Quand le son devient visible

Généralement, il va de soi que le son c’est quelque chose qui s’entend, qui s’écoute. Mais vous êtes-vous déjà demandé s’il était également possible de l’observer ? Une science le permet : la cymatique ou « l’étude des vibrations sonores visibles ». En le faisant interagir avec son environnement, comme un gaz, un matériau ou un liquide, le son peut ainsi prendre physiquement forme en fonction des fréquences émises par la source. Mais comment se fait-il que les ondes sonores que nous avions seulement l’habitude d’entendre puissent être maintenant visibles à l’œil nu ?

Un peu de science d’abord

Le son provient de la vibration d’une source sonore (voix, instrument, bruit, etc…) dont l’énergie se propage sous forme d’ondes dans un milieu (l’air, l’eau, un métal, etc…). On pourrait apparenter cela aux petites vagues circulaires qui apparaissent autour du point d’impact d’une pierre jetée dans l’eau. L’air, composé de molécules de gaz, possède des propriétés élastiques. Les particules oscilleront autour d’une position de repos créant ainsi une variation de pression appelée compression et dépression. C’est le phénomène que l’on peut observer sur une membrane de haut parleur qui va d’avant en arrière sous l’impulsion de basses bien puissantes mais qui reviendra toujours à sa position initiale à la fin (la position de repos) ! Lors de leurs oscillations, les particules d’air vont rencontrer d’autres particules, les poussant les unes et les autres comme une rangée de dominos. Ce ne sont donc pas les particules d’air qui se propageront mais l’énergie développée par la source lorsqu’elle émet une vibration sonore. Celles-ci perdent petit à petit de l’énergie et le son devient de moins en moins fort lorsque l’on s’éloigne de la source (tout comme les oscillations créées par la pierre jetée dans l’eau vont s’affaiblir petit à petit).

L’air est invisible et il est impossible d’y observer ces mouvements, mais en faisant interagir ces ondes sonores avec d’autres milieux ou matériaux, tel que des liquides ou des plaques vibrantes, il devient possible de littéralement regarder un son et même de lui faire prendre des formes géométriques parfois très complexes.

Place au spectacle!

Nigel Stanford, musicien passionné de cymatique a réalisé un clip où, à l’aide de divers synthés et machines, il donne vie aux sonorités qui revêtent un aspect organique et tridimensionnel. On pourra y apercevoir par exemple une plaque métallique oscillant à la fréquence de la note qui lui est envoyée. Les grains de sable déposés dessus iront se regrouper ici ou là sur la plaque en fonction de la fréquence jouée créant des motifs étonnants ! On verra également un filet d’eau prendre une forme de tire-bouchon sous l’impulsion d’un kick de grosse caisse, des flammes réagir à la fréquences des notes jouées sur un clavier et un final de toute beauté avec des arc électriques digne du laboratoire du docteur Frankenstein !

En bonus, un petit « Behind the scenes » en fin de vidéo pour mieux comprendre la manipulation technique.

Pour ceux d’entre vous qui désireraient en découvrir un peu plus voici une autre vidéo avec la plaque vibrante recouverte de sable. La fréquence à laquelle vibre la plaque étant inscrite à l’écran, cela permet aisément de se rendre compte de la façon dont les motifs changent en fonction de fréquence de vibration de la plaque.

La vidéo suivante revient sur l’effet des ondes sur un jet d’eau. Dans le clip de Nigel Stanford on aperçoit brièvement cet effet sur la grosse caisse, mais ici on peut découvrir l’expérience complète avec des ondes sinusoïdales stationnaires puis évoluant vers l’avant et l’arrière. (Pour plus d’informations sur la méthode appliquée et pourquoi on peut avoir l’impression que l’eau remonte, lire la description sur la page YouTube de la vidéo).

Autre expérience avec de l’eau mais avec un haut-parleur immergé cette fois.

On continue avec une autre vidéo de Nigel Stanford où l’on peut observer la réaction de plusieurs flammes (placées le long d’un tube ou sur une plaque rectangulaire perforée) lors d’une vibration sonore.

Pour finir, la marque de voiture Jaguar a décidé de faire appel à la cymatique dans sa publicité pour son modèle F-Type SVR. Mais plutôt que la musique, c’est cette fois le vrombissement du moteur du supercar qui crée les ondes sonores reproduites visuellement sur des plaques vibrantes recouvertes de minuscules billes. Une façon très originale de faire entendre (et voir) au public le beau bruit de cet engin.

Avec ces différentes techniques, on sollicite maintenant deux sens : l’ouïe et la vue, rendant l’expérience encore plus immersive et intense. Serait-ce une forme de nouvel art à venir ? De nouveaux effets visuels potentiels pour des concerts de grande envergure ? Wait and see…