine 20 sans cuivrage.On munit parfois le charbon négatifd'une nièche destinée à fixer l'are, lesavantages obtenus sont sensiblement lesmémes si on emploie un charbon pluspetit, sauf aux intensités sortant du do-maine de la projection cinématographi-que.

Les mémes considérations s'appliquentà un charbon servant d'anode, mais,avant qu'on,atteigne une intensité suffi-sante pour que le charbon rougisse etbrûle, intervient le phénomène d'insta-bilité de l'are dont il a été question.

Nous donnons à titre d'indication untableau simplifié d'emploi de charbonsde ce type, dits non minéralisés, par op-position aux charbons intensifs (ta-bleau 1).

ARC ENTRE CHARBONS MINERALI-SES POUR COURANT ALTERNA-

Le premier type d'arc minéralisé futl'arc à fiamme, employé autrefois pourl'éclairage. Lorsqu'on augmente le tauxde matières minérales dans la nièche ducharbon positif, la température, doncaussi la brillance du cratère, baissent àcause de l'absorption d'énergie dûe à lavaporisation de ces matières. La baisseest d'ailleurs beaucoup plus forte sur lasurface de la mèche que sur l'écorce.

Si les matières minérales introduitesdans la mèche sont des sels de terresrares, leurs vapeurs rayonnent beaucoupdans la partie visible du spectre. Laforte ionisation rend possible l'alimen-tation par du courant alternatif. En ap-pliquant une densité de courant un peuplus élevée que pour les charbons nonminéralisés, on obtient une lumière blancbleuté, on relève la brillance, et la fai-ble usure permet encore de régler àmain. Voici un aperçu des conditionsd'emploi (tableau 2).

Dans certaines lampes de petite puis-sance, les deux charbons sont disposésparallèlement, et l'arc éclate entre leursextrémités.

Si l'on augmente la densité de courantet qu'on modifie en conséquence la qua-lité du charbon, il est possible d'obtenirl'effet intensif et des brillances plus éle-vées. On a alors affaire à l'arc intensifque nous allons étudier.

Tableau 1Charbons non minéralisés, conditions d'utilisation

Intensitéen Ampères

8 à 10

20 à 2520 à 30

20 à 32

30 à 40

Ø Charbonpositif

9

1212

12

14

Ø charbon négatif

nu

6

8

8

9 ou 10

cuivré

6 ou 7

mèchecuivrée

8

Longueur d'arc3 à 5 mm

Tension 42 à 55 v.suivant conditions

Brillance 12.000 à 16 000 sb.

Ce type de charbon est encore trèsutilisé pour la projection cinématogra-phique, notamment en Italie, en EuropeCentrale, en Espagne, en Amérique duSud, aux Indes, en France dans plus de10% des salles. Les lampes sont généra-lement à réglage manuel et c'est regret-table. On peut obtenir une excellenteprojection de teinte généralement moinsappréciée que celle obtenue avec lescharbons intensifs, parce que moins bleu-tée. En ce qui concerne la puissance lu-mineuse, rien ne s'oppose théorique-ment à obtenir des valeurs du mêmeordre qu'avec les lampes de cinéma àarc intensif, mais la couleur de la lu-mière, correspondant à celle du corpsnoir porté à 3500-4000°K suivant la den-sité de courant, ne convieni pas aussibien à la projection des films en couleurque celle des arcs intensifs. 11 faut éga-lement noter que la proportion d'énergieémise dans la partie visible du spectreest 25% de l'émission totale contre 50%pour l'are intensif. A éclairement égal,l'échauffement du film est donc plusélevé.

ARC INTENSIF.CARACTERES. — C'est l'Allemand

BECK qui découvrit l'are intensif en1910. D'après son brevet, on pouvait, enemployant un charbon positif convena-blement minéralisé et protégé contre lacombustion, augmenter la densité decourant en régime stable. L'avantageprincipal est qu'en surchargeant descharbons fortement minéralisés, on peutobtenir des valeurs de brillance du cra-tère 3 à 10 fois celles qu'on obtient avec

Tableau 2

Tension dans l'are 30longueur d'arc 5

Intensitésen Ampères

12 — 1520 — 2530 — 3540 — 5055 — 60

Ø Charbonsnoirs

81012

à 35 voltsmm

Ø Charbonscuivrés

567

1012

ATTI E RASSEGNATECNICA DELLA SOCIETÀ DEGLI INGEGNERI E DEGLI ARCHITETTI IN TORINO - NUOVA SERIE - ANNO 6 N. 12 - DICEMBRE 1952 ATTI E RASSEGNA TECNICA DELLA SOCIETÀ DEGLI INGEGNERI E DEGLI ARCHITETTI IN TORINO - NUOVA SERIE - ANNO 6 - N. 12 - DICEMBRE 1952

On peut représenter ce rapport parun graphique dans lequel on porte enabscisse θ, en ordonnée γ et en reliant

leur constante (fig. 5).Il est évidemment symmétrique par

400 401

le charbon pur. Les caractéres essentielsde l'arc intensif sont les suivantes:

— Brillance de la mèche supérieure àcelle de l'écorce et dépassant de loin les18.000 stilbs, limite de brillance du cra-tère non minéralisé en regime stable.Rendement lumineux élevé de 60 à 90lumens par watt.

— Lumière bianche de températurede couleur généralement supérieure a5000°K, émise par des vapeurs minéra-les portées à haute température.

— Caractéristiques intensité/tensionfortement ascendante (fig. 2).

Fig. 2. - Distribution énergétique d'après Fin-kelnburg.

Ces propriétés, obtenues par l'appli-cation d'une densité de courant élevéesur un charbon positif spécial, sont in-hérentes aux phénomènes anodiques.Nous insistons sur ce point parce qu'ily a souvent confusion. Un arc de 35 à 40ampères obtenu avec un charbon posi-tif de 6 mm, dont la brillance est del'ordre de 50.000 stilbs, est un are in-tensif au méme titre qu'un arc de 150ampères avec charbon intensif de 13,6mm (les phénomènes anodiques sontsemblables); par contre, l'are de 150 am-pères avec charbon positif de Ø 36,5 mm,utilisé dans les anciens projecteurs demarine, ne l'est nullement. Les phéno-mènes cathodiques, notamment la con-traction progressive de la veine et lanaissance d'un dard à 80 ampères, n'in-fluencent directement ni la brillance ducratère, ni la composition spectrale dela lumière emise par ce 'dernier, ni lacaractéristique électrique de l'are.

