L’analyse des mouvements au moyen de photographies successives et instantanées est déjà connue des lecteurs de la Nature[1]. Ils ont vu qu’en admettant la lumière d’une manière intermittente dans un appareil photographique on peut recueillir, sur une plaque immobile, une série d’images d’un animal ou d’un objet en mouvement. Mais il faut, pour cela, opérer devant un fond obscur, sur un objet très lumineux, de petites dimensions et se déplaçant assez vite pour que les images ne se recouvrent pas entre elles. Ces conditions ne sont pas toujours faciles à remplir, de sorte que, sous cette première forme, la photochronographie était restreinte dans ses applications. Aussi a-t-il fallu modifier cette méthode pour l’appliquer à certaines études, par exemple, à l’analyse des différents types de la locomotion aquatique.
Les animaux en expérience nageaient dans un aquarium à deux parois de glaces encastrées dans l’ouverture d’une muraille (fig. 4). Directement éclairé par la lumière de l’horizon, l’aquarium formait un champ très clair sur lequel les divers animaux se profilaient en silhouettes. D’autres fois, on recouvrait la glace extérieure de l’aquarium en abattant un volet opaque ; puis, en ouvrant un autre volet placé au-dessus de l’eau, on voyait les animaux vivement éclairés se détacher sur un champ noir.
La Nature n°911 – 15 novembre 1890 – figure 4 Dans la plupart des cas, il faut opérer devant le fond lumineux ; aussi n’est-il pas possible de recevoir sur une plaque immobile plusieurs images successives ; mais il faut imprimer à la surface sensible des déplacements saccadés, de façon à amener au-devant de l’objectif des points toujours nouveaux pour chaque image nouvelle qui doit se former. Je me sers à cet effet de plaque souple de Balagny, au gélatino-bromure d’argent. Cette pellicule, à la fois solide et flexible, se taille en une bande longue et étroite qui défile dans la chambre noire, au foyer de l’objectif, en passant d’une bobine-magasin sur une bobine réceptrice autour de laquelle elle s’enroule. Le mécanisme qui produit ce déplacement de la bande est assez compliqué et a besoin d’une description spéciale.
La figure 5 montre la disposition de l’appareil. L’objectif, tourné vers la droite, est coupé dans sa partie moyenne pour le passage de disques fenêtrés qui tournent en laissant passer la lumière d’une manière intermittente. Quand le petit disque fait un tour, le grand disque en fait cinq et c’est alors seulement que se fait la rencontre des ouvertures des disques et le passage de la lumière. Derrière l’objectif, un soufflet laisse parvenir la lumière sur la pellicue sensible ; celle-ci et les cylindres qui la conduisent sont enfermés dans un compartiment hermétiquement clos. Sur la figure 5, l’intérieur de ce compartiment est rendu visible par l’enlèvement du couvercle et par un arrachement des parois. Au-dessous, dans une caisse fermée, est le rouage moteur qui actionne toutes les pièces de l’appareil et qu’on remonte par une manivelle visible à l’extérieur.
L’image se forme en arrière du soufflet dans une fenêtre munie d’un verre dépoli. La mise au point se fait au moyen d’une loupe dont l’oculaire se voit au-dessus de la manivelle. Enfin, le tout est posé sur un trépied qui se transforme, quand on le retourne, en une sorte de crochet de commissionnaire et sert au transport de l’appareil.
La partie la plus importante à décrire est relative à la pellicule, à son introduction dans l’appareil et à la façon dont elle se déplace. Chaque analyse d’un mouvement par la photochronographie donne lieu à une longue série d’images et consomme une bande de pellicule ; il faut donc, à chaque expérience nouvelle, retirer la bande impressionnée et la remplacer par une autre. Cette substitution peut se faire en pleine lumière au moyen des bobines à couvertures dont voici la description.
La Nature n°911 – 15 novembre 1890 – figure 6 Aux extrémités de chaque bande pelliculaire (fig. 6) on colle des bandes de papier de même largeur. L’un de ces prolongements est rouge, l’autre noir ; chacun d’eux a 0m,50 de longueur environ. Dans le laboratoire, à la lumière rouge, on enroule la bande ainsi formée sur une bobine de métal dont elle remplit exactement la gorge. Après enroulement, la bobine présente à l’extérieur des couches superposées de papier noir dont l’opacité garantit la pellicule sensible de toute impression lumineuse.
