Author: liagiraud

Relecture des publications

Après une petite discussion collective autour du projet, nous constatons qu’il est encore difficile d’imaginer des expériences scientifiques capables de faire avancer le projet, sans maitriser les aspects plus techniques de notre sujet. Nous  passons donc la matinée à relire les publications collectées jusqu’ici afin de mieux comprendre les mécanismes impliqués dans la production des sons.

On retiendra que :

• La vessie est un organe relativement peu efficace pour la production des sons, dans la mesure où son anatomie semble atténuer/absorber les sons plutôt que d’amplifier le signal (Fine,  2012) 
• Malgré la description anatomique de la vessie natatoire, il est difficile pour nous d’appréhender un matériau que nous n’avons pas encore vu, touché, expérimenté. 

Le pisciculteur du Vercors

Malgré nos allers et venues matinales entre les différentes poissonneries de Grenoble ( Halles Sainte-Claire, marché du cours Jean-Jaurès, la poissonnerie des dauphins), nous n’avons pas encore réussi à nous fournir en vessies natatoires : la plupart des poissonniers reçoivent leurs produits vidés et, malgré nos demandes, nous ne parvenons pas à obtenir ni viscères, ni poisson entier.

Nous décidons donc d’aller chercher le poisson à la source, chez un pisciculteur de la région. Autour de Grenoble il y a hélas peu de poisson, excepté la truite qui, fort heureusement,  possède en théorie une vessie natatoire.

Nous cheminerons jusqu’à la ferme “les truites de Vernaison” (Echevis) pour acheter 5 beaux spécimens au producteur.

Présentation du projet auprès de l’équipe du Liphy

Nous présentons nos démarches artistiques respectives ainsi que le projet de chant des poissons aux autres membres du laboratoire. Les chercheurs comprennent mieux les sons étranges que nous produisons parfois.

Une vessie avec vibreur intégré

Lia élabore une vessie à double paroi à partir de gants de laboratoire. Cela permet d’y glisser le mini-vibreur de téléphone qui s’y trouve maintenu à l’abri de l’eau et sous pression.

Mesure de l’impédance des vibreurs en vue d’établir l’impédance moyenne

Pour reproduire un muscle sonique qui met en vibration une longue zone de la vessie, Térence imagine installer de nombreux vibreurs de téléphone en ligne pour créer une grande zone de mise en vibration. Pour cela, il faut câbler en série et en parallèle les vibreurs pour obtenir une impédance contrôlée vis-à-vis de l’amplificateur de puissance. L’impédance moyenne mesurée est de 14,6 ohms.

Le contact vibreur/membrane

Pour le moment, le contact entre le vibreur et la membrane se semble pas optimal : le vibreur est seulement posé sur la membrane et s’en désolidarise lors de la vibration. Nous ajoutons un silicone non durcissant entre ces deux éléments et au niveau du contact membrane/micro pour assurer leur cohésion.

 

Nous réalisons alors des tests de vibration :

• Le vibreur sous eau avec silicone et avec la vessie ballon “double gant” – ramps from 50Hz to 150Hz

• Le vibrateur directement sur capteur avec silicone- ramps from 50Hz to 150Hz

Conclusion : même sans la présence du gant, des parasites subsistent.

Un court-circuit

Pourtant cette vessie artificielle ne semble pas totalement hermétique et de fines particules d’eau s’infiltrent tout de même entre les deux parois. Au bout de quelques heures un court-circuit se crée et grille le vibreur. Nous mettons aussi en panne l’amplificateur qui était non-protégé!

Il faudra donc veiller à utiliser des amplificateurs protégés contre les courts-circuits, et faire attention la manipulation sous l’eau.

Nous réalisons un nouveau vibreur en recouvrant de vernis les connecteurs, puis en piégeant l’ensemble dans du silicone durcissant.

