La hauteur des notes de musique
doit-elle être normalisée par un diapason
(LA 440, LA 432 ou autre)?

Les aléas historiques de la fréquence du LA
Première partie

Alain Boudet

Dr en Sciences Physiques, Thérapeute, Enseignant

Résumé: 1. Depuis 1953, une norme internationale recommande d'accorder les instruments de musique à la fréquence de 440 hertz pour le LA. C'est une volonté récente, car dans le passé, on ne s'intéressait qu'aux intervalles entre les notes et on ne savait pas mesurer leur fréquence.
2. Fixer un diapason à 1 Hz près a un sens purement technique car musicalement, les notes émises par les instruments sont fluctuantes et varient avec la température et le souffle. Lorsque vous entonnez une chanson, vous ne vous souciez pas du diapason. La nécessité d'un diapason commun est apparue pour des motifs pratiques et commerciaux, afin de faciliter la musique professionnelle d'ensemble et la fabrication des instruments.
3. Au moins jusqu'au 18e siècle, le diapason des instruments variait d'un endroit à l'autre, d'une époque à l'autre et d'un instrument à l'autre. Puis des tentatives de normalisation ont été effectuées, mais le choix des valeurs retenues a suscité des controverses, qui ne se sont pas éteintes avec la normalisation internationale de 1953.
4. Le choix d'un diapason plus haut ou plus bas peut affecter le rendu sonore et la performance vocale des chanteurs lorsqu'il s'agit d'interpréter des œuvres écrites dans le passé. L'essentiel est l'impact émotionnel et physique de la musique sur l'auditeur. Il résulte de paramètres complexes qui dépassent de loin la question du diapason.

Contenu de la première partie

Contenu de la deuxième partie

Contenu de la troisième partie

Contenu de la quatrième partie


Dans certains de mes articles précédents sur la musique, nous avons constaté que l'identité d'un mode musical repose sur la valeur des intervalles entre les notes qui le constituent, autrement dit sur les rapports que les notes ont entre elles. Nous indiquons par exemple que deux notes sont distantes d'une tierce ou d'une quinte (voir Défilés de modes). Nous avons également précisé qu'il y avait plusieurs valeurs possibles de la grandeur de cette tierce ou de cette quinte, selon le système d'intonation choisi, gamme tempérée ou autre (voir Ton et intonation juste).

Ceci dit, à aucun moment nous n'avons porté attention à la hauteur absolue des notes. Elle n'est absolument pas intervenue dans ces définitions et ces choix musicaux.

C'était le cas dans la pratique musicale du passé jusqu'au 18e siècle, qui ne considérait que les intervalles entre les notes. Mais au fil du temps, il est apparu récemment le besoin pratique de fixer la hauteur d'une note de référence, hauteur nommée le diapason, d'abord le DO puis le LA.

De nos jours, tout chœur, avant d'exécuter une œuvre, prend le ton, c'est-à-dire que le chef entonne la première note qui sera chantée par chacune des voix, en se référant au diapason admis. De même, tout orchestre s'accorde. Les musiciens règlent leurs instruments afin que leur LA ait la hauteur assignée.

Nous sommes tellement habitués à faire référence au diapason de fréquence 440 Hz, fréquence produite par l'objet métallique en forme de fourche nommé également diapason, ou par son homologue électronique, que nous ne nous demandons plus pourquoi et comment cette valeur a été déterminée. Il nous semble que cela fait partie des choses naturelles qu'on ne discute pas. C'est faux. Le diapason, au contraire, a été beaucoup discuté au moment où il est apparu dans l'histoire et il se discute encore maintenant.

La normalisation du LA à 440 Hz est une recommandation internationale qui n'est pas obligatoire et n'est pas forcément respectée. C'est pourquoi, dans le monde, les fréquences du LA adoptées par les orchestres s'étalent sur une certaine plage. Elles sont souvent plus hautes que 440, par exemple 442 ou 444 Hz (voir le site de Franz Nistl, accordeur de piano).

En contraste avec cette normalisation, l'accordage des instruments anciens au cours des 15e à 19e siècles s'étalait sur une plage d'environ 3 tons.

