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Qu’elle prenne la forme d’une symphonie, d’une opérette ou d’une simple ballade, la musique éveille en nous des sentiments intraduisibles. Elle fait partie des belles choses de ce monde que l’on ose croire insaisissables. Pourtant, elle n’échappe pas à la science. Les spécialistes de l’acoustique, une branche de la physique qui étudie les sons, arrivent à la décortiquer. Ingénieure, musicienne et professeure à la Faculté de musique de l’Université de Montréal, Caroline Traube fait partie de ces scientifiques hors du commun. « Lorsqu’un objet se met à vibrer à haute fréquence, une corde de piano par exemple, il entraîne la vibration de l’air qui l’entoure, explique-t-elle. Dans une salle de concert, les vibrations se propagent jusqu’à nos oreilles. Nos tympans se mettent à vibrer et nous entendons la musique. » |
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Une vibration simple peut être représentée sous forme mathématique, grâce à l’équation d’une onde sinusoïdale. Chaque onde ou vibration est caractérisée par une amplitude (élongation maximale), une période (temps requis pour une vibration complète) et une fréquence (nombre de vibrations par seconde). |
Comme l’indique Mme Traube, très peu de sons peuvent être représentés par une seule onde sinusoïdale. « La majorité des sons résultent d’un amalgame de plusieurs ondes qui se chevauchent », souligne-t-elle. Équipés d’outils sophistiqués, les physiciens arrivent à les séparer et à les représenter graphiquement. Grâce à leurs connaissances, les scientifiques peuvent concevoir de meilleurs instruments, construire des salles aux propriétés acoustiques exceptionnelles et même synthétiser de nouveaux sons. |
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Les premiers luthiers italiens, dont Andrea Amati, Giuseppe Guarneri et Antonio Stradivarius, ont fabriqué des violons d’exception qui ont traversé les siècles et ébahi les plus grands mélomanes. Selon certains, les luthiers d’aujourd’hui ne pourront jamais égaler les prouesses de leurs prédécesseurs. Mais les physiciens, eux, pourraient peut-être y arriver… Comme tout instrument de musique, le violon combine une multitude de phénomènes physiques. Le glissement de l’archet sur les cordes entraîne leur vibration, mais fait aussi vibrer le chevalet, la caisse de résonance et, éventuellement, tout le bois dont est fait le violon. Les appareils scientifiques modernes peuvent capter et analyser les vibrations émises par chacune des parties d’un violon, qu’il s’agisse d’un Stradivarius ou d’un autre. À l’aide de leurs équations, les physiciens modélisent le fonctionnement de l’instrument, de la naissance du son à son émission. Peu à peu, ils dévoilent les secrets des grands luthiers. |
| Quelques scientifiques rêvent qu’ils pourront un jour mettre au point des violons au moins équivalents, sinon supérieurs à ceux des grands maîtres. Certains croient y être déjà parvenus. Au cours d’un essai, des mélomanes à qui l’on avait bandé les yeux n’ont pu différencier des instruments modernes d’un Stradivarius. |
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Mettre la musique dans un écrin Les théâtres grecs, croit-on, sont dotés d’une acoustique parfaite. Leur architecture arrive à mettre en valeur autant les opéras que les performances d’un quatuor à cordes. « C’est carrément faux, rétorque Caroline Traube. Un seul espace ne peut convenir à tous les besoins. » Pour offrir une bonne acoustique, les salles de concert doivent être conçues de façon à réfléchir les ondes sonores. En effet, la réflexion des ondes contre les murs donne au son de la force et de la vitalité. Attention : la réverbération ne doit pas être excessive. « La réverbération, c’est le phénomène qui nous permet de continuer à entendre le son une fois que l’orchestre a cessé de jouer, explique Mme Traube. Par exemple, dans une salle où l’on trouve beaucoup de matériaux réfléchissants et peu de matériaux absorbants, on peut continuer à entendre le son durant quelques secondes après que les musiciens se soient arrêtés. » |
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Ce genre de salle ne convient pas aux discours. À cause de la réverbération, les syllabes successives se chevauchent et certains mots deviennent incompréhensibles pour les auditeurs. En revanche, ce type de salle convient très bien aux chants grégoriens ou aux concerts d’orgues où chaque note s’étire dans le temps. Des salles dotées de temps de réverbération intermédiaires se prêtent aux comédies musicales, à la musique de chambre et aux symphonies. « Tout est une question d’équilibre, note Mme Traube. Les spécialistes en acoustique dessinent la configuration de la salle en fonction de l’usage qu’on compte en faire. Ils déterminent à quels endroits ils doivent utiliser des matériaux absorbants et où ils doivent plutôt installer des matériaux réfléchissants. » |
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Composer de nouvelles mélodies La compréhension des mécanismes de production sonore ne sert pas qu’aux scientifiques ou aux ingénieurs qui veulent concevoir des instruments ou des salles de concert. Elle sert aussi aux artistes qui composent des pièces ou produisent des albums. Grâce aux équations mathématiques complexes qui simulent les vibrations émises par les instruments, de simples logiciels transforment les claviers en une guitare, en une flûte, en un violon ou en un instrument inusité. Plusieurs artistes se servent de ces outils pour intégrer de nouveaux sons à leurs mélodies ou pour corriger ceux émis en cours d’enregistrement. La physique ne peut cependant pas tout expliquer ou tout reproduire. La musique électronique ne remplacera probablement jamais le musicien et son instrument acoustique. La subtilité et la variété des timbres sonores qu’un artiste peut créer sont inimitables. Tant mieux! Les belles choses de ce monde gagnent à conserver une part de mystère…
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