Ainsi préparé, la bobine-magasin peut-être maniée en pleine lumière. Pour l’introduire dans l’appareil, on déroule plusieurs tours de la couverture noire dont on fixe l’extrémité sur une bobine vide que nous appellerons réceptrice et sur laquelle se fera un nouvel enroulement de la bande à mesure que celle-ci aura défilé au foyer de l’objectif photographique. Des rouleaux compresseurs assurent l’application régulière des tours de la bande sur les bobines. Quand une expérience est terminée, toute la bande a passé de la bobine-magasin M (fig. 5) sur la bobine réceptrice ; celle-ci présente alors, à l’extérieur, la couleur rouge de la couverture qui, à son tour, préservera la pellicule de l’action de la lumière et permet de la retirer sans danger de l’appareil. Grâce à ces deux couleurs différentes, on ne peut confondre une bobine impressionnée avec celle qui n’a pas servi.
Pour que les images soient nettes, il faut que la surface sur laquelle elles se forment soit parfaitement immobile pendant la durée de la pose. Or, quand on prend une série de photographies à de courts intervalles (30, 40 et même 50 fois par seconde), la pellicule et le rouage qui l’enchaîne ont nécessairement une grande vitesse. Pour produire les phases d’immobilité de la bande sensible, il ne fallait pas songer à arrêter les pièces massives du rouage, cela eût entraîné des chocs destructeurs. D’autre part, arrêter entièrement la pellicule pendant que le rouage continuerait à l’entraîner, c’était en produire la rupture. Voici comment j’ai concilié ces deux exigences.
A l’endroit où la pellicule va passer devant l’objectif, un organe compresseur l’applique un instant contre la paroi de la chambre noire et l’immobilise. Mais, au delà de ce point, la pellicule se réfléchit sur une lame flexible avant de s’engager dans le laminoir qui l’entraîne d’un mouvement continu. Il suit de là que pendant que la pellicule est immobilisée dans sa partie qui reçoit l’image, la partie située plus loin cède à l’action du laminoir en faisant courber le ressort sur lequel elle se réfléchit. Les choses se passent donc comme si la pellicule était extensible. Après le court arrêt qui correspond à une pose, le ressort fléchi se détend et la bande repart avec une grande brusquerie, puis continue à progresser avec la vitesse moyenne que lui imprime le laminoir, soit environ 0m,80 à la seconde.
Au delà du laminoir qui est invisible dans la figure 5 et dont on n’aperçoit que le compresseur C, la pellicule s’enroule sur la bobine-magasin jusqu’à ce qu’elle ait défilé tout entière. Il reste encore une condition importante à remplir : il faut, avant que la pellicule se mette en marche, que le rouage moteur ait pris sa vitesse uniforme. Pour obtenir ce résultat, la pellicule fixée aux deux bobines et engagée dans le laminoir n’y est pas comprimée tout d’abord et ne subit pas d’entraînement. Ce laminoir, en effet, est formé d’une cylindre moteur dont le périmètre est égal à la largeur de l’image qu’on veut obtenir, et d’un cylindre compresseur C qui tourne passivement. Ce dernier vient, au moment où l’on veut commencer l’expérience, presser la pellicule contre le cylindre moteur ; à ce moment, l’entraînement de la pellicule commence.
D’autre part, la bobine réceptrice, si elle tournait toujours, entraînerait également la pellicule ; on arrête cette bobine au moyen d’un cliquet ; alors l’arbre moteur qui la traverse tourne à frottement dans son intérieur. C’est par la pression sur une même détente qu’on obtient ce double effet, de comprimer la bande dans le laminoir et de désembrayer la bobine réceptrice. Aussitôt la bande commence sa marche saccadée, tirée par le laminoir et, à mesure qu’elle en sort, s’enroule sur la bobine réceptrice.
Il est inutile de décrire le rouage moteur ; j’en ai construit de plusieurs types, les uns à poids, les autres à ressorts, d’autres enfin mus par l’électricité. Dans tous, l’action des mobiles était réglée de telle sorte que le pincement qui arrête la pellicule se produisit exactement au moment où la pose avait lieu.