Actuellement et depuis deux siècles environ, certains musiciens ont milité ou militent en faveur d'une valeur bien particulière du diapason. Les uns réclament un LA de 432 Hz, d'autres un DO de 256 Hz, et d'autres un MI de 528 Hz, etc., chacun estimant qu'il prône la meilleure valeur pour des raisons très éclectiques, parfois étayées, parfois circonstanciées, parfois étranges ou imaginaires.

Cette situation nous amène à nous poser quelques questions:

C'est ce que j'explore dans cet article. Je ne donne pas de réponse définitive sur le choix d'une valeur ou d'une autre. Je montre essentiellement la réalité de la pratique musicale et son rapport avec les aspirations des êtres humains. Le reste est affaire de gout personnel et de circonstances.

Les différents sens du mot diapason

La hauteur de la note choisie comme référence (actuellement LA, anciennement DO ou FA) est appelée le diapason (en anglais concert pitch, en allemand Kammerton).

Ce sens récent dérive de sens anciens bien différents. Dans son Encyclopédie, Denis Diderot (écrivain et philosophe français, 1713 - 1784) relate en 1780:
DIAPASON: Intervalle de l'octave selon les anciens.
Il ajoute deux autres sens qui ne se réfèrent pas du tout à une hauteur fixe:
Tables dont se servent les facteurs d'instruments de musique.
Étendue des sons convenable à une voix ou à un instrument.

Pour disposer d'un repère pour cette "étendue convenable", les chanteurs et instrumentistes se sont servi d'instruments qui font entendre une note témoin et qui ont été nommés diapason.

diapasaon métallique

L'instrument - que j’appellerai diapason-fourche - est constitué d'une fourche en métal qui vibre et émet ce son lorsqu'on la frappe. La hauteur du son peut être ajustée en modifiant la hauteur des branches. Son invention est attribuée au trompettiste et luthiste anglais John Shore (1662-1752) en 1711. Le son émis est faible et pour mieux l'entendre, on doit poser l'instrument sur un résonateur, par exemple un petit caisson en bois, ou tout simplement sur le dessus d'un meuble.

Ces instruments mécaniques sont souvent remplacés par des appareils électroniques et d'excellentes "applis" pour téléphones mobiles qui produisent les fréquences sonores désirées.

Par la suite, le terme diapason a désigné la hauteur de la note témoin produite par l'instrument diapason. Par dérivation, [la note témoin] étant habituellement le la 3, on en est venu à parler de « la du diapason », puis de « diapason » tout court. (Jacques Chailley, Encyclopédia Universalis)

Le mot diapason est également employé pour les instruments à corde comme le violon ou la guitare pour désigner la longueur de la partie vibrante de la corde à vide. Ainsi pour le violon,  le diapason est la longueur depuis le chevalet de la table jusqu'au sillet de la tête de manche, qu'on divise en deux parties, du chevalet jusqu'au rebord de la table et de ce rebord jusqu'au sillet.

dimensions d'un violon

Dessin de Christian Urbita, luthier à Cordes sur Ciel.
Reproduit de: Quelle longueur de corde vibrante pour le violon d’aujourd’hui ?

La mesure des intervalles par les longueurs de corde

Puisque la hauteur de la note LA est fixée par sa fréquence en hertz, commençons par nous renseigner sur ce qu'est une fréquence, et sur ce que sont les hertz (Hz).

Aujourd'hui, il nous semble banal de parler de fréquence, et de mesurer la hauteur du son en fréquence. Mais c'est là un état d'esprit récent dû au développement populaire de multiples appareils électroniques, et à la diffusion massive de la reproduction sonore de musique par la radio, la télé, les électrophones, les chaines HiFi, les clés USB, les smartphones, les disques vinyles, les CD et les fichiers enregistrés en MP3.

Or, ce n'est que depuis très peu de temps qu'on est capable d'exprimer la hauteur d'un son par sa fréquence. Traditionnellement, en musique, on ne parle pas de la hauteur absolue d'un seul son, mais de la différence de hauteur entre deux sons (hauteur relative), autrement dit de la grandeur des intervalles entre sons.

On exprime la grandeur des intervalles en tons et en demi-tons, ou encore en comma, qui vaut environ 1/9e de ton ou 22 cents. Le cent est par définition 1/100e de demi-ton (un demi-ton = 100 cents), et il y a 1200 cents dans une octave (voir article Sons: hauteur et fréquence).