Étanchéification d’un haut-parleur

Nous nous attelons au problème des haut-parleurs étanches. L’excitateur utilisé est en partie en papier. D’après Patrice, technicien au LiPhy, nous pourrions juste l’isoler avec une fine couche de silicone mais cette solution ne sera pas pérenne. Les vibrateurs de téléphones sont plus petits et scellés par des machines. Les jointures sont donc très petites et ne permettent pas à l’eau d’entrer.  D’après Maxime, Post-doctorant au LiPhy, une simple gaine thermo-rétractable permet d’isoler l’électronique de l’eau.

Nous réalisons donc un système de ce type, recouvert d’un ballon de baudruche permettant de plonger librement les fils électriques dans l’eau.

Nous avons aussi fait des recherches sur les haut-parleurs/transducteurs immersibles. Cela existe pour les piscines, et une version DIY est montrée sur le site instructables. En isolant l’arrière du caisson nous pourrions avoir un système pouvant résister à l’eau…

Rencontre avec Nathalie Henrich

Nous rencontrons pour la première fois Nathalie, directrice du département Parole et Cognition au Gipsa Lab. Nous discutons plus particulièrement de l’anatomie de la vessie natatoire, encore mal comprise dans le projet. Une compréhension du matériau, de sa structure et des caractéristiques biomécaniques du muscle sonique apparait nécessaire pour espérer créer une vessie biomimétique capable de reproduire le chant des poissons. De son côté, le Gipsa Lab travaille à la conception et à la fabrication de tissus en collagène produits par impression 3D. Une telle technique pourrait nous permettre d’obtenir des matériaux très fins (de l’ordre du millimètre), ayant des propriétés mécaniques spécifiques. Le Gipsa Lab travaille actuellement avec un pôle d’impression 3D de l’université de Grenoble : la plateforme Gi-Nova. Nous évoquons également des pistes de restitution possibles de ce projet : un concert immersif dans une piscine ?

Échange avec Éric Parmentier

Nous avons précédemment contacté M. Parmentier, directeur du laboratoire de Morphologie Fonctionnelle et Évolutive à l’Université de Liège, et spécialiste du chant des poissons. Selon lui, les vessies natatoires ne seraient pas des structures résonantes comme nous le présumions : leur vibration est tributaire des muscles qui les excitent. Il insiste sur la diversité des morphologies existantes : il existe en réalité plusieurs systèmes de stimulation vibratoire (cit. “Certains Ophidiiformes par exemple ont des vessies partiellement ossifiées, et l’os peut entrer en vibration. J’avais aussi décrit un poisson Carapus […] où la vessie entrerait en vibration suite à une contraction à 10 Hz. Dans ce cas-ci, la vessie est intimement liée à une côte qui est élargie et nous supposons que c’est cette côte qui entre en vibration…“). Cela nous conforte dans l’idée de bien comprendre la morphologie / l’anatomie des poissons, et donc de lui rendre visite à Liège pour échanger plus en détails.

Mise en vibration d’un ballon de baudruche

Nous modélisons la vibration de la vessie natatoire par un ballon. Nous utilisons des gants de laboratoire pour obtenir une poche d’air suffisamment fine. 

L’immersion du ballon est rendue possible grâce à un fil de nylon fixé sur une ventouse. Celle-ci peut ainsi être positionnée sur le fond de l’aquarium.

Le fil de nylon peut ainsi permettre la création d’une double poche, comme observé sur les vessies décrites sur internet.

L’excitateur est lui aussi étanchéifié grâce à un gant de laboratoire. L’enregistrement des sons produits se fait avec un micro-contact (piezo), branché sur une carte son. Ce système permet de faire vibrer le ballon et d’enregistrer le résultat sonore émis par le ballon. 

De cet enregistrement est issu un audiogramme figurant le signal témoin (en bas / canal droite du fichier audio) et le signal résultant (en haut / canal gauche du fichier audio).

On constate la création d’harmoniques qui pourraient être issues de la vibration du ballon mais aussi d’une vibration parasite de l’excitateur.

