Cinématographe Lumière
- Mécanisme interne de démonstatrion -.
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Les frères Lumière, Auguste et plus particulièrement Louis, sont mondialement connus pour leur coup de génie dans la création du tout premier appareil de prise de vues réèlles et surtout de projection, de l'appareil à "perpetuer la vie au delà de la mort", le Cinématographe. Leur découverte technique, que Louis qualifiera en 1895 de simple curiosité de fête forraine qui ne survivra tout au plus qu'à deux années d'éxploitation, va marquer en fait le début de la plus célèbre, commerciale et magique histoire d'une usine à rêver : le Cinéma. |
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Fascinné par l'animation de l'image, par le Kinétoscope d'Edison, et à la demande de son père Antoine Lumière, Louis va travailler pendant plusieurs mois sur un appareil muni d'un mécanisme d'horlogerie capable de reproduire la vie sur grand écran. C'est ainsi, qu'inspiré par le principe des machines à coudre de l'époque, Louis Lumière va créer le premier prototype du Cinématographe à l'intérieur même de son usine de produits photographiques à Lyon.
Le kinétoscope d'Edison était déjà capable de reproduire des séquences animées... Seulement, le défilement de la péllicule était continu ! Ce qui demandait des temps d'obturation extremement courts afin de n'envoyer que des images fixes à l'observateur qui ne pouvait être qu'unique tant la dose de lumière parvenant à son oeil était faible. Ce kinétoscope se présentait donc sous la forme d'une borne en bois, munie d'un viseur dans lequel l'observateur pouvait voir l'animation après avoir introduit une pièce de monnaie.
Le mécanisme du Cinématographe de Louis Lumière est capable, quant à lui, seize fois par seconde, de faire avancer de la péllicule photographique d'une longueur parfaitement régulière et de donner l'immobilité necessaire à cette péllicule afin de permettre la prise de vue.
Car tout le secret d'une prise de vue Cinématographique réside dans cette particularité bien définie. L'interet d'un tel mécanisme est d'offrir un maximum de lumière tant à la prise de vue qu'à la projection en faisant un minimum de photos par secondes !
Après bon nombre de recherches souvent infructueuses sur ce mécanisme merveilleux, j'ai pu retrouver une revue datant je crois de 1898 qui traitait justement du fonctionnement du Cinématographe Lumière. Evidement, je n'ai trouvé que de simples dessins, mais qui m'en ont laissé voir suffisament pour refabriquer l'organe principal de cet appareil magique.
C'est donc avec plaisir que je vais partager avec vous le montage du mécanisme du cinématographe Lumière, en image. J'ai pu réaliser tout cela en moins d'une semaine grâce à de bons outils et une bonne dose de passion et de motivation. J'ai commencé par dessiner sur papier les pièces principales à l'échelle 1:1. Ces pièces ont été ensuite usinées une à une dans de l'aluminium qui à la particularité d'être un métal très tendre, sur une perceuse à colonne métamorphosée en fraiseuse...
Ainsi je vous épargne l'usinage des pièces et vous offre uniquement le montage de l'appareil.
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Allez, pour le fun, voici la perceuse/fraiseuse avec le plateau principal du Cinématographe en cours d'usinage :
On peut déjà apercevoir sur la photo de droite, les deux couloirs d'une longueur de 20mm qu'emprunteront les griffes servant à entrainer la péllicule image par image. Le plateau original doit faire aux alentours de 200x200mm... Je l'ai réduit un peu car ce mécanisme ne sera pas destiné à tenir dans une boite.
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Le plateau principal.
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Voici donc ce plateau déjà percé, apte à recevoir les autres éléments... Evidement à la conception, tout se fait au fur et à mesure... le nombre de fois où ce plateau passe et repasse sur la perceuse/fraiseuse est incalculable, tout comme les autres pièces.