Nous avons dit que le fait d'introduiredes sels de terres rares, par exemple dufluorure de terres cériques, dans la mè-che d'un charbon servant d'anode, aug-mente la conductibilité de l'arc. Ce der-nier devient plus éclairant, plus volu-mineux, et son spectre révèle les raiesd'are des minéraux introduits. Le cra-tère est peu profond. L'intensité lumi-neuse qu'il émet, à densité de courantégale, plus basse que celle d'un cratèrede charbon non minéralisé, et la bril-lance de la mèdie y est inférieure a cellede l'écoree. La caractéristique tension/intensité de l'are est fortement descen-dante (fig. 3). Si l'on augmente l'inten-sité, cette caraetéristique passe par unminimum, puis se relève et devientascendante. Un peu au-dessous du

minimum de la caraetéristique, les phé-nomènes suivants apparaissent brusque-ment: des vapeurs brillantes jaillissentdu cratère, la tension augmente de 5 a10 V, l'intensité baisse dans une mesurequi dépend des caractéristiques du cir-cuit, le cratère se creuse, la brillancede la mèche augmente brusquement etdevient supérieure à celle de l'écoree.Par exemple, pour un certain charbonde diamètre 9 mm les caraetéristiquespassent de 66 A, 24 V, 20.000 sb à 63 A,34 V, 55.000 sb. La puissance dépenséevarie donc dans le rapport 1,39 tandisque la brillance varie dans le rapport2,36. Ce régime à haut rendement estla conséquence de l'effet Beck.

Les phénomènes qui accompagnentl'effet Beck sont d'abord instables, puisle régime devient régulier à partir d'unecertaine densité de courant qui dépenddu charbon, des conditions extérieures,et des caraetéristiques du circuit élec-trique. Avant d'étudier les facteurs quipermettent d'agir sur cette source lumi-neuse, il est bon de dire quelques motssur le mécanisme de la production de lalumière. Le charbon négatif, dont lapointe est portée à haute temperature,émet un jet d'électrons qui est parfaite-ment visible à partir de 80 ampères, etsurtout de 110 ampères. Cette partie del'arc est peu lumineuse. Le bombarde-ment du charbon positif porte son extré-mité à haute température, à cause de lachute de potentiel qui a lieu à son con-tact. 11 en résulte un rayonnement in-tense et une vaporisation du carbone,dont la conséquence est la formation ducratère (fig. 4 et 5).

Les matières minérales de la mèchejouent dans le cas de l'are intensif unrôle déterminant. En faible quantité,elles rendent l'arc plus conducteur; enforte quantité, elles agissent de même,mais leur vaporisation absorbe alorsbeaucoup d'energie; si la densité decourant est insuffisante, la brillance ducratère s'en trouve fortement abaissée;si la densité de courant est élevée, leurprésence accroit alors la chute anodi-que, et elles se trouvent portées à unetempérature supérieure à celle du cra-tère. Plus la température des vapeursminérales est élevée, plus elles rayon-nent, et plus le rayonnement évolue versle bleu. Les matières habituellemen.t in-troduites dans la mèche sont des selsde métaux des terres rares, dont les ni-veaux d'excitation sont nombreux, etqui émettent en conséquence des raiesdans toute l'étendue du spectre visible.

CONDITIONNEMENT DES CHAR-BONS.

Aux densités de courant nécessaires àl'entretien de l'effet Beck, les charbonsrayonnent et brùlent sur toute leur lon-gueur. Pour éviter cet inconvenient ona deux moyens à sa disposition. L'unest de recouvrir par galvanoplastie lescharbons d'une gaine de cuivre de 0,01a 0,12 mm d'épaisseur, suivant le re-gime à lui faire supporter. L'autre estd'amener le courant suffisamment prèsde la pointe en ignition, et on y par-vient en serrant les charbons dans lespinces conductrices. Les pinces doiventètre de préférence constituées par deuxmàchoires en forme de coquilles épou-

sant bien la forme du charbon. Le métalidéai, au moins pour la surface de con-tact, est l'argent. Les longueurs decharbon hors des pinces doivent étrerespectivement de l'ordre de 2 et 3 foisle diamètre pour le positif et le négatif.Avec refroidissement des pinces d'ame-née de courant par l'eau, on peut de-scendre au dessous d'une fois le dia-mètre.

Jusqu'aux environs da 80 ampères, ily a avantage à piacer les charbons dansle prolongement l'un de l'autre; au-dessus, la contraction de la veine catho-dique et son accélération peuvent ap-

1) assurer le maintien du cratère aupoint de réglage optimum trouvé parexpérience (une différence de 2 mm surla position peut causer, dans certainscas, une variation d'éclairement de l'é-cran de 20%); l'éloignement du miroiraccentile le bleu, le rapprochement ae-centue le jaune et le rouge.

2) assurer la constance des caracté-ristiques de l'arc. On peut assurer lemaintien en piace de la pointe du char-bon négatif ou mieux, maintenir les ca-raetéristiques électriques en faisant agirun mécanisme de réglage automatiquequi avance ou recule le charbon. Dansun réglage automatique du régime élec-trique, c'est l'intensité et non la tensiondont il est de beaucoup préférable d'as-surer la constance.

Les influences magnétiques ou hydro-dynamiques extérieures ne sont pas ànégliger. En ce qui concerne les pre-mières, depuis longtemps des lampesportent des dispositifs de soufflage ma-gnétiques ou électromagnétiques propresà redresser la fiamme surplombant l'arc,à concentrer ce dernier, à freiner sesvariations de forme ou ses déplacements.Quant aux influences hydrodynamiques,à part leur action accidentelle sur la sta-bilité (eourants d'air, tirage des lanter-nes), elles peuvent considérablement mo-difier la brillance et le rendement d'unare. Un effet de trompe tendant à sortirles vapeurs du cratère augmente la bril-lance (fig. 7). Cet effet, connu depuislongtemps, est mis à profit dans unelampe nouvelle, où une série d'ajutages,répartis autour du charbon positif, souf-flent de l'air parallèlement à l'are etvers le charbon négatif.

INTENSITE ELECTRIQUE.La brillance augmente avec l'intensité

de façon à peu près linéaire jusqu'à unplafond (fig. 8 et 9). L'usure des char-bons croît d'ailleurs à peu près de laméme façon (fig. 10). L'instabilité del'arc apparait souvent au dessous de ceplafond. En méme temps que la bril-lance maximum du cratère s'accroit, sarépartition sur la surface de ce derniers'égalise. La lumière évolue, ainsi quenous l'avons dit, vers le bleu.

TENSION.La tension aux bornes des lampes to-

talise les chutes dans les contacts, dansles charbons, et dans l'arc proprementdit, e'est pourquoi sa valeur est un cri-tère douteux. Le praticien doit se sou-cier de faire fonctionner les charbonsen positions relatives convenables, avecl'intensité électrique conseillée, sans sepréoccuper de la tension qui en est laconséquence. Il y a bien entendu intérêtà réduire les chutes de potentiel inu-tiles dans les contaets et dans les char-bons eux-mèmes.

La tension d'arc est la somme de 3valeurs, chute cathodique, chute dans lacolonne, chute anodique. On ne peutréduire sensiblement la chute cathodique(elle est de l'ordre de 10 V). La chutedans la colonne est fonction de la lon-gueur de cette dernière, elle-même ré-glée par des considérations de stabilité.Enfin, la chute anodique, de l'ordre de35 volts, est directement liée à l'éléva-tion de température du cratère, donc a

Fig. 4. -Aspects de l'arc intensif.

la produetion de lumière. On peut lasubdiviser en chute à la séparation so-lide-gaz, et en chute dans les vapeurs.

