Vous êtes ici

Acoustique musicale : l’art, l’artisanat et la science

La discipline est susceptible d'intervenir depuis la conception d'instruments jusqu’aux règles de base de l’apprentissage de la musique.

Comment fonctionne un instrument de musique ? La question paraît simple. La réponse, elle, est plus complexe. En règle générale, il est possible d'identifier dans un instrument de musique une ou plusieurs structures vibrantes. Dans le cas de la guitare par exemple, c'est d'abord la corde qui vibre. Elle transmet ensuite sa vibration à la table d'harmonie, la partie supérieure de la caisse.
Pour qu’il y ait vibration, il faut qu’il y ait apport d’énergie. Dans le cas de la guitare, on pince la corde avec les doigts. Chaque partie de l’instrument se met à vibrer. Certaines régions vibrant fortement, d'autres restant immobiles. Mais en changeant la forme du corps de la guitare par exemple, il est possible de déplacer les zones d'immobilité. A un stade plus avancé de la fabrication, et sans redécouper les éléments, le luthier peut changer ces zones d'immobilité ou encore leurs fréquences propres en affinant l'épaisseur ou bien en collant des éléments rigides à l'intérieur de la guitare.
 
Sonore
 
Dès le début de la vibration, une partie de l’énergie apportée rayonne forcément vers l'air qui entoure l'instrument: c'est une part de cette énergie qui arrive dans l'oreille de l'auditeur sous forme de son. Une autre partie de l'énergie peut être absorbée sous forme de frottements. Dans les deux cas, l'énergie qui est initialement fournie par le musicien est graduellement soustraite à la vibration de l'instrument. C’est un élément clef de son fonctionnement : si l'énergie est transmise rapidement, la guitare émettra un son fort et bref. Au contraire, si cette transmission est lente, l'instrument chantera plus longtemps. En clair, il conservera de l'énergie plus longtemps, mais sera peu sonore. L'équilibre entre le caractère sonore et la durée du son est donc l'objet d'un compromis, et une composante forte de l'identité d'un instrument.
 
Un outil scientifique permet de caractériser cette transmission : la mesure de mobilité. Elle quantifie la réponse vibratoire de la table d'harmonie de la guitare lors de l'effort exercé par la corde sur le chevalet (petite pièce de bois qui soutient les cordes et qui joue le rôle d’intermédiaire entre la table et la corde). En effectuant une seule mesure, le luthier peut estimer l’équilibre entre volume et sustain (durée du son) par exemple. Ou bien évaluer l'homogénéité de l'instrument sur sa tessiture (étendue moyenne des notes). Cela permet au luthier de prédire l'existence de "notes mortes", des notes particulièrement brèves et peu sonores.
Les facteurs vont toujours plus loin dans les techniques de fabrication de leurs instruments. Et la dynamique entre chercheurs et luthiers ne cesse de s’accroître. Aujourd’hui, des logiciels très performants accompagnés de capteurs permettent aux luthiers d'effectuer des mesures dans l'atelier durant tout le processus de fabrication de l’instrument. Ainsi, le langage et les méthodes scientifiques sont utilisés en complément des outils traditionnels tels que les ciseaux à bois ou le pied à coulisse.
 
Mais au final, on aura beau mettre tout le savoir-faire du monde derrière la facture d’un instrument, c’est bien l’artiste qui va donner corps au son et à la musique. Le contact entre le musicien et son instrument change le comportement vibratoire de celui-ci ainsi que la quantité d'énergie injectée dans chaque mode propre. La finesse du geste du musicien qui contrôle cette distribution nécessite un long apprentissage. Une aide précieuse est apportée par le professeur. Le maître guide l'élève par le biais d'éléments parfois très indirects : le son attendu de l'instrument, des analogies avec les gestes utilisés dans la parole, ou des métaphores qui peuvent parfois aider l’élève.
 
André Almeida (Enseignant-Chercheur, LAUM)
Adapté par Laurent Salters
 
 

Contributions aux autres domaines de la science
Il y a 2600 ans, Pythagore découvrait sur son monocorde que les fréquences propres d'une corde tendue entre deux chevalets sont liées par des lois mathématiques très simples. Il établissait aussi que les rapports entre les premières de ces fréquences correspondent aux intervalles de notes qui sont jugées par l'oreille comme les plus consonants. Ces découvertes ont abouti à des méthodes mathématiques utilisées dans de nombreuses applications, de l'analyse des vibrations d'une structure à des domaines aussi lointains que la mécanique quantique et la physique des particules. 
Inversement, les recherches actuelles sur les instruments font intervenir des techniques scientifiques modernes comme la théorie des systèmes dynamiques. Dans les systèmes étudiés en acoustique musicale on cherche à conserver et maîtriser une vibration, contrairement à d'autres domaines de l'acoustique où on veut atténuer les vibrations gênantes.
 
 

Infos complémentaires

  • L'institut technologique européen des métiers de la musique (Itemm) publie une revue annuelle musique & technique avec des articles de fond pour aborder l'environnement de l'instrument

Ajouter un commentaire