Vous pouvez donc déjà distinguer, comme je l'ai écris plus haut, les deux couloirs destinés aux griffes. En haut à gauche, dans la lignée des couloirs, se trouve la fenêtre de prise de vue servant également à la projection. Cette fenêtre était fixe sur le Cinématographe d'origine comme présentement. Son emplacement à donc été calculé le plus précisement possible. Ses dimensions sont 18x24mm, 25mm étant l'exact éspacement entre les deux perforations de la péllicule (les films étaient muets à cette époque, en l'abscence de piste sonnore, la totalité de l'espace était reservé à l'image). |
Enfin, à droite le trou de 14mm de diamètre sera destiné à recevoir les petits roulements à billes, support de l'axe principal de la came éxcentrique. n.b. : Dans le cinématographe d'origine qui je pense était en acier, bronze, ce genre de roulements devait être absent. Cet un choix personnel, car l'aluminium étant un métal tendre, l'usure par frottement de l'axe interne serait prématuré, mettant rapidement en péril la durée de vie de mon mécanisme.
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Le couloir principal de la péllicule, recto verso.
Dans le Cinématographe d'origine, la partie couloir arrière qui guide le film dans l'appareil est un peu plus complexe : Elle est escamotable verticalement de façon à placer correctement le film, elle est également constituée de deux ressorts plats en métal près de la fenêtre de prise de vue, étant déstinés à presser fermement le film contre la fenêtre, assurant une planéité optimale de la péllicule (mais point trop, de façon à ne pas empêcher la circulation libre du film). Il semble que la fenêtre soit pourvue d'une mince lame de verre afin d'augmenter cette planéité recherchée. (je n'ai aucune certitude, je rappelle que les documents détaillés sur le Cinématographe Lumière sont difficiles à se procurer).
Dans mon cas, le couloir est réduit au plus simple... En effet la planéité n'est pas un soucis premier car ce mécanisme est destiné à la démonstration et non à la prise de vue.
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Le couloir destiné à guider le film de la fenêtre de prise de vue jusqu'aux griffes est donc placé avec précision sur le verso du plateau principal. On peut distinguer que les deux fenêtres de prise de vue/projection, ainsi que les couloirs à griffes sont parfaitement alignés. (N'oublions pas que le Cinématographe d'origine est un trésor de précision qui demande un travail d'usinage au centième de millimètre près ! La grande vitesse de défilement de la péllicule melée au jeu trop prononcé des pièces en mouvement pouvaient conduire à un sautillement insupportable de l'image menant parfois à la déchirure du film !)
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Les glissières.
Inutile de préciser encore une fois que ces glissières doivent être usinées avec un maximum de précision car c'est à travers elles que le cadre porte-griffes actionné par la came éxcentrique va se mouvoir. Elles doivent être par conséquent parfaitement alignées aussi bien en parrallèle l'une à l'autre, qu'au couloir/guide, sans aucune déviation sans quoi le cadre pourrait entrainer une résistance, voire même rester bloqué.
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Le cadre porte-griffes.
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Cette pièce demeure très importante car elle fera le lien entre le mouvement de va-et-vient vertical et l'avance / recul horizontal des griffes dans les perforations du film. Vous pouvez observer les deux branches supérieures et inférieures rectangulaires destinées à se mouvoir de façon verticale dans les glissières. Une troisième branche sur la gauche sera destinée à porter l'ensembles des deux griffes qui éffectueront leur mouvement horizontal et perpendiculaire au film. Ce cadre à donc pour but premier d'infliger aux griffes, par conséquent au film, l'avance verticale, intermitente et très précise, de la longueur d'un photogramme, c'est à dire d'éxactement 19mm.
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Sur ce cadre, sont vissées deux rampes parfaitement parallèles l'une à l'autre, destinées à recevoir le mouvement vertical imprimé par la came excentrique triangulaire. Leur écartement devra correspondre le plus précisement possible, jeu en plus, aux dimensions de cette came triangulaire. Trop de jeu occasionnerait avec la vitesse de rotation de la came, une multitude de chocs sur le cadre porte-griffes extremement néfastes à l'appareil tout entier qui entrainerait dans un premier temps un sautillement insupportable de l'image à l'écran (avec déchirure du film) et dans un deuxième temps une usure tout à fait prématurée de l'appareil, voire même sa destruction irrémediable.
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Les griffes.