CRATERE.La profondeur et la surface du cratère

croissent en mêmè temps que l'intensité,la brillance, l'usure, jusqu'à une limite.Le cratère canalise les vapeurs, leurpermet de s'échauffer et de rayonnervers l'avant; s'il est trop profond, desperturbations se mapifestent. L'existenced'un cratère assez profond est utile pourcentrer la source, mais il n'est pas né-cessairement lié à l'obtention de hautesbrillances.

CHARBONS.Les charbons ne doivent par brùler et

chauffer trop loin de la pointe. Lorsqu'ilssont cuivrés, la longuer de la pointeest conditionnée par la conductibilitéthermique du charbon et l'épaisseur decuivrage, aussi aucune règie ne peutétre donnée, sinon que les variations dela longueur de la pointe en service doi-vent étre faibles. Lorsque des màchoiresamènent le courant, il faut que le con-tact soit frane (absence de petits arcs)et que la longueur libre soit telle quele charbon ne s'effile pas trop.

Les caraetéristiques physiques et chi-miques de l'écoree du charbon sontadaptées par le fabricant aux conditionsd'emploi. Les conductibilités thermiqueet électrique, qui vont de pair, influentdirectement sur la brillance. La présencede matières minérales est dangereuseparce que ces dernières, plus volatileset plus ionisables que le carbone, dé-vient l'arc. Si elles sont en faible quan-tité et bien réparties, il s'ensuit unamorçage permanent de l'arc sur lesparois extérieures du cratère, sinon,l'amorçage est irrégulier, et il en ré-sulte des fluctuations de brillance. Latexture de l'écoree, enfin, doit répondreà certaines conditions. Si des fissureslaissent échapper les vapeurs présentesdans le cratère, elles provoquent unamorçage pouvant le déformer et causerdes perturbations lumineuses. D'autrepart, une écorce peut ètre sensible auchoc thermique et ne pas supporter l'élé-vation brutale de température causée parl'allumage. A ce sujet, il est recomman-

Fig. 6. - Influence de l'impact.

Fig. 5. - Arc 150 A. 75 V.

402 ATTI E RASSEGNA TECNICA DELLA SOCIETÀ DEGLI INGEGNERI E DEGLI ARCHITETTI IN TORINO - NUOVA SERIE - ANNO 6 N.-12 - DICEMBRE 1952ATTI E RASSEGNA TECNICA DELLA SOCIETÀ DEGLI INGEGNERI E DEGLI ARCHITETTI IN TORINO - NUOVA SERIE - ANNO 6 - N. 12 - DICEMBRE 1952 403

porter des perturbations auxquelles onremédie par des dispositifs de soufflagemagnétique appropriés. A partir de 115et 120 ampères, il est nécessaire d'in-cliner le charbon négatif d'un angle de15 à 55°, on a même été jusqu'à 90°.

Lorsque les charbons dépassent le dia-mètre de 9, il est recommandé, et celadevient nécessaire pour les charbons de13 mm, de faire tourner le charbon po-sitif sur lui-même, afin d'assurer unetaille orthogonale de la tranche en com-bustion.

La position relative des charbons dansleur plan n'est pas indifférente. Lorsqueles charbons sont dans le prolongementl'un de l'autre, il faut souvent les dé-caler pour que le charbon positif setaille droit avec tendance à un biseauvers le haut. Dans la position en angle,l'impact est très important, et dépenddes conditions locales. En élevant lecharbon négatif, la brillance et la sta-bilité passent par un maximum (fig. 6).Lorsque l'arc est trop cour les vapeursanodiques tendent à se condenser sur lapointe du charbon négatif. Cette ten-dance existe toujours dans les arcs d'in-tensité inférieure à 80 ampères, et lefabricant de charbon doit la combattre.Si l'arc est trop long, on augmente inu-tilement la tension d'arc, ce dernier de-vient grêle et sujet aux courants d'air.Lorsque le dard existe, il est indiquéde travailler à longueur d'arc plus gran-de pour ne pas perturber exagérémentles vapeurs cathodiques, mais il y a unelimite imposée par la sensibilité de l'arcaux mouvements de l'air ambiant.

Les usures rapides des charbons in-tensifs nécessitent une avance automa-tique des charbons. Les conditions idéa-les à réaliser sont les suivantes:

Fig. 7. - Effet d'un soufflage.

dé de produire le court-circuit d'allu-mage sur la mèche et non sur l'écorce.

La mèche est caractérisée par son dia-mètre, sa densité, sa minéralisation.L'augmentation du diamètre permet uneélévation de la densité de courant ad-missible, et une meilleure répartitionde la brillance. Plus la densité de lamèche est élevée, plus l'usure et labrillance sont basses. La nature des selsqui y sont présents, leur volatilité sont,bien entendu, très importantes. Sousl'action de la temperature, les matièresminérales se vaporisent et la mèches'épuise sur quelques mm de lon-gueur jusqu'à ce qu'un équilibre in-tervienne. La matière carbonée de lamèche doit rester solide, régulièrementporeuse, et constituer en quelque sorteun filtre au travers duquel fusent lesvapeurs minérales.

Fig. 3. - Etablissement de l'effet Beck.

Fig. 8. - Répartition de la brillance sur l'axevertical.

Le tableau 3 donne un aperçu des con-ditions d'emploi des charbons intensifset de leurs caractéristiques.

ARC INTENSIF SOUS COURANT AL-TERNATIF.

L'arc est produit entre deux charbonscuivrés du type intensif généralementplacés en position horizontale dans leprolongement l'un de l'autre. La den-sité de courant est très élevée: 80 A effi-caces pour des charbons de Ø 8 mm,soit 1,59 A: mm2, mais la tension d'arcn'est de 25 à 27 V pour un écartementde 6 mm. De ce fait, l'énergie dégagéesur le cratère est bien moindre, et lecharbon est moins chargé qu'en courantcontinu: cratère peu creux, usure faible.La tendance à l'allongement de la poin-te, seule, est plus grande, parce qu'elledépend surtout de l'effet Joule. L'arcest habituellement alimenté au moyend'un transformateur à fortes pertes. Leslampes sont à avance automatique com-mandée généralement par un relais d'in-tensité.