Lorsqu'on a été capable de mesurer des fréquences, on a déterminé que le demi-ton équivaut à un rapport de fréquences de 1,0595 et le ton à un rapport de 1,1225 (dans le système de tempérament égal).

Le monocorde

Puisqu'on ne savait pas mesurer des fréquences, comment les musiciens déterminaient-ils la valeur des intervalles entre les notes? Par exemple comment le philosophe grec Pythagore (vers 580 - vers 495 av.J.C.) pouvait-il définir les quintes, les tons et le comma?

Pythagore étudiait les sons musicaux à l'aide d'un instrument qu'il avait construit. Dans un ouvrage de 1706 intitulé La Vie de Pythagore, ses symboles, ses vers dorez et la vie d’Hiéroclès, André Dacier écrit: [Pythagore] fit un instrument de la muraille de la chambre, avec des pieux qui tenaient lieu de chevilles et des cordes d'égale longueur, au bout desquelles il attacha différents poids, et en frappant plusieurs de ces cordes ensemble, il en formait différents accords et s'instruisait par là des raisons de cette différente harmonie, et des intervalles qui la causaient; et pour cela il fit le célèbre canon d'une seule corde, qui fut appelée le canon de Pythagore, où il marqua toutes les proportions harmoniques. (kanon en grec = la loi, la règle)

Le canon est aussi appelé monocorde. C'est en mesurant la longueur de la partie vibrante de la corde qu'on pouvait déterminer des intervalles avec précision.

Au Moyen-Âge et à la Renaissance, on étudiait les sons avec un monocorde, variante du celui de Pythagore. Boèce, philosophe et homme politique romain (vers 480 - 524), dans son traité De institutione musica, transmit de nombreux éléments théoriques et pratiques sur son utilisation.

monocorde

Un exemple de monocorde
Extrait de: La musique et les musiciens,
Albert Lavignac, 1938, p.7
édition numérique Gallica
Merci à Metronimo

Guido d'Arezzo, moine bénédictin italien (992 - apr. 1033) en étendit l'usage et trouva des procédures plus simples pour déterminer les intervalles, qu'il a décrit dans son traité Micrologus de disciplina artis musicæ.

Selon Denis Diderot dans son Encyclopédie de 1765, Le monocorde ancien était composé d'une règle divisée et subdivisée en plusieurs parties sur laquelle il y avait une corde de boyau ou de métal médiocrement tendue sur deux chevalets par les extrémités; au milieu de ces deux chevalets, il y en avait un autre mobile par le moyen duquel, en l'appliquant aux différentes divisions de la ligne, on trouvait en quel rapport les tons étaient avec les longueurs des cordes qui le rendaient. [...]
Lorsque la corde est divisée en deux parties égales, de façon que les parties soient comme 1 à 1, on les appelle unisson; si elles sont comme 2 à 1, on les nomme octave ou diapason; comme 1 à 3 quinte ou diapente; comme 4 à 3, quarte ou diatesseron; comme 5 à 4, diton ou tierce majeure; comme 6 à 5, demi-diton ou tierce mineure; enfin comme 14 à 25, demi-diton ou dièse.

Le son de la corde libre

Dans le monocorde, la hauteur du son émis par la corde en vibration n'est pas fixe. Elle dépend de plusieurs paramètres.

La hauteur du son de la corde libre dépend de la longueur entre les deux chevalets extrêmes (longueur de corde vibrante). Plus courte est la corde, plus haut est le son.

La hauteur dépend aussi de la grosseur de la corde. Dans les instruments où l'on a plusieurs cordes, la grosseur peut varier d'une corde à l'autre et la comparaison des sons ne peut être faite que par les longueurs mesurées sur une même corde.

Enfin, la hauteur dépend de la tension de la corde. La corde du monocorde est tendue au moyen d'un poids de valeur donnée. La tension change d'un jour ou d'un moment à l'autre en fonction des fluctuations des caractéristiques physiques de la corde sous l'effet de la température et de l'humidité. Le son produit change donc pareillement. La corde ne fournit pas de son fixe de référence.

