Des cartes acoustiques de Notre-Dame pourraient aider à restaurer le paysage sonore de la cathédrale

Bâches protectrices sur le toit de la cathédrale Notre-Dame de Paris, deux semaines après l'incendie à Paris.
agrandir / Bâches protectrices sur le toit de la cathédrale Notre-Dame de Paris, deux semaines après l'incendie à Paris.

KENZO TRIBOUILLARD / AFP / Getty Images

Lorsque la célèbre cathédrale Notre-Dame de Paris a brûlé le mois dernier, on espérait que le scientifique Andrew Tallon avait utilisé le balayage laser pour créer des cartes détaillées de l'intérieur et de l'extérieur de la cathédrale – une aide précieuse pour la reconstruction de ce monument par une structure parisienne.

L’acoustique de la cathédrale – en d’autres termes – fait également partie de son patrimoine culturel. Compte tenu de la nature transitoire du son, les caractéristiques acoustiques peuvent être beaucoup plus difficiles à préserver ou à reproduire. Heureusement, un groupe d’acousticiens français, ainsi que deux autres cathédrales, ont mesuré en détail le "Soundscape" de Notre Dame ces dernières années. Ces données aideront désormais les architectes à intégrer l’acoustique dans leurs plans de reconstruction.

Dial dans le hall

"Nous avons un instantané de l'acoustique d'il y a deux ans et un modèle informatique capable de le reproduire", a déclaré Brian FG Katz, directeur de recherche du Centre national de la recherche scientifique (CNRS) de l'Université de la Sorbonne à Paris, qui a collaboré au balayage laser de Tallon projet. "L'idée est que, s'ils veulent changer les matériaux, par exemple, nous pouvons leur dire comment ces changements affecteront l'acoustique, nous n'essayons pas d'obliger quelqu'un à les restaurer dans un sens ou dans l'autre, mais eux." pouvoir prendre une décision éclairée sur les effets acoustiques. "

Il y a plus de dix ans, Katz était intéressé par la documentation et la reconstruction numérique des paysages sonores d'espaces historiques, après qu'un collègue l'ait indiqué pour la salle de conférence Fogg de l'Université Harvard. Ce collègue a été inspiré par le professeur de physique (et père de l'acoustique architecturale moderne) Wallace Clement Sabine, qui a dû découvrir en 1895 pourquoi l'acoustique de la salle était si terrible.

Enfin, Sabine a réalisé qu’il existait un lien évident entre la qualité de l’acoustique de la pièce, la taille de la chambre et le nombre de surfaces d’absorption disponibles. Et il a trouvé la formule permettant de calculer le temps de réverbération, qui reste le facteur décisif pour mesurer la qualité acoustique d'une pièce. Remarque: la réverbération n’est pas la même chose qu’un écho, ce qui se produit lorsqu’un son se répète. Hall est ce qui se passe à l'intérieur lorsque le son n'est pas assez éloigné pour créer ces retards d'écho. Au lieu de cela, vous obtenez un anneau continu qui "s'efface" progressivement.

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agrandir / L'acousticien Brian FG Katz et ses collègues à la tête artificielle, qu'ils ont installés en 2013 à Notre Dame pour les mesures acoustiques.

Brian FG Katz / CNRS

"L'acoustique de la cathédrale ne diffère des autres salles que par la haute réverbération, le mélange et la géométrie très complexe", a déclaré M. Katz. Notre Dame a un temps de réverbération de six secondes pour les fréquences moyennes. La longue réverbération et le long mixage ont pour effet que les compositions qui nécessitent une clarté précise sur une note ou un instrument particulier (y compris la voix humaine) deviennent rapidement boueuses – un concerto ou une symphonie de Mozart, par exemple, devient rapidement une cacophonie. "Vous entendez essentiellement trois sons et bruits, puis le dernier son longtemps après", a-t-il déclaré. Les chants grégoriens et la musique d'orgue fonctionnent bien dans cet environnement. Cependant, la réverbération et les bizarreries de la pièce constituaient un défi pour obtenir des mesures précises du profil acoustique de la cathédrale.