L'arc a un plan de symétrie. La partiemédiane est bleu âtre et peu éclairante.Les régions voisines des cratères rap-pellent l'aspect de l'arc intensif, des va-peurs blanches et brillantes s'échappent

de la mèche. Le système optique n'uti-lise, en général, que la lumière émisepar l'un des cratères. La brillance in-stantanée de ce dernier varie, bien en-tendu, comme la fréquence du courant(fig. 11). La fréquence du courant étantde 50 p, et la fréquence de projectionétant théoriquement de 24 images parseconde, mais pouvant varier autour decette valeur, il peut se produire des bat-tements dont les harmoniques inférieu-res sont parfois visibles. L'oeil perçoitalors plus les variations de teinte queles variations d'éclairement de l'écran.La presque totalité de la lumière re-cueillie par le miroir est celle émise parle charbon placé à son opposé. Lorsquece charbon est cathode, et à plus forteraison lorsque le courant s'annule, lalumière qu'il émet apparait par contra-ste rougeâtre par rapport à celle qu'ilémet lorsqu'il est anode. Malgré lesinconvénients signalés, possibilité de va-riation de teinte et non utilisation de lamoitié de la lumière émise par les cra-tères, la simplicité de l'installation as-sure à ce type d'arc un certain succès.

Fig. 9. - Répartition de la brillance sur l'axevertical.

Fig. 10. - Influence de l'intensité.

Pour éviter les battements éventuelsde lumière, on a réalisé aux Etats Unisun transformateur rotatif avec multipli-cation de la fréquence, mais on perdl'avantage de la simplicité du transfor-mateur statique. Une autre solution con-siste à utiliser le courant triphasé. L'arcéclate alors entre trois charbons disposéssuivant trois génératrices équidistantesd'un cône très ouvert. Le bulbe gazeux,formé entre les charbons, fournit unepartie importante de la lumière. Lescharbons doivent être réglés simultané-ment de manière très précise.

Le tableau 4 donne quelques condi-tions d'utilisation des charbons intensifscuivrés pour courant alternatif.

ARC SUPERINTENSIF.C'est une extension récente de l'arc

intensif. Nous avons dit qu'en augmen-tant l'intensité dans un charbon, la bril-lance, l'usure, la chute de tension aug-mentent, le cratère se creuse, l'arc de-vient instable, souvent avant que labrillance plafonne. Des travaux alle-mands et américains ont montré que le

Tableau 3Condition d'emploi de quelques charbons minéralisés intensifs

Ø charbons

6 57 68 78 spécial 7

13,6 11

13,6 spécial 11

10

charbonscuivresPositif fixeNégatif en pro-longement

charbon positiftournantcharbon négatifincliné de 45 et55°

charbon positiftournantcharbon négatifincliné de 55°

Long.d'arcmm

6

18

29

20

Intensité

A

30-4040-5050-65

70

125

180

150

Tension

V

32-3832-3832-38

38

65

75

76

Ususehoraire

mm

140-280140-280150-340

380

220

470

1560

Brillancemax.

37500-5500037500-5500035000-67600

70.000

60.000

85.500

145.000

Cratère

Ø

5677

11

12

9,8

Prol.

1,5 à 2,51,5 à 2,52 à 3,5

3,7

3,5

4,5

9

Régimeintensif

Régimeintensif

Exemplede régimesuperintensif

Tableau

Ø

6789

4

Intensité

40 à 5055 à 6075 à 8080 à 100

Tension

25 à 27 v.

Longueur d'arc

6 mm

Brillance

de l'ordre de30.000 sb.

courant triphasé: Ø 7,45 à 50 A, 18 v, longueur d'arc 5 mm.

refroidissement par l'eau des mâcheiresd'amenée de courant élevait le plafondde stabilité. La chute de tension, l'usure,la brillance sont réduites parallèlement.En surchargeant, et à condition d'adap-ter le charbon à ce régime, on arrive àrattraper, et au delà, la baisse de bril-lance, et à obtenir des valeurs plus éle-vées en régime bruyant mais stable. Onapprocherait ainsi 200.000 stilbs. Desbrillances de 180.000 stilbs avaient étésignalées il y a longtemps mais en ré-gime instable. Nous avons obtenu autre-fois 142.000 stilbs avec un charbon de 9,mais l'usure de 1100 mm/H nous avaitparu prohibitive. En fait, les usures cor-respondant à des brillances de 145.000stilbs sont de l'ordre de 1 mètre 50 àl'heure pour le diamètre 10.

Pour remédier aux inconvénients dela forte usure, de nouvelles lampes pourprojecteurs sont munies d'un magasin etd'un dispositif assurant l'alimentationcontinue en charbons positifs courts quise raboutent automatiquement; le char-bon négatif peut être remplacé par undisque en graphite. Dans une lampeaméricaine pour projection cinémato-graphique dont le charbon positif de 9mm est refroidi par une gaine à circu-lation d'eau, l'intensité admise peut va-rier entre 100 et 120 ampères. L'effet durefroidissement par l'eau s'atténue aufur et à mesure que le diamètre du char-bon croît; au delà de 16 mm, il devienttrès faible: son efficacité est d'autantplus grande que le charbon est meilleurconducteur de la chaleur.

APPRECIATION DE LA LUMIEREEMISE PAR UN ARC.

STABILITE DE LA LUMIERE.La lumière émise par un arc peut su-

bir des fluctuations de fréquence etd'amplitude très variables. Les pertur-

Fig. 11. - Arc intensif en courant alternatif.Courbes lumière, intensité, tension.

bâtions périodiques proviennent en gé-néral de la tension d'alimentation (com-mutation défectueuse, ovalisation ducollecteur de la dynamo). Les perturba-tions lumineuses dues aux charbons sontrarement périodiques. Il arrive cepen-dant que l'arc intensif ne soit pas stable,et que la lumière passe par un mini-mum et un maximum avec une fréquencede plusieurs secondes. Ce phénomène nedoit pas se produire avec des charbonscorrectement fabriqués, à condition quela densité de courant soit suffisante, etque les caractéristiques électriques dugénérateur soient convenables.

Les perturbations accidentelles dues àl'imperfection des charbons sont de du-rées variables; leurs causes sont nom-breuses, déflagration dans le cratère avecou sans projection de matière, vaporisa-tion irrégulière des matières de la mèche,apparition d'une fissure dans la paroidu cratère, usure non symétrique de cedernier, amorçage intempestif de l'arcsur des impuretés contenues dans l'écor-ce. Un bon charbon doit être exempt deces défauts; il faut donc être en mesurede les déceler.

Toute variation de la lumière est ac-compagnée d'une variation plus ou moinsgrande des caractéristiques électriques.L'enregistrement d'un diagramme de ten-sion renseigne donc sur la constance dela lumière. Les variations d'intensitésont généralement moins aigües, maisl'emploi d'un transformateur à haut rap-port relié à un voltmètre enregistreur,permet d'augmenter la sensibilité de lamesure. Quoiqu'i en soit, il est indispen-sable de pouvoir mesurer directementles variations de lumière. On peut enre-gistrer directement au moyen d'un gal-vanomètre et d'un papier sensible lecourant débité par une cellule à couched'arrêt, c'est ce que nous faisons parexemple sur un enregistreur tricourbe

Fig. 12. - Répartition de la brillance sur lecratère.

comportant un galvanomètre et deuxoscillographes. L'emploi d'un amplifica-teur et d'un enregistreur à siphon per-met d'obtenir plus aisément un diagram-me où les variations perceptibles àl'oeil sont mises en évidence.