La corde divisée

Dans leurs expérimentations, ces érudits inséraient un chevalet mobile pour partager la corde en fractions simples. La position du chevalet mobile était repérée sur une règle graduée au moyen de lettres (qui deviendront bien plus tard les noms des clés), et on comparait le son émis par les deux fractions de corde en fonction du rapport de leurs longueurs.

Comme le dit Diderot, diviser la corde en 3 parties en plaçant le chevalet au 1/3 ou 2/3 de sa longueur produit la quinte. La diviser en 5 produit la tierce. La tierce n'était pas prise en considération par Pythagore qui n'utilisait que les quintes et le rapport 2/3 dans l'élaboration de ses modes. La tierce juste avec son rapport 4/5 sera introduite dans la gamme par Gioseffo Zarlino, compositeur italien de la Renaissance (1517-1590) (voir article Ton et intonation juste).

Dans toutes les études rapportées depuis Pythagore jusqu'à la Renaissance, il n'est nullement question de sons fixes de référence. On ne mentionne que des rapports de longueur de corde. La hauteur de la corde à vide était fluctuante selon le moment. La notion de hauteur absolue était étrangère à la mentalité des musiciens. La notion de fréquence n'existait pas encore.

Les vibrations physiques du son

Fréquence de vibration d'un son

La notion de fréquence d'un son a été introduite par les physiciens, plus exactement les acousticiens, à partir du 17e siècle. Elle s'est répandue plus tard chez les musiciens par l'usage d'instruments de mesure modernes, surtout électroniques.

Le mot fréquence lui-même existe depuis longtemps et a un sens en-dehors du champ musical et sonore. Par exemple, nous pouvons dire: La fréquence de parution du journal France-Spiritualité est de 4 fois par an. Le mot fréquence exprime la régularité de l'occurrence d'un événement dans le temps.

La fréquence s'exprime en nombre de fois par unité de temps (seconde, heure, semaine, mois, année, etc.). Autre exemple: La fréquence moyenne des battements d'un cœur humain au repos est de 60 à 70 à la minute. Lorsque l'événement est un mouvement répétitif, cyclique, comme le battement du cœur, on peut aussi exprimer la fréquence en périodes/seconde ou cycles/seconde. Si je vois osciller le balancier d'une vieille horloge toutes les secondes imperturbablement, je peux dire qu'il oscille à une fréquence de 1 fois par seconde ou de 1 cycle/seconde.

En 1930, la Commission Électrotechnique Internationale (IEC) a proposé de remplacer la terminologie de cycles/seconde par le mot hertz noté Hz. Il a été adopté en 1960 par la Conférence générale des poids et mesures. 1 Hz désigne donc une fréquence de 1 événement ou 1 cycle par seconde. Le nom a été choisi en l'honneur du physicien allemand Heinrich-Rudolf Hertz (1857 - 1894) pour ses travaux sur l'électromagnétisme.

Objets sonores vibrants

La compréhension que le son est produit par un objet qui vibre (membrane, lamelle de bois, objet métallique, corde tendue...) date au moins de l'antiquité grecque. Mais avant de parler véritablement de la fréquence d'un son, il fallait se rendre compte que la vibration est un mouvement répétitif qui se produit régulièrement plusieurs fois par seconde.

Lorsque nous regardons une corde de guitare pendant son émission sonore, elle vibre tellement vite qu'on ne voit qu'un fuseau. Il en est de même de la membrane d'un gros haut-parleur qui vibre lorsqu'il émet des sons (voir article Physique et perception du son). Mais si on la filme et qu'on ralentit la projection, on constate que lorsqu'elle produit le son que nous percevons comme la note LA, elle vibre environ 440 fois par seconde.

Sensation de hauteur

Il fallait de plus comprendre que la sensation de hauteur d'un son est liée à la vitesse de sa vibration.

Reprenons l'exemple de notre haut-parleur: lorsque le son émis est grave, les vibrations de la membrane sont lentes (fréquence faible). Elles deviennent plus rapides (fréquence élevée) lorsque le son monte dans les aigus (voir article Son: hauteur et fréquence).