Dans son Cinématographe d'origine, Louis Lumière utilisa pour ses essais, des bandes de papier sensibilisées de 35mm de large. Celles-ci étaient munies d'une seule perforation ronde de chaque côté des photogrammes. Ce qui explique les deux seules griffes dont les pointes sont espacées de 28mm. 28mm étant la distance exacte entre le milieu de deux perforations gauche et droite du film souple 35mm d'Edison, toujours utilisé aujourd'hui. Sachant que le pas d'un photogramme est de 19mm, on peut s'apercevoir que nous avons sur les bords du film, quatres perforations de chaque cotés. Trois de ces perforations (6 en tout) sont donc inutiles dans le Cinématographe. |
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La tension imprimée par les deux griffes lors de la descente d'une image impressionnée se trouve ainsi répartie uniquement sur deux perforations en tout. Pour une cadence de 15/16 images par seconde, le film, à l'époque en nitrate de cellulose, demeure assez resistant à la déchirure. Sur la photo de gauche, le "bloc-griffes" monté sur la glissière externe ronde. les griffes ont été usinées directement dans le bloc d'aluminium. Elles restent assez fragiles de part leur nature et surtout leur épaisseur qui ne dépasse pas 1mm. la tige ronde à été usinée de la même façon directement dans le bloc, introduite dans la petite glissière ronde du support puis courbée à 90 degrés à l'aide d'une pince. ce bloc est donc condamné à rester dans son support. La courbure à été également dirigée vers le centre du cadre car les deux futures rampes d'insertion et de retrait du "bloc-griffes" seront fixées sur l'axe central. Sur la photo de droite, le support/glissière du "bloc-griffes" est vissé sur la branche transversale du cadre. On peut voir que cette branche à été préalablement usinée en son centre, aux dimensions du "bloc-griffes" de façon à le guider lors de l'insertion et du retrait des griffes au niveau des perforations.
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Mise en place du cadre.
Le cadre à présent terminé et muni de ses griffes peut être placé sur le plateau principal du mécanisme. Moment fatidique car à cet instant nous allons voir si le cadre glisse aisément, sans trop de jeu dans les glissières, bien parallèlement aux couloirs destinés aux griffes. Gagné ! Tout va bien pour le moment... (si le travail a été bien pensé préalablement et ensuite bien appliqué, il n'y a aucune raison que cela se passe mal...) j'ai tout de même veillé à la bonne planéité des plaques d'aluminium avant de commencer l'usinage, car la moindre pièce legèrement tordue, même ne serait-ce que de deux dizièmes de millimètre, peut nuire au libre mouvement de tout le mécanisme.
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Le support de l'arbre principal.
Le support de l'axe principal se doit d'être solide et assez massif de façon à absorber la tension de rotation nottament lors de la montée du cadre. Dans un premier temps, cette pièce était brute, uniquement percée d'un trou d'une longueur de 15mm au diamètre de l'axe, jeu en plus. Je me suis rapidement aperçu que cette tension de rotation lors de la montée du cadre était assez importante et cyclique, ce qui m'a fait penser que l'aluminium serait rapidement usé aux endroits internes où l'axe imprimerait cette tension. j'ai donc ajouté deux petites roulements à billes aux extremités de la pièce, de façon à solidifier et surtout faciliter la rotation de l'arbre principal. Ci-dessus, vues recto verso de la pièce en question...
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le support muni de ses roulements est donc fixé sur le plateau principal. On peut apercevoir les deux griffes dans les couloirs sur la photo de droite. Vue recto verso du plateau :
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La came excentrique.
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Voici la came triangulaire qui va imprimer le mouvement de va-et-vient vertical au cadre porte-griffes. Celle-ci se trouvera en continuelle rotation entre les deux rampes parallèles du cadre. Il est donc indispensable que ses trois tranches soit parfaitement identiques car elles seront alternativement mais en permanences en contact avec les deux rampes du cadre. Le trou par lequel l'axe va passer a été soigneusement calculé car de lui dépend l'exactitude du pas d'avance intermitent du film, soit 19mm. Je l'ai taraudé de façon à assurer la stabilité de la came sur l'axe... N'oublions pas que cette came est excentrée, elle va de ce fait recevoir d'importantes tensions alternatives lors de la montée et de la descente du cadre. Ajoutons à cela l'effort supplémentaire de la descente du film ! |
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Les rampes d'insertion et de retrait des griffes.