QUANTITE DE LUMIERE.

Lorsqu'on compare des charbons demême type, le moyen le plus direct estde les brûler successivement dans unprojecteur et de mesurer l'éclairementde l'écran. Il peut être utile de connaî-tre la répartition de l'éclairement; ondéplace alors la cellule sur l'écran. Sil'on veut comparer les quantités globa-les de lumière envoyées sur l'écran, onpeut faire usage d'un réflectomètre con-stitué par un objectif et une cellule surlaquelle se forme l'image de l'écran. Cesfaçons d'opérer sont utiles pour procé-der à des comparaisons; les mesures ab-solues sont plus difficiles à effectuer, carelles doivent porter sur le cratère lui-même.

Il est d'usage de caractériser les sour-ces d'éclairage par leur courbe d'inten-sité lumineuse dans l'espace, or, dansla projection, c'est le rayonnement ducratère qui est exclusivement utilisé, etencore la partie de ce rayonnement émisepar les régions marginales est-elle prati-quement perdue; quant au rayonnementde l'arc et de la flamme, il est absolu-ment sans intérêt. La mesure de l'inten-sité lumineuse brute donne donc desrenseignements faux. La meilleure carac-téristique d'un charbon est la brillancede son cratère, qu'on se contente habi-tuellement de mesurer dans l'axe; cettemesure est assez facile à faire lorsquele charbon négatif est dans une positiontelle que le cratère est démasqué, il enest autrement dans le cas des charbonsplacés dans le prolongement l'un del'autre et assez rapprochés.

La connaissance de la répartition de

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Fig. 13. - Schéma du spectrophotomètre enre-gistreur.

A, lentille; B, fente d'entrée; C, glissière démise au point; D, glissière principale; E, rampede mise au point; F, prisme de flint; G. châs-sis portant le papier sensible; H, fente rece-vant les spots; I, came de correction d'abscis-ses; J, cellule photo-électrique; K, portiquecommandant l'ouverture des volets M; L, ca-mes supportant le portique K; M, volets dela cellule J; N, rampes commandant l'ouver-ture des volets M; O, galvanomètre; P, petitmiroir dérivant une fraction du flux vers lacellule Q; Q, cellule photo-électrique; R, gal-vanomètre.

405

Fig. 1.5. - Courbe relevée au spectrophoto-mètre.

Fig. 16. - Répartition spectrale énergétique.

brillance sur le cratère est utile. En ef-fet, aux aberrations près, et surtout avecdes dispositifs optiques à coubure sphé-rique, l'image du cratère est reproduitesur l'écran, et son éclairement est d'au-tant plus régulier que la brillance ducratère est plus uniforme (fig. 12).

On doit employer les cellules avec di-scernement, leur courbe de réponse n'estpas conforme à celle de l'oeil, et il fautles corriger avec des filtres appropriés.Les mesures les plus exactes sont faites

406

régions différentes du spectre, de cal-culer la température de distribution,donc approximativement la températurede couleur. C'est ainsi qu'avec l'indexrouge/bleu, on a pu passer à la tempé-rature de couleur, et que des appareilsaméricains permettent de lire sur un ca-dran cette température, après avoir pro-cédé à une opération photométriquesimple. La tendance actuelle en prise devue est de mesurer deux rapports, parexemple bleu/rouge et vert/rouge avecun appareil à cellule, et de donnercomme résultat, non pas une tempéra-ture de couleur, mais le filtre ou lesfiltres à utiliser devant l'objectif, ou de-vant les sources, pour avoir un renducorrect.

En conclusion, s'il s'agit de film noiret blanc, l'oeil humain, qui est le meil-leur juge, n'est apte qu'à comparer, etil est très difficile de procéder à descomparaisons correctes. La photométriephysique n'est jamais aussi sensible quel'oeil, et on sait que si deux répartitionsspectrales identiques donnent une mêmeimpression sur l'oeil, deux lumières pa-reilles pour l'oeil n'ont pas forcémentla même composition spectrale, aussi laquestion est-elle compliquée. La répar-tition spectpale énergétique, la tempéra-ture de couleur, donnent des indicationsutiles, mais la solution la meilleure se-rait l'utilisation de colorimètres où l'oeilinterviendrait.

En ce qui concerne le film en couleur,la répartition spectrale est théorique-ment la seule caractéristique intéressanted'une lumière. Etant donné que le cra-tère rayonne approximativement commele corps noir, on peut utiliser la notionde température de couleur; c'est ainsi,croyons-nous savoir, que la températureidéale pour projeter le film Technicolora été fixée à 5300°K. L'utilisation decolorimètres analogues à ceux qu'oncommence à utiliser dans les studios ap-porterait une solution plus rapide, maismoins précise que la spectrophoto-métrie.

APERCU SUR LA FABRICATION DESCHARBONS D'ARC.De nombreuses variétés techniques de

carbone sont utilisées pour faire descharbons d'arc; ce sont, d'une part, lescharbons dits amorphes; noir de fumée,coke de brai, coke de pétrole, coke debrai de houille, coke de cornue, cokede houilles purifiées; d'autre part, legraphite artificiel ou naturel. Toutes seprésentent sous forme plus ou moinsdivisée ou poreuse. Il s'agit d'obtenirun aggloméré solide de charbon techni-quement pur. Etant donné que le car-bone ne se fritte pas seul, on l'agglo-mère avec une matière cokéfiable telleque le brai ou le goudron de houille.Les charbons employés comme matièrespremières, souvent calcinés préalable-ment, ou ayant déjà subi un processusd'agglomération ou de cuisson, sontbroyés, tamisés et mélangés au liant. Onobtient une pâte épaisse qu'on malaxe,triture, moule dans des presses par fila-ge (extrusion) (fig. 18, 19). Les bâtonscompacts ainsi obtenus sont cuits trèslentement sous protection de poudre decoke jusqu'à une température supérieureà 1000°, afin d'éliminer les parties vo-

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par comparaison visuelle, mais elles sontlongues à effectuer, et perdent de leurintérêt vis à vis de la projection encouleur.

QUALITE DE LA LUMIERE.Lorsqu'il s'agit d'une projection de

film noir et blanc, la couleur de la lu-mière n'est pas sans intérêt, et il estutile de pouvoir la repérer et l'identi-fier. Lorsqu'il s'agit de film en couleur,ce n'est pas la couleur proprement ditede la lumière qui a de l'importance,mais sa composition spectrale.

a) spectrophotométrie.En explorant un spectre au moyen

d'un instrument sensible: pile thermo-électrique, cellule à couche d'arrêt pho-to émissive, on peut mesurer la réparti-tion d'énergie en fonction des longueursd'onde (fig. 13, 14, 15, 16).