Cela avait déjà été avancé par le philosophe grec Platon (vers 428 – vers 374 av.J.C.) dans son ouvrage le Timée: Nous pouvons définir le son comme un coup donné par l’air à travers les oreilles au cerveau et au sang et arrivant jusqu’à l’âme. Le mouvement qui s’ensuit, lequel commence à la tête et se termine dans la région du foie, est l’ouïe. Ce mouvement est-il rapide, le son est aigu; s’il est plus lent, le son est plus grave; s’il est uniforme, le son est égal et doux, il est rude dans le cas contraire; il est fort grand, lorsque le mouvement est grand, et faible s’il est petit.

Au 16e siècle, pour expliquer la sensation dans l'oreille, on imaginait que le son venait frapper le tympan par une série de coups très rapides, mais on ne faisait pas de lien avec la hauteur. Le rapport entre la sensation de hauteur d'un son et la fréquence de vibration du corps sonore qui le produit ne sera véritablement établi qu'au 17e siècle.

Compter le nombre de vibrations

Pour déterminer les valeurs de ces fréquences, il fallait compter le nombre des vibrations qui se produisent en une seconde. Combien de fois par seconde une corde de violon vibre-t-elle lorsqu'elle produit le son UT? La vibration est tellement rapide qu'il est quasiment impossible de la distinguer à l'œil nu.

Marin Mersenne

Pourtant le père Marin Mersenne (1588 - 1648), philosophe et savant français, y réussit en faisant preuve d'astuce. C'est l'un des premiers de notre période moderne à se pencher sur la question de la mesure des fréquences. Ses expérimentations sont exposées dans son Harmonie Universelle (1637) (voir en annexe). Il choisit une corde lâche et suffisamment longue pour qu'elle vibre lentement et qu'il puisse en voir les "tours et retours". Il comprend que la hauteur des sons de la corde est liée au nombre de ces tours et retours. Puis il extrapole ses résultats à des cordes tendues et courtes. La méthode est ingénieuse et novatrice, mais elle reste très imprécise, car il est bien difficile d'estimer ce nombre à l'œil nu.

À la même époque, en Italie, le célèbre astronome et physicien Galilée (1564 - 1642) étudie aussi le phénomène sonore. Il fait l'analogie avec ses études sur le mouvement pendulaire, dans lesquelles il avait vérifié que plus le pendule était long, plus la durée d'une oscillation augmentait (proportionnellement à la racine carrée de sa longueur). Il en serait donc de même des vibrations des cordes.

Galilée publie ses études sur le son en 1638, dans une dizaine de pages de ses Discours et démonstrations mathématiques concernant deux sciences nouvelles touchant la mécanique et les mouvements locaux. Observant les vaguelettes qui se forment autour d'un verre aux parois minces plongé dans l'eau lorsqu'il est mis en vibration sonore, il constate que si le ton du verre venait à monter d’une octave, [il voit] aussitôt chacune de ces ondes se diviser en deux: phénomène qui prouve clairement que le rapport de un à deux est bien la forme propre de l’octave. (cité par François Baskevitch, L’élaboration de la notion de vibration sonore: Galilée dans les Discorsi)

La période est scientifiquement féconde. Les savants font des émules et les expériences se multiplient. La contribution du physicien français Joseph Sauveur (1653 - 1716) dans le domaine de l'acoustique musicale est fondamentale. En 1700, il tire parti des battements d'intensité sonore qui se produisent lorsque deux notes de hauteur très proches sont produites simultanément pour déterminer la fréquence de certains sons musicaux. Sauveur trouva que la fréquence du LA de son clavecin était de 404 vibrations par seconde.

figure de Chladni

Figure acoustique
Photos © A. Lauterwasser, Images sonores d'eau

Le physicien allemand Ernst Chladni (1756 - 1827) mit en évidence les vibrations de plaques métalliques lorsqu'elles sont excitées par un archet et émettent un son. Il les saupoudrait de sable qui se rassemble en lignes dessinant des figures. Elles donnent des indications précieuses sur les caractéristiques des vibrations sonores (voir de nombreux détails dans l'article Les sons créateurs de formes). Chladni étudia aussi la vibration des cloches et rédigea un traité d'acoustique.

À la même époque, le physicien français Félix Savart (1791 - 1841) inventa un sonomètre et une roue appelée la roue de Savart, constituée d'un disque métallique muni sur sa circonférence de dents régulièrement espacées. Lorsqu'on place une lame souple contre les dents, le frottement produit un son qui s'élève d'autant plus qu'on tourne le disque plus vite (sa fréquence est proportionnelle au nombre de dents, et à la vitesse de rotation du disque qui peut être mesurée à l'aide d'un chronomètre).