Nous reproduisons le test sans le ballon et observons en effet que les harmoniques subsistent. Il semblerait que ce soit la vibration du gant isolant l’excitateur qui produise ce bruit parasite. Il apparait donc nécessaire de revoir la technique d’étanchéité de l’excitateur.

Compréhension de la vessie natatoire

Le matin, nous récupérons à la poissonnerie des Halles de Grenoble, des morceaux de merlu / colin sur lesquels pourraient se trouver des vessies natatoires. 

Le poisson possède en effet une vessie natatoire mais celle ci est solidaire des vertèbres. Nous observons chez le merlu la présence d’un autre tissu plus cartilagineux qui semble supporter la membrane fine de la vessie : celle-ci est en effet constituée par un  tissu fragile qui se déchire très facilement lorsque l’on supprime le support cartilagineux.

Cette poche d’air ne ressemblant pas à ce que nous avions pu imaginer, nous recherchons si il existe différentes formes de vessies, en lisant notamment un texte sur l’évolution des vessies.

Nous regardons également si d’autres espèces de poissons pourraient avoir une vessie moins fragile. Parmi elles la truite, la carpe koï, la perche, le gardon, l’ablette… et oui, Les carpes aussi ont une vessie.

De nouvelles données sur le rôle de la vessie natatoire

En cherchant des techniques de dissection, Térence découvre l’importance de la fréquence de résonance de la vessie natatoire sur l’audition des poissons. Cette poche résonnerait et permettrait l’amplification des sons correspondant à sa fréquence de résonance.

Citation : Schulz-Mirbach T, Metscher B, Ladich F (2012) Relationship between Swim Bladder Morphology and Hearing Abilities–A Case Study on Asian and African Cichlids. PLoS ONE 7(8): e42292. doi:10.1371/journal.pone.0042292

journal.pone.0042292

Création d’un outil de documentation en ligne

Installation d’un blog WordPress pour le journal des résidences :  c’est le site que vous lisez actuellement

Test de mise en vibration d’un ballon de baudruche géant

En plaquant un haut-parleur vibreur sur le côté du ballon, et en envoyant des signaux audio, on obtient le signal audio réverbéré.

Résonances d’un signal test (canal de droite / spectrogramme du bas) dans un ballon de baudruche, grâce à un haut-parleur vibreur (canal de gauche / spectrogramme du haut). On visualise et entend bien les diverses harmoniques générées par le dispositif.

Création d’un patch logiciel Pure Data de génération de signaux de test  

Après avoir expérimenté la production et la captation de signaux rampants (sweeps) avec l’oscilloscope et le générateur de fonctions de laboratoire, nous décidons de créer un générateur de fonction plus simple et plus adapté à un contexte de création musicale.

On détourne un patch d’aide de Pure Data qui permet de moduler un oscillateur autour d’une fréquence centrale, selon plusieurs presets ou de manière libre.

Installation dans le labo

Installation et étalonnage du matériel qui servira aux expériences.

Philippe a déjà réalisé quelques essais de moulages en silicone. Les “oeufs” sont réalisés grâce à un moule qui peut être imprimé en 3D (5h d’impression). Chaque demi-sphère nécessite 2 moules, l’un positif, l’autre négatif. Les deux demi-sphères sont ensuite assemblées grâce à du silicone.

Philippe a aussi réalisé quelques essais en teintant de petites billes de silicone.

Test des haut-parleurs vibreurs

Nous soudons un premier vibreur de téléphone pour constater sa puissance de vibration. Posé sur un objet, le vibreur fonctionne comme un haut-parleur.

Test de mise en vibration des oeufs

On place un excitateur sous l’oeuf pondu par Philippe pour observer sa mise en vibration. Il sera indispensable de rendre l’excitateur et l’objet solidaires pour enregistrer un signal valable.

Apprentissage de l’utilisation de l’oscilloscope ainsi que du générateur de fonctions