La comparaison des courbes de deuxcharbons d'arc permet de se faire uneidée des différences de richesses danstel domaine du spectre (plus de rouge,de vert...) et de trouver la cause desrenforcements locaux, mais on peut fairemieux et reporter le point représentatifde la source dans le triangle des cou-leurs (fig. 17). On trouve effectivementdes points figuratifs voisins de la courbereprésentative du corps noir, et on peutavoir une idée assez précise de la tem-pérature de couleur. La comparaison deces points avec ceux représentant la lu-mière blanche ou une lumière coloréeconnue renseigne, en se basant sur lesnotions de dominante, de facteur de pu-reté, et de densité de couleur, sur lesvariations colorées qui en résultent pourl'oeil humain.

b) colorimètre.Le fait qu'une source suit la loi du

corps noir permet théoriquement, aprèsavoir procédé à deux mesures dans deux

Fig. 18. - Meulage de pâte à charbon.

Fig. 20. - Poste d'essai.

latiles du liant, puis dé cokéfier sesparties lourdes. Les grains de charbonse trouvent ainsi reliés par des ponts decoke, et grâce au retrait qui intervient,on obtient un charbon technique ho-

Fig. 21. - Lampe universelle « Bréguet ».

mo gène, compact, bon conducteur del'électricité.

Si l'on porte le charbon amorphe àdes températures dépassant 2200°, il seproduit une modification cristalline etune purification. On constate une aug-mentation progressive de la densité, desconductibilités électrique ou thermique,et du caractère réfractaire. Suivant ledegré de température atteint, le temps,la nature des matières premières, leursimpuretés, on peut obtenir du graphiteartificiel se rapprochant plus ou moinsdu graphite naturel.

Nous avons vu que l'introduction dematières minérales dans les charbonsjoue un rôle très important et qu'ellesconstituent un facteur essentiel dans l'arcintensif. Elles sont mélangées à du char-bon dans la partie centrale appelée mè-che, et leur taux peut varier de 10 à70%. La mèche peut être mise en formeet cuite préalablement à son introductiondans le charbon, ou bien y être injectéesous forme d'une pâte qu'on fait ensuitedurcir. Le diamètre de la mèche peutvarier entre le quart et les sept dixièmesde celui du charbon, on va même audelà pour les charbons superintensifs.

La fabrication des charbons nécessiteune grande surveillance et de nombreuxcontrôles si on veut obtenir une qua-lité régulière. Voici un aperçu de cescontrôles:

Fig. 19. - Presse pour filer les charbons.

CONTROLE DE LA FABRICATION

Matières premières:Taux de cendres; taux de matières

volatiles, contrôle granulométrique aprèsbroyage des produits carbonés, analysechimique, contrôles physiques sur lesmatières minérales, pouvoir agglomérant,viscosité des agglomérants.

Matières intermédiaires:Contrôle des caractéristiques physi-

ques et chimiques, densité, résistivité,propriétés mécaniques, taux de cendres;élimination des parties fissurées, tordues,contrôle du diamètre.

Contrôle après fabrication :Contrôle de la mèche aux rayons X,

au son, vérification de l'épaisseur decuivrage du diamètre, élimination descharbons cassés sous cuivre.

Contrôle de la qualité:Effectué sur prélèvement. Les char-

bons sont brûlés autant que possibledans leurs conditions d'utilisation, leplus souvent à leurs régimes extrêmes.Les combustions durant de 20 minutesà une heure. On observe la lumière pro-jectée, mesuré au luxmètre d'éclairementde l'écran enregistre la tension et lesvariations d'intensité. On peut égalementenregistrer les variations de lumière pen-dant toute la durée de la combustion.

Fig. 22. - Salle d'essais.

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Fig. 17. - Triangle des couleurs, système in-ternational X, Y, Z.W, spectre d'égale énergie.A, charbon Orlux, diamètre 16 mm, 550-01— 150 A.C, charbon Orlux, diamètre 16 mm, 550— 150 A.

B, charbon Orlux, diamètre 16 mm, 552— 150 A.

407

Une fois l'essai terminé, on mesure lalongueur des charbons pour calculerl'usure, la longueur des pointes, les di-mensions du cratère etc. Outre la miseen évidence d'un défaut de fonctionne-ment qui fait rejeter le lot de fabrica-tion, on veille à ce que le rendementlumineux et l'usure ne s'écartent pas desnormes tirées de l'étude statistique(fig. 20, 21, 22).

CONCLUSION.

Le but de cet exposé, que MonsieurVIVIE a bien voulu nous demander defaire, est de contribuer à la collabora-tion entre les fabricants de charbons,les constructeurs de lampes, et les tech-niciens de la projection cinématographi-que, en vue d'utiliser au mieux l'arcélectrique. La source de lumière est, eneffet, le facteur important considéré tropsouvent comme secondaire.

Nous avons cru bon de déborder lesujet en donnant un aperçu sur le mé-canisme de l'arc, le rôle des charbons,les moyens mis en œuvre pour les fa-briquer, les contrôler, maintenir leurqualité.

Les perfectionnements apportés auprojecteur ont pour objet principald'augmenter l'éclairement d'écrans deplus en plus grands, comme par exempledans les « Drive-in » des Etats-Unis. Laquantité d'énergie concentrée sur le filmtend ainsi toujours à s'accroître; l'airsoufflé ne suffit plus pour refroidir lapellicule, et plusieurs solutions nouvel-les ont été proposées, dont le refroidis-sement de la fenêtre de projection parl'eau, et l'imploi de filtres ou même demiroirs arrêtant l'énergie infra-rouge.

L'augmentation de la brillance de lasource est la façon la plus simple d'ac-croître l'éclairement de l'écran: elle ré-duit par surcroît la proportion d'éner-gie parasite. Il faut pourtant remarquer

que la brillance est fonction de la tem-pérature de la source, et que le maxi-mum d'énergie rayonnée se déplace versles courtes longueurs d'onde lorsque latempérature s'élève. On tend donc versla production d'un excès de bleu et deviolet, qui peut aussi bien nuire à labonne reproduction des couleurs qu'unexcès de rouge. Quoiqu'il en soit, lesrecherches effectuées sur les charbonsont toujours pour orientation généralel'augmentation de la brillance.

L'importance de la lampe devient deplus en plus grande au fur et à mesurequ'on charge davantage les charbons.Des progrès sont encore à faire dansl'utilisation de la lumière, mais surtoutdans l'automatisme du réglage des lam-pes. L'utilisateur devra de plus en plusêtre débarassé de soucis inhérents à lalampe. La connaissance de l'arc et descharbons lui est cependant nécessaire,et d'autant plus que la lampe est moinsperfectionnée.

L'arc électrique entre charbons de-meure encore pour la projection ciné-matographique la source lumineuse laplus simple, la plus constante et la plussûre; utilisée par l'industrie cinémato-graphique depuis plus da 50 ans, elle neparait pas encore devoir être surclassée.

REFERENCES

BIBLIOGRAPHIE SOMMAIRE

M. LEBLANC fils, L'Arc électrique, éditJ. Phys. Paris, 1922.

FINKELNBURC, Hoechstrom Kohlebogen1948, Springer. Berlin.