En 1834, le fabricant allemand de tissus en soie Johann Heinrich Scheibler (1777 - 1837), féru d'acoustique et de physique, musicien talentueux, inventa un appareil avec lequel il pouvait mesurer la fréquence d'une note musicale. Nommé tonomètre, il était fait d'une série de diapasons-fourches accordés selon une progression de 4 cycles par seconde. On évaluait la fréquence d'un son par comparaison avec le diapason du tonomètre le plus proche. C'est une méthode très précise.

Un tonomètre de Koenig

Le grand tonomètre de Koenig, 661 diapasons, 1876
Smithsonian Institution, National Museum of American History

Pour évaluer le nombre de vibrations d'un son quelconque avec le tonomètre, on choisit le diapason qui s'en approche le plus. Si le son à mesurer est légèrement différent de celui de ce diapason, il se produit des battements (le volume sonore croit et décroit régulièrement). On compte le nombre des battements par seconde et chacun de ceux-ci représentant 2 vibrations simples par seconde, on découvre aisément le nombre cherché.

Scheibler construisit plusieurs tonomètres dans sa vie. La version la plus élaborée comprenait 56 diapasons, couvrant une octave de LA 220 à LA 440 à 4 Hz d'intervalle. En 1876, le fabricant parisien d'instruments acoustiques Rudolph Koenig fabriqua un tonomètre de 65 diapasons protégés par une cage de verre, qu'il présenta à l'exposition de Londres en 1862 et qui fit sensation. Puis, il en fit un autre couvrant l'étendue de la voix humaine avec 670 diapasons de 16 à 4096 Hz, présenté en 1876 à l'exposition de Philadelphie.

À cette époque, des procédés sont mis en œuvre pour rendre visibles les mouvements vibratoires des corps sonores.

Mesure des fréquence par Lissajous

Méthode optique de Lissajous
D’après A. Guillemin, Le Son, Paris, Hachette, 1875
Merci à Giusy Pisano, Une archéologie du cinéma sonore, édition en ligne, CNRS Éditions, 2004

En 1827, le physicien anglais Charles Wheatstone (1802 - 1875), étudia les vibrations d'une tige métallique, en fixant une perle de verre argentée à son extrémité. Un faisceau lumineux est réfléchi par cette perle et focalisé avec une lentille sur un écran. Il y dessine des courbes de formes diverses. Wheatstone nomma son dispositif un kaléidophone.

C'est avec un procédé de ce type que le physicien français Jules Antoine Lissajous (1822 - 1880) mit au point en 1885 une méthode optique de comparaison des vibrations sonores de deux diapasons, placés en équerre, l'un vertical, l'autre horizontal. Ils réfléchissent un faisceau de lumière qui décrit une courbe sur un écran. Cette courbe révèle si les diapasons sont accordés ou décalés en fréquence.

Graver les vibrations

Un autre procédé permettant de rendre visibles les vibrations d'un objet sonore consiste à les graver sur un support matériel. Il fut inventé et perfectionné au long de plusieurs années. L'objet sonore (un diapason ou une membrane vibrante) est relié à un stylet qui marque une ligne sur une surface plate ou cylindrique en déplacement uniforme.

Dans les premiers appareils, la surface graphique est faite d'un papier enduit de noir de fumée, et le stylet trace une ligne blanche sur cette surface. Pour déplacer la surface au fur et à mesure de l'inscription de la ligne, on applique ce papier sur un cylindre qu'on fait tourner avec une manivelle.

En 1807, le physicien britannique Thomas Young (1773 - 1829), le même qui est célèbre pour avoir étudié les interférences d'un faisceau lumineux traversant deux fentes parallèles (voir mon article Matière et rayonnements) imprime de cette façon la trace des vibrations d’un diapason sur un cylindre tournant.