Ajouter un peu de bits

La modélisation informatique est devenue l'un des outils les plus importants de l'acoustique moderne. Le son diffusé à travers un espace de spectacle peut être modélisé sous forme de particules légères qui rebondissent autour de cet espace, un peu comme une balle de billard qui rebondit autour d'une table lorsqu'elle est frappée par la queue. Les acoustiques peuvent utiliser ces modèles pour calculer la réponse impulsionnelle du son. Qu'est-ce qu'une réponse impulsionnelle? Clap dans une salle de concert vide ou une église vide. C'est l'impulsion. Les réflexions sonores que vous entendez sont la réponse du bâtiment.

Enregistrez impulsion et réponse, puis comparez le profil acoustique à l'enregistrement de l'impulsion de référence et extrayez un modèle de la réverbération dans l'espace. Une fois que le champ sonore d'un espace modélisé a été déterminé, le son peut être simulé tel qu'il apparaîtrait dans un espace réel – une technique appelée auralization, qui est l'équivalent acoustique des techniques de visualisation. À l'aide d'un logiciel d'aururalisation, les consultants en acoustique peuvent utiliser une variété de paramètres pour prédire et perfectionner l'aspect d'une conception de salle proposée: taille et forme de la salle, finitions, matériaux et autres caractéristiques de conception.

Katz et ses collègues ont agi de la sorte pour Notre-Dame – pour capturer les moindres détails du paysage sonore unique de la cathédrale avant l'incendie. Ils ont créé une collection de microphones 3D omnidirectionnels avec un microphone factice et des haut-parleurs placés stratégiquement comme sources sonores. Ils ont ainsi pu créer une carte acoustique de la cathédrale à l'aide d'un logiciel de simulation numérique.

Avec Notre-Dame virtuelle, l'auditeur peut écouter un concert alors qu'il se déplace dans la salle. "Src =" https://cdn.arstechnica.net/wp-content/uploads/2019/05/notre2-640x373.jpg "width =" 640 "height =" 373 "srcset =" https: //cdn.arstechnica .net / wp-content / uploads / 2019/05 / notre2.jpg 2x
agrandir / Une Notre Dame virtuelle permet à l'auditeur d'écouter un concert alors qu'il se déplace dans la salle.

Brian FG Katz / CNRS

Certains pourraient être surpris que l'équipe de Katz ait mesuré sur du matériel commercial plutôt que sur du matériel de laboratoire. Certes, ces derniers sont robustement construits pour résister aux rigueurs du travail sur le terrain. Katz a toutefois constaté que les microphones et les amplificateurs disponibles dans le commerce étaient plus stables et présentaient un meilleur rapport signal / bruit. "Ils craignent de l'entendre au lieu de simplement des données", a-t-il déclaré. "Après tout, nous sommes intéressés par ces modèles."

"Nous avons un instantané de l'acoustique d'il y a deux ans et un modèle informatique capable de le reproduire."

Le modèle résultant a permis à Katz and Company de créer une version de réalité virtuelle de Notre Dame avec tous les paramètres acoustiques existants. À partir de là, il a créé son projet Ghost Orchestra, utilisant une représentation spéciale en gros plan de "La Vierge" en l'honneur du 850e anniversaire de la cathédrale en 2012.

"En transmettant les séquences aux emplacements sources correspondants du modèle, nous avons pu imiter les performances acoustiques du concert et permettre à l'auditeur de se déplacer dans la cathédrale pour explorer et expérimenter l'acoustique complexe de ce vaste et historique espace", a-t-il déclaré. Katz. "De cette façon, vous pouvez entendre comment l'acoustique change lorsque vous vous déplacez dans la pièce." (Vous pouvez regarder 360 clips vidéo sur YouTube ici et ici, de préférence avec un bon casque.)

Et comme Notre Dame sera fermée au cours des cinq prochaines années à mesure que la ville reconstruira sa précieuse cathédrale, la plate-forme de concerts virtuels du Ghost Orchestra est une façon pour le grand public de continuer à y assister en direct. Le même conservatoire qui a enregistré "La Vierge" a enregistré une douzaine de concerts à Notre Dame, selon Katz. Il est également possible d'insérer dans le modèle virtuel des enregistrements d'autres concerts en direct pour entendre le son de Notre Dame.

C Gracieuseté du CNRS / Sorbonne.

Des cartes acoustiques de Notre-Dame pourraient aider à restaurer le paysage sonore de la cathédrale
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