OSWALD, L'Arc électrique intensif, ou-vrage Lebeau, Les hautes températureset leur utilisation en chimie, Masson.Paris, 1950.

J. PARISOT, L'Arc électrique intensif.Gauthier-Villars, Paris, 1950.

L'acoustique dans les cinémaspar W. TAK

Ingénieur à la N. V. Philips(Pays-Bas)

C'est avec le plus grand plaisir quej'ai acepté votre invitation à venir di-scuter l'un des sujets de votre vaste pro-gramme. J'ai choisi de vous parler de« l'acoustique dans les cinémas », et jevous entretriendrai surtout du problè-me de la reproduction du son. Il resteencore beaucoup à faire en ce qui con-cerne la reproduction du son pour quele film parlant atteigne la perfection.Lorsqu'on présenta au public les pre-miers films parlants, il fallut un certaintemps pour que les gens sachent appré-cier le progrès technique qu'ils repré-sentaient. Depuis lors on n'a fait que lesaméliorer, et actuellement on peut direqu'on a réalisé un équilibre satisfaisantentre l'image, la parole et la musique.

La reproduction des instruments demusique et des réalisations vocales estexcellente à tous points de vue, et lerendu de la parole peut être considérécomme satisfaisant. Mais sans image, la

reproduction du son serait en elle-mêmepeu satisfaisante.

Par conséquent la perception des sonsest influencée par la vue des images.

Il n'y a pas de raison profonde depenser que l'inverse ne serait pas aussivrai, c'est à dire que le son n'influen-cerait pas la perception de l'image.

C'est d'autant plus vraisemblable que,parmi les sens qui traduisent les émo-tions de l'artiste, l'audition a au moinsautant d'importance que la vue.

A cet égard, je vous demanderai decomparer une audition radiophonique àun film muet ou, si vous préférez, à descaricatures.

Les sons exercent une influence toutà fait bienfaisante sur les relations hu-maines. On a démontré par exemple quela musique tendait à satisfaire un besoinnaturel. Le son rompt la monotonie dela vie quotidienne et donne aux gensl'impression d'être plus heureux. Il peutaussi créer une ambiance favorisant lesrapports entre individus. Dans le casdu personnel d'usine, per exemple, lamusique élève la moralité des ouvriers

et leur donne la fierté d'être liés à leursateliers. Cela aiguise leur attention, di-minue les accidents et réduit les pério-des de négligence.

Ce ne sont là que quelques-unes desinfluences du son. Il en existe beaucoupd'autres, sur lesquelles on a écrit deslivres entiers.

On a suffisamment insisté sur l'impor-tance du son, et nous ne pouvons queregretter que sa valeur n'ait été appré-ciée que depuis quelques années. Sil'on compare le son avec la techniquede l'image, il y a un gros retard à rat-traper en matière de reproduction duson, mais nous nous efforçons actuelle-ment de regagner le terrain perdu etl'on peut dire qu'il y a déjà eu de sé-rieux progrès réalisés.

Nous allons maintenant passer en revuetous les facteurs jouant un rôle dans laqualité de la reproduction sonore desfilms. Pour cela, suivons le trajet duson de film a l'oreille.

Nous rencontrons successivement lelecteur de son du projecteur, l'amplifi-cateur, le haut-parleur puis le trajet par-couru par le son entre le haut-parleuret l'oreille. J'aimerais étudier avec vousces divers points. Mais je préfère partirdu dernier point qui, tout en représen-tant le problème le plus important, n'apas bénéficié de l'attention qu'il méri-tait. Ce trajet du haut-parleur à l'oreilleest étroitement lié à ce que nous appe-lons l'acoustique de la salle, et la sciencede l'acoustique étant relativement récen-te, peu de gens, en fait, sont des expertsdans ce domaine.

D'une façon générale, lorsque les ar-chitectes font les plans d'une salle, ilsdemandent les conseils d'experts éclai-ragistes et d'experts pour la climatisa-tion et la sécurité contre les incendies.Ils prennent à leur charge les calculsassurant la solidité de l'immeuble et,naturellement, ils doivent songer aucôté esthétique de l'ensemble. Quant àl'acoustique, ou bien ils ne s'en préoc-cupent pas du tout, ou bien ils n'y son-gent qu'au dernier moment. Par consé-quent on ne demande l'avis d'un con-seiller en acoustique que lorsque lebâtiment est entièrement construit et quele matériel de projection a été installé.Le conseiller acoustique est alors appelépour mettre les choses en ordre avecun minimum de matériaux acoustiques;en cela beaucoup de gens jugent super-ficiellement du problème, comme vousle comprendrez lorsque vous aurez vuque le traitement de l'intérieur d'un bâ-timent par des matériaux acoustiques neconduit pas obligatoirement à une solu-tion réellement parfaite du problème.Vous comprendrez beaucoup mieux celalorsque je vous aurai parlé des recher-ches très importantes conduites parMason en Angleterre sur les cinémas.

On a cru longtemps que la qualité duson dans un cinéma ne pourrait êtreaméliorée que si l'on s'arrangeait pourque la courbe de réponse de l'équipe-ment satisfasse des exigences spécialespar rapport à la salle et son temps deréverbération. Les expériences auxquel-les nous avons fait allusion ont montré

que les facteurs mentionnés, bien quetrès importants, n'étaient pas les seulsà influencer la qualité du son. Les re-cherches ont porté sur 120 cinémas touséquipés d'un appareillage de projectionidentique. On a déterminé les courbesde réponse dans les divers cinémas, ainsique le temps de réverbération en fonc-tion de la fréquence. Puis, on jugea laqualité du son dans les cinémas ayantdes caractéristiques plus ou moins iden-tiques, et l'on constata que malgré descaractéristiques pratiquement identiques,il existait de réelles différences dans lareproduction du son.

Mason établit que dans les salles oùla qualité du son était inférieure à unemoyenne acceptable, il fallait incriminerl'absence de ce qu'il appelle « intima-cy »; nous le désignerons par « l'absencede touche personelle ».

Pour confirmer la cause possible decette différence de qualité du son, on aeffectué des mesures de pression sonoreen divers endroits à l'aide d'impulsionssonores, d'un microphone et d'un oscil-loscope. On a constaté qu'aux pointsoù le son pouvait être considéré commebon, le niveau sonore de la réflexionétait négligeable par rapport à l'impul-sion sonore directe originelle, tandisqu'aux points, où la qualité du son étaitclassée comme mauvaise, ces réflexionsn'étaient pas du tout négligeables.

Cet exemple montre que ce n'est passeulement le temps de réverbération quidoit être étudié soigneusement, maisaussi la forme de la salle, si l'on désireobtenir une reproduction du son réel-lement satisfaisante.