Le principe de ce cylindre est repris et modifié en 1857 par le typographe français Édouard-Léon Scott de Martinville dans son invention: le phonautographe. Cette fois, ce sont des voix humaines ou des bruits qui sont recueillis et amplifiés par un cornet acoustique, au fond duquel se trouve une membrane. Le stylet suit les mouvements de la membrane à laquelle il est relié par un fil. Il inscrit la courbe sur un cylindre de verre enduit de fumée et entrainé par une manivelle.

Le phonautographe de Scott de Martinville

Le phonautographe de Scott de Martinville produit par Rudolph Koenig en 1859
Merci à USCB cylinder audio archives (Courtesy of the Smithsonian Institution)

Le phonautographe ne permet pas encore de reproduire le son enregistré. Il permet de voir les vibrations en produisant une image sous forme de tracé, même pour des vibrations rapides. Il est l'ancêtre des appareils d'enregistrement et de reproduction du son, de la parole et de la musique: le phonographe à cylindre (avec Charles Cros, puis Thomas Edison en 1877) et le gramophone à disque (avec l'allemand Emile Berliner en 1887). L’apparition du phonographe va reléguer le phonautographe aux oubliettes et Scott revendica en vain la priorité de sa découverte d’enregistrement graphique des vibrations sonores. Il meurt dans la misère en 1879.

Source: Giusy Pisano, Une archéologie du cinéma sonore. CNRS Éditions, 2004 (édition en ligne visitée en 2016)

L'affichage électrique des vibrations sonores

Une autre recherche active à cette époque concerne l'invention de dispositifs pour communiquer à distance, qui tirent partie de la science de l'électricité. L'invention du télégraphe en 1839 par Charles Wheastone, a été suivie de celles du téléphone et du microphone (1877). Grâce à eux, on peut transformer le son en signal électrique. Avec l'oscilloscope inventé en 1897, on pourra afficher ce signal et l'analyser.

Le microphone a été mis au point par David Edward Hughes en Angleterre, comme partie du téléphone, puis en 1877 indépendamment par Emile Berliner et Thomas Edison. Il permet de transformer en courant électrique les mouvements d'une plaque conductrice, qui elle-même vibre au rythme du son reçu, grâce à un électroaimant. Le courant est amplifié et on peut s'en servir pour différents usages. Pour l'enregistrement, il est conduit à un stylet qui grave la piste sur un disque en métal ou en cire (disque-maitre). Dans le téléphone, le signal électrique est conduit à l'autre bout de la ligne à une deuxième plaque vibrante qui tient le rôle inverse en transformant le courant électrique en son. Plus tard, on pourra diffuser le son par l'intermédiaire d'un haut-parleur, appareil inventé en 1925.

L'oscillographe a été inventé en 1893 par le physicien français André Eugène Blondel (1863 - 1938) et perfectionné par d'autres. Il sera détrôné par l’oscilloscope cathodique, inventé en 1897 par le physicien allemand Ferdinand Braun (1850-1918), en adaptant un tube à rayons cathodiques de Crooke (voir article Matière et rayonnement).

Oscilloscope cathodique

Oscilloscope analogique Elenco
Merci à RobotShop

Si on envoie les oscillations électriques du microphone dans un oscilloscope, on voit sur l'écran le tracé de ces oscillations et on l'enregistre. Avec cet appareil, on peut analyser toute vibration sonore avec précision: fréquence fondamentale, harmoniques, intensité, dynamique (évolution dans le temps), etc. L'ère électronique a commencé.

écran de téléphone portable avec accordeur de fréquence

Écran d'un téléphone portable avec l'application "PitchLab Instrument tuner" affichant la fréquence d'un son et la note correspondante

Au début, c'était l'affaire des physiciens. Les musiciens se souciaient peu des fréquences mesurées par les physiciens, car c'était bien éloigné de leurs pratiques en vue de l'interprétation artistique des œuvres musicales.

Mais les notions d'ondes sonores, de fréquences et d'harmoniques ont progressivement fait partie de notre culture commune. La nature vibratoire des sons est enseignée dans les écoles ainsi que l'indication de leurs fréquences.

À la maison, avec un logiciel adéquat (par exemple avec  Audacity), n'importe quel ordinateur peut enregistrer des sons captés par un microphone et les analyser, ou encore générer un son d'une fréquence donnée.