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Ces deux rampes sont également très importantes dans le Cinématographe Lumière car ce sont elles qui vont imprimer au "bloc-griffes" le mouvement de va-et-vient horizontal et perpendiculaire au film, c'est à dire l'insertion et le retrait succéssif des griffes au niveau des perforations. Leur emplacement sur le disque central à été soigneusement calculé en fonction de la came excentrique, de façon à ce que la rampe d'insertion des griffes dans les perforations soit parfaitement synchronisée avec le temps de pose supérieur de la came. Il en est de même avec la rampe de retrait des griffes synchronisée avec le temps de pose inférieur de la came, c'est à dire en fin de course du cadre porte-griffe. Ces deux rampes sont donc volontairement courbées de façon à pousser ou retirer le "bloc-griffes" des perforations. Ceci n'est pas très apparent sur la photo ci contre... |
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Montage de l'arbre principal.
J'ai décidé d'utiliser un axe central fileté de façon à maintenir d'une façon optimale, serrés entre des écrous, tous les éléments (came, rampes, engrenage arrière). En effet si la came ou les rampes venaient à perdre leur ajustage, c'est tout le synchronisme de l'appareil qui serait compromis. les griffes ne seraient alors plus synchronisées avec le mouvement vertical du cadre et le pas d'avance du film s'en trouverait réduit voire même inversé ! Sur la photo de gauche, les éléments avant montage... Sur la photo de droite, l'arbre définitivement monté avec tous les les éléments ajustés... n.b. : Evidement, l'ajustage des rampes et de la came s'est faite préalablement sur le cadre... j'ai resortit l'arbre juste pour la photo...
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Montage de l'arbre principal sur le plateau.
L'arbre, muni de tous ses éléments solidements fixés, est donc placé sur le plateau principal, à l'intérieur du cadre. on peut apercevoir la came prendre sa place avec précision entre les deux rampes parallèles du cadre porte-griffes. A ce stade, et si le travail à bien été executé, le mécanisme fonctionne ! En faisant tourner à la main l'arbre, la came imprime son mouvement vertical au cadre, et les deux rampes synchronisées avec cette came, font entrer et sortir le "bloc-griffes" des couloirs. Nous pourrions nous en tenir à cela car le mécanisme est terminé...(je précise enfin que j'ai volontairement ommis l'obturateur pour la raison toute logique que celui-ci masquerait tout le mécanisme). Mon but et de le proposer à la démonstration au publique, de façon à bien lui faire comprendre son principe. Je dois donc munir ce mécanisme d'un moteur lent mais suffisament puissant, et monter le tout sur un socle pourvu d'un intérrupteur actionnant le tout à la demande.
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Montage de l'engrenage.
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montage du bloc moteur sur l'arrière du plateau.
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Fabrication du socle - En copeaux pressés/contre-plaqué, recouvert d'un film PVC noir et d'un film en velour noir sur la partie supérieure. L'interrupteur est déja en place. Deux équerres en métal sont fixées sur le socle sous le velour, prêtes à recevoir le mécanisme.
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Montage du mécanisme sur le socle.
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Montage de la boite protectrice du bloc moteur et de la boucle de péllicule de démonstration destinée à tourner en continu.
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Vue de la partie élèctrique sous le socle.
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La partie élèctrique est d'une extreme simplicité. Elle est constituée d'une pile 9V et d'un interrupteur poussoir. |
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Voilà... Le mécanisme à bien sur été graissé de façon à assurer un mouvement fluide et sans accroche des pièces. J'ai également fabriqué une petite vitrine en verre, installée sur le socle de façon a protèger le mécanisme de divers doigts maladroits et curieux de toucher. Pour fignoler le tout, toutes les arrètes ont été recouvertes de petites règlettes en aluminium doré.
Cette reconstitution du mécanisme du Cinématographe Lumière est exposée au Musée du Cinéma et de la Photographie à Saint Nicolas de Port (54) où je suis guide... n'hesitez pas à venir faire une petite visite ! En vous attendant, voici trois séquences vidéo du mécanisme en mouvement, le principe sera compris au premier coup d'oeil.
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