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La lutherie à l’interface de la science et de l’art

Les cordes d'une guitare acoustique vibrent.

Les cordes d'une guitare acoustique vibrent.

Photo : iStock

Radio-Canada

La science tente depuis longtemps de mettre le doigt sur les facteurs qui contribuent au son des instruments exceptionnels. Des centaines d'articles scientifiques sur l'acoustique des instruments ont été publiées, mais dernièrement, de nouvelles formes de collaboration entre les scientifiques et les luthiers sont en train d'émerger, notamment à Longueuil.

Un texte d'Alexandre Touchette, de l'émission Les années lumière

La lutherie est un domaine où beaucoup de mythes ont été perpétués au fil des siècles. On a beaucoup cherché les secrets des fameux violons italiens construits par Antonio Stradivari et la famille Guarneri au tournant du 17e et du 18e siècle. Si des études à l'aveugle ont mis en doute la supériorité sonore de ces instruments anciens sur des instruments modernes, il n'en demeure pas moins que l'on peut détecter des différences notables d'un instrument à l'autre.

L’école de lutherie-guitare Bruant au Cégep Édouard-Montpetit, à Longueuil, a mis sur pied un projet de recherche d’acoustique appliquée avec l’aide de Louis Brillon, un chercheur diplômé en génie mécanique, spécialisé dans l'analyse des vibrations pour l'industrie aéronautique.

Leurs efforts sont répartis sur deux fronts : l’analyse du son émis par la guitare classique lorsqu’une corde est pincée par un plectre, et la modélisation en 3D de l’instrument dans un logiciel qui permet d’étudier de façon virtuelle les vibrations de la guitare.

Pour arriver à étudier de façon scientifique la résonnance d’un instrument, il est essentiel d’éliminer les imprécisions inhérentes au geste d’un musicien. Pour s’assurer que chaque test donne des résultats constants, un banc d’essai a été conçu par l’un des professeurs de l’atelier. L’appareil s’ajuste pour soutenir différents modèles de guitare et une manivelle munie d’une came actionne un plectre qui vient pincer la corde toujours au même endroit, avec la même force et le même angle.

Tests acoustiques menés dans les locaux de l’école de lutherie-guitare Bruant, à LongueuilAgrandir l’image (Nouvelle fenêtre)

Tests acoustiques menés dans les locaux de L'École-Atelier Lutherie-Guitare Bruand, à Longueuil

Photo : Radio-Canada / Alexandre Touchette

Les tests effectués dans un studio ont permis d’enregistrer les sons produits par l’instrument dans différents registres pour ensuite les soumettre à une analyse dans un logiciel qui permet de décortiquer le spectre sonore de chaque note pour obtenir des points de comparaison entre les différents instruments.

Des intuitions vérifiées

Ce banc d’essai a été utilisé pour tester l’impact du collage d’une couronne de bois dense à l’extrémité de la tête de la guitare qui se situe au bout du manche de l’instrument. Les chercheurs ont utilisé une guitare dont la tête avait été modifiée pour cette expérience afin de pouvoir changer la pièce de bois de la couronne d’un test à l’autre avec des bois de différentes densités.

Les tests ont permis de confirmer ce que le luthier André Brunet avait déjà observé à l’oreille quand un bois très dense comme l’ébène était utilisé dans la couronne.

Surtout dans les hautes fréquences, on a remarqué avec toutes les guitares qui ont été fabriquées de cette façon-là, une augmentation de l’amplitude de ces notes-là, un côté plus cristallin et aussi on avait l’impression d’une durée de vie plus importante des notes.

André Brunet, directeur de l’école de lutherie-guitare Bruand
Une couronne de bois dense est placée à l’extrémité de la tête de la guitare pour en changer la résonance.Agrandir l’image (Nouvelle fenêtre)

Une couronne de bois dense est placée à l’extrémité de la tête de la guitare qui se situe au bout du manche de l’instrument.

Photo : Radio-Canada / Alexandre Touchette

La modélisation en 3D de ce modèle de guitare classique dans le logiciel de simulation numérique ANSYS a permis de confirmer les observations faites par les mesures sonores sur le banc d’essai. Le modèle numérique a confirmé que lorsque la couronne de la tête était fabriquée d’un bois plus dense, les vibrations de la guitare étaient légèrement retardées, mais elles avaient au bout du compte plus d’amplitude et une plus longue durée.

 

Cette vidéo montre les mouvements présents dans la guitare lorsqu'une corde est pincée. Les zones représentées avec des couleurs plus chaudes (rouge et jaune) sont celles où les vibrations sont les plus grandes. Les vibrations de la corde sont amplifiées par un facteur 5x alors que celles dans le corps et dans le manche le sont par un facteur de plus de 1000x. (Source : Louis Brillon, chercheur en physique acoustique)

Vers un nouvel outil d’aide à la conception d’instrument

Le chercheur en physique acoustique Louis Brillon estime que son modèle numérique est encore loin d’être parfait et veut continuer à faire différents tests de réponse vibratoire des guitares sur le banc d’essai pour continuer à le raffiner. Il espère que cet outil permettra d’explorer de nouveaux designs de façon virtuelle sans avoir à construire une guitare pour les tester.

Quand le modèle sera mature, il y a toutes sortes d’autres tests qui pourront être faits avant même de monter une guitare sur le banc d’essai pour confirmer ou valider les différentes hypothèses que les luthiers pourraient avoir.

Louis Brillon, chercheur en physique acoustique

Pour le directeur de l’école de lutherie-guitare Bruand, ce projet vient nourrir la relation déjà très forte qui unit la science et l’art du luthier.

« Tout l’effort scientifique pour comprendre les phénomènes acoustiques, c’est certain que ça va influencer la façon de fabriquer, parce que le luthier comprend de façon intuitive les mouvements physiques et acoustiques », dit André Brunet.

Mais quand on aura une meilleure compréhension, il y aura un mariage qui pourra se faire entre ce côté purement cérébral et le geste intuitif de l’artisan.

André Brunet, directeur de l’école de lutherie-guitare Bruand

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