Les musiciens ont donc pris l'habitude de s'exprimer en fréquence pour accorder leurs instruments. Ils utilisent pour cela des diapasons électroniques qui sont mis à leur disposition. Même votre téléphone portable peut le faire avec une "appli" généralement gratuite adéquate. Les musiciens peuvent ainsi régler la fréquence de leur LA avec une grande précision.

Mesurer la fréquence des sons avec une précision de 0,1 Hz signifie-t-il pour autant que cela soit nécessaire ou utile dans la pratique musicale? Et que l'esthétique musicale en tire avantage? Ou bien, est-ce simplement l'utilisation pratique des outils modernes à notre disposition?

Aller à la deuxième partie

Recommandez cet article à vos contacts
avec Google +1
 ou Facebook 

Du mouvement, de la tension, de la force de la pesanteur, & des autres proprietez des chordes Harmoniques, & des autres corps

Extrait de L'Harmonie Universelle, Livre Troisiesme
par Marin Mersenne,

Proposition I
La raison du nombre des retours de toutes sortes de chordes est inverse de leur longueur

Vibration des cordes

(p.157) Soit la corde précédente AB attachée aux deux chevalets du Monocorde aux deux points A & B; & la chorde AF attachée aux points A & F, je dis que la chorde AB étant tirée au point G ne retornera qu'une fois au point F, pendant que la chorde AF tirée au point I, retornera deux fois au point H, comme monstre l'experience; de sorte que AF reviendra tousjours deux fois pendant que AB ne reviendra que une fois: par conséquent le nombre des retours d'AF est double de ceux d'AB, comme la chorde AB est double de la chorde AF: d'où il s'ensuit que le nombre des mouvemens ou des retours d'une chorde s'augmente en mesme raison que la longueur se diminuë, & conséquemment que la raison desdits retours est inverse de la raison des longueurs de la chorde.

Proposition V
Expliquer la maniere de nombrer tres-aysément tous les tours et retours de chaque chorde de Luth, de Viole, d'Epinette, etc. et determiner où finit la subtilité de l'œil et de l'oreille

(p. 169) Je suppose donc que l'on vueille sçavoir le nombre des retours de la chorde d'une Epinette, ou d'un Luth, lorsqu'elle est à l'unisson du ton de Chappelle, que l'on prend sur un tuyau de 4 pieds ouvert, ou de 2 pieds bouché faisant le G re sol, sous lequel les voix les plus creuses ou les plus basses de France peuvent seulement descendre d'une Quinte pour arriver jusques au C sol ut [...]

Je dis premièrement que la chorde qui fait ledit ton de G re sol [...] bat 168 fois l'air, c'est à dire qu'elle passe 168 fois par son centre, ou par la ligne de direction dans le temps d'une seconde minute, ou qu'elle revient 84 fois vers celuy qui la pousse, ou qui la tire. En second lieu qu'une chorde longue de dix-sept pieds & demi suffit pour en faire l'experience, d'autant qu'elle ne tremble pas trop viste, et qu'elle donne loisir de conter les retours, comme l'on peut voir avec une chorde de Luth, ou de Viole de la grosseur de celle dont on fait les montans des Raquette (que l'on fait de douze intestins de mouton) laquelle revient seulement deux fois dans le temps d'une seconde, lorsqu'elle est tenduë avec une demi-livre, quatre fois étant tendüe de deux livres, & huit fois étant tendüe de huit livres: or si l'on fait sonner une partie de la corde qui n'ayt que 10 pouces, quand elle est bandée avec quatre livres, elle monte à l'unisson du ton de Chappelle, & quand elle est bandée de huit livres, estant longue de vingt pouces elle monte au mesme ton, & finalement quand elle n'est tendüe que par la force d'une demi-livre, elle fait le mesme ton en prenant seulement la longueur de 5 pouces.

(p.170) de là vient que [l'oreille] n'entend point les huict retours que fait la chorde de dix-sept pieds & demi de long dans une seconde, & qu'il faut qu'une chorde batte pour le moins vingt fois l'air dans une seconde pour se faire entendre, & qu'elle ne le batte que quarante-deux fois pour faire voir son mouvement à l'œil, sans neantmoins qu'il puisse conter les retours, jusques à ce qu'elle n'en face plus que dix.

Texte conforme à la nouvelle orthographe française (1990)

8 aout 2016