L’appareil qui vient d’être décrit se prête à toute sortes d’études, car l’objet dont il prend les images peut être placé à toutes distances et dans toutes sortes de conditions d’éclairage. Il m’a semblé qu’un des champs les plus nouveaux à explorer était la locomotion aquatique. En effet, il n’y a pas bien longtemps que l’emploi de l’aquarium a permis de voir avec quelle variété de moyens de locomotion se propulsent les différents genres d’animaux aquatiques, poissons, mollusques, crustacés, rayonnés, etc. Il n’est pas besoin de dire que, pour la connaissance de tous ces mouvements, l’observation est insuffisante et qu’elle n’en donne qu’une idée très imparfaite. Dans bien des cas, l’œil est incapable de suivre les mouvements des organes propulseurs.
Les figures 1, 2 et 3 montrent quelques types de locomotion aquatique.
La Nature n°911 – 15 novembre 1890 – figure 1 Mouvement de la Méduse. On sait que la propulsion de ce mollusque se fait par les alternatives de contraction et de dilatation de son ombrelle. Ces mouvements sont lents ; l’œil peut en reconnaître sans peine les caractères généraux qui rappellent ceux du cœur et produisent, eux aussi, l’expulsion d’un liquide. Il suffit de dix images par seconde pour avoir, comme dans la figure 1, une série assez complète des phases de ce mouvement. Ces épreuves ont été obtenues dans les conditions suivantes : le fond de l’aquarium était obscur et l’animal, vivement éclairé d’en haut, se détachait en clair. Ces images, comme toutes celles qui correspondent à des mouvements périodiques, gagnent beaucoup à être vues dans le zootrope où elles reproduisent avec une perfection absolue l’aspect de l’animal en mouvement.
La Nature n°911 – 15 novembre 1890 – figure 2 Mouvement de l’Hippocampe. Cet animal, vulgairement connu sous le nom de Cheval marin, a pour propulseur principal une nageoire dorsale qui vibre avec tant de rapidité qu’elle est presque invisible et prend une apparence analogue à celle des branches d’un diapason en mouvement. Avec vingt images par seconde on voit (fig. 2) que cette vibration est ondulatoire et l’on assiste aux déviations successives des rayons inférieurs, moyens, puis supérieurs de la nageoire. Dans le cas présent, l’ondulation se fait de bas en haut. Ces images sont trop petites et trop peu nombreuses pour permettre de saisir tout le détail des mouvements, mais il sera facile d’en augmenter le nombre, et de les faire plus grandes en les prenant de plus près.
La Nature n°911 – 15 novembre 1890 – figure 3 La Comatule (fig. 3) est habituellement fixée au fond de l’aquarium, comme un végétal tient au sol par l’implantation de ses racines ; elle n’exécute alors que de vagues mouvements des bras qu’elle enroule et déroule en tenant ses cirres écartés. Mais si l’on excite l’animal au moyen d’une baguette, on le voit, au bout de quelques instants, s’agiter d’un mouvement étrange qui le transporte à une assez grande distance.
Dans ce genre de locomotion, les dix bras se meuvent d’une façon alternative : cinq d’entre eux s’élèvent, en se tenant serrés contre le calice, tandis que les cinq autres s’abaissent en s’en éloignant ; en outre, sur les bras qui s’élèvent, les cirres sont invisibles, car ils leur sont accolés, tandis que sur les bras qui s’abaissent, ils s’écartent en dirigeant, de manière à trouver sur l’eau un point d’appui efficace. Ces mouvements des cirres semblent passifs comme ceux d’une soupape qui obéit à la poussée d’un liquide.
J’ai obtenu les images d’un certain nombre d’autres espèces aquatiques : la natation de l’anguille et de la raie, la locomotion du poulpe, etc. Ces types de locomotion devront être étudiés méthodiquement, comparés entre eux et considérés dans leurs rapports avec la conformation des différentes espèces animales. Ce sera, je l’espère, un élément nouveau pour l’interprétation des lois si obscures encore de la morphologie animale.

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Notes

[1] Voy. n°536, du 29 septembre 1883. p. 275