Nous devrons nous préoccuper dequelques autres facteurs du momentqu'en définissant le problème dans sestermes stricts nous constatons que lacause réelle d'une qualité du son défec-tueuse réside dans son qu'on appelle l'é-vanouissement du son (« decay ») c'està dire, en ce concerne l'acoustique de lasalle, dans la forme de la courbe d'éva-nouissement de la réverbération. Danscette courbe, des phénomènes du mêmeordre peuvent être dus à des résonancesde la salle, en dehors des réflexions si-gnalées, et qui à proprement parler sontdes sortes d'échos.

C'est un fait qu'un espace fermé pré-sente un certain nombre de résonancesnaturelles, dont chacune correspond àun mode de vibration défini de l'espace.Imaginez que dans un espace fermé unesource sonore de fréquence simple fonc-tionne pendant un temps indéfini. Il seproduira un état de stabilité lorsque lapression du son dans l'espace entier seradonnée par une fonction sinussoïdale dela fréquence de la source. La distribu-tion de la pression du son dans l'espaceest une superposition d'ondes station-naires correspondant aux vibrations na-turelles de l'espace en question. Laforme et les dimensions de l'espace dé-terminent celles des ondes stationnairesqui se manifesteront dans un certainespace. La position et la forme de la

source sonore décident de celles de cesondes existantes possibles qui figurerontdans la superposition mentionnée, ou end'autres termes décident quelles vibra-tions caractéristiques seront excitées etdans quelles mesures elles apparaîtront.Le son de chacune de ces vibrations na-turelles excitées s'évanouira exponen-tiellement après qu'on aura suppriméla source, à la suite de l'absorption desmurs. Alors qu'avant la suppression dela source, il y avait une vibration ayantla fréquence de la source en chaquepoint de l'espace, lorsque la source estsupprimée on observe quelque chosequi peut être considéré comme une su-perposition d'un certain nombre de vi-brations naturelles, celles dont la fré-quence ne diffère que légèrement de lafréquence de la source contribuant es-sentiellement à l'allure du son. L'allurede la réverbération dépendra pour unelarge mesure de la distribution des fré-quences de résonance de l'espace pour lespectre entier, et de la mesure suivantlaquelle ces fréquences normales serontatténuées.

Pour donner à cette réverbération laforme la plus favorable possible pour laqualité du son, nous devons tout d'aborddistribuer les résonances inévitables del'enceinte sur tout le spectre de fréquen-ces, et s'assurer en même temps que cesrésonances sont également réparties surl'espace entier.

Cela signifie, en second lieu, qu'il nousfaudra sélectionner très soigneusementle matériau absorbant le son, de sorteque tout le spectre de fréquence soit denouveau couvert.

Pour arriver à ce résultat, il est né-cessaire de prévoir la forme de la salleaussi avantageusement que possible. Toutd'abord, il faut éviter les murs parallè-les. De plus il est préférable de « rom-pre » les murs en les ornant de déco-rations.

D'une façon générale, ces ornementsdoivent avoir de petites dimensions, caril se produit une diffraction assurant unedistribution diffuse lorsque le volume del'obstacle est petit en comparaison de lalongueur d'onde. Avec des ornementsde petites dimensions, la distributiondiffuse qui est exigée sera réalisée mêmepour les fréquences élevées.

Le choix des proportions entre la lon-gueur, la largeur et la hauteur de lasalle est également très important ence qui concerne les phénomènes de ré-sonance. En pratique, les dimensions lesplus favorables se sont révélées être unelargeur de 50 à 70% de la longueur etune hauteur de 40% environ de la lon-gueur de la salle. On rencontre souventdans les cinémas des surfaces courbées.Nous sommes opposés, en général, auxcourbes de trop faible rayon, ce quiconduit à une focalisation des ondes so-nores et favorise les résonances naturel-les. C'est pour cette raison que les sur-faces convexes doivent être préférées auxsurfaces concaves. Le phénomène men-tionné par Mason aussi bien que le phé-

noméne de la résonance donnent unegrande importance à la forme de la salle.J'ai déjà signalé au début qu'afin d'ob-tenir une qualité du son parfaite il nesaurait suffire d'employer des matériauxabsorbants.

En ce qui concerne ces matériaux ab-sorbants, je voudrais vous faire remar-quer ce qui suit. Les commercants re-commandent toutes sortes de matériaux,mais il faut être très prudent dans leuremploi, car les qualités d'absorption detous ces matériaux dépendent fortementde la fréquence.

Les matériaux les plus utilisés sontdes matériaux poreux. Leur absorptionaugmente avec la fréquence et peut at-teindre presque 100 % à 2000 pps. Lors-qu'on utilise largement ce genre dematériaux, il peut se produire un man-que d'absorption pour la gamme desfréquences les plus faibles ce qui peutproduire un son creux dans l'anceinte,tandis que la reproduction du son n'estpas nette du tout.

Heureusement, nous disposons de cer-tains matériaux permettant l'absorptionde l'énergie sonore de fréquence moyen-ne et basse, qui répondent à des exigen-ces spéciales de construction. Je songeen ce moment aux effets des panneauxamortisseurs. Un tel panneau est géné-ralement réalisé sous forme de plaquesdisposées à faible distance du mur.Etant donné leurs dimensions et leurstructure, ces plaques présentent certainsmodes normaux de vibration qui fontrésonner les panneaux à cette fréquence,et si les plaques sont amorties de façonjudicieuse, l'énergie sonore pour cettegamine de fréquence particulière setrouve absorbée. On peut réaliser l'amor-tissement, par exemple, en remplissantl'espace compris entre les plaques et lemur par un matériau tendre, ce qui estle plus souvent réalisé lorsque les pla-ques servant à faire le panneau sontd'un bois relativement dur et mince,comme le contreplaqué et le carton ba-kelisé et lorsque la structure en elle-même ne produit pas d'amortissement.Les panneaux réalisés en carton tendren'ont pas besoin, en règle générale,d'être amortis par un remplissage sup-plémentaire, leur structure propre suffi-sant pour cela. Pour couvrir la gammede fréquence la plus étendue possible,on donne aux panneaux des dimensionsvariables et au besoin, des épaisseursvariables. Ce mode de construction con-vient en général aux architectes, car unedistribution régulière de ces panneauxirréguliers peut assurer un effet très dé-coratif. Mais l'inverse se produit éga-lement. Pour obtenir dans ce cas uneabsorption suffisante pour la gamme defréquence la plus faible, il y aurait lieupar exemple de cacher les panneaux der-rière les tapisserie. On peut employerparfois un lambris pour le montage dupanneau.

En plus des matériaux poreux men-tionnés, et de l'utilisation de panneaux,on peut aussi assurer une absorption au

ATTI E RASSEGNA TECNICA DELLA SOCIETÀ DEGLI INGEGNERI E DEGLI ARCHITETTI IN TORINO - NUOVA SERIE - ANNO 6 -N. 12 - DICEMBRE1952 ATTI E RASSEGNA TECNICA DELLA SOCIETÀ DEGLI INGEGNERI E DEGLI ARCHITETTI IN TORINO - NUOVA SERIE - ANNO 6 . N. 12 - DICEMBRE1952408 409