Cartographier le son unique de Notre-Dame sera une aubaine pour les efforts de reconstruction

Lorsque l'emblématique cathédrale Notre-Dame de Paris a pris feu le mois dernier, les gens ont trouvé un espoir dans la nouvelle selon laquelle 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. structure.

L’acoustique de la cathédrale - son son - fait également partie de son patrimoine culturel et, étant donné la nature éphémère du son, les caractéristiques acoustiques peuvent être beaucoup plus difficiles à préserver ou à reproduire. Heureusement, un groupe d’acousticiens français a effectué des mesures détaillées du «paysage sonore» de Notre-Dame au cours des dernières années, ainsi que de deux autres cathédrales. Ces données vont désormais aider les architectes à intégrer l’acoustique dans leurs plans de reconstruction.

Composer dans la reverb

"Nous avons un instantané de l'acoustique d'il y a deux ans et un modèle informatique qui peut 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 travaillé de concert avec Projet de numérisation laser de Tallon. "L’idée est que s’ils veulent, par exemple, changer les matériaux, nous pouvons leur dire quel sera l’impact de ces changements sur l’acoustique. Nous n’essayons pas d’obliger qui que ce soit à le restaurer d’une manière ou d’une autre, mais devrait être en mesure de prendre une décision éclairée sur l’impact acoustique. "

Katz a commencé à s'intéresser à la documentation et à la reconstruction numérique des paysages sonores d'espaces historiques il y a plus de dix ans, après qu'un collègue lui en ait parlé pour la salle de conférence Fogg de l'université de Harvard. Ce collègue fut à son tour inspiré par le professeur de physique (et père de l'acoustique architecturale moderne) Wallace Clement Sabine, chargé de comprendre pourquoi l'acoustique de la salle était si mauvaise en 1895.

En fin de compte, Sabine a pu déterminer qu'il existait une relation définitive entre la qualité de l'acoustique d'une pièce, la taille de la chambre et le nombre de surfaces d'absorption présentes. Et il a mis au point la formule de calcul du temps de réverbération, qui reste le facteur critique pour évaluer la qualité acoustique d'un espace. Point à noter: la réverbération n’est pas la même chose qu’un écho, ce qui se produit lorsqu’un son se répète. La réverbération est ce qui se passe à l'intérieur lorsque le son ne peut pas parcourir une distance suffisante pour produire ces retards d'écho. Au lieu de cela, vous obtenez un anneau continu qui "se désintègre" progressivement.

"L'acoustique de la cathédrale est différente des autres espaces, juste en termes de niveau élevé de réverbération, de mixage et de géométrie très complexe", a déclaré Katz. Notre Dame a un temps de réverbération de six secondes pour les fréquences moyennes. La longue réverbération et le mixage signifient que les compositions nécessitant une clarté précise sur une note ou un instrument spécifique (y compris la voix humaine) se confondent rapidement - un concerto ou une symphonie de Mozart, par exemple, descend rapidement dans la cacophonie. "En gros, vous entendez trois notes et du bruit, puis la dernière note longtemps après", a-t-il déclaré. Les chants grégoriens et la musique d'orgue fonctionnent toutefois très bien dans ce contexte. Mais les réverbérations et les bizarreries de l'espace 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'acousticien moderne. Le son diffusé à travers un espace de spectacle peut être modélisé sous forme de particules de lumière qui rebondissent autour de cet espace, un peu comme une balle de billard rebondit autour d'une table en réponse à un choc. Les acoustiques peuvent utiliser ces modèles pour calculer la réponse impulsionnelle du son. Qu'est-ce qu'une réponse impulsive? Frappez des mains dans une salle de concert ou une église vide. C'est l'impulsion. Les réflexions sonores que vous entendez sont la réponse du bâtiment.

Enregistrez l'impulsion et la réponse, puis comparez le profil acoustique à un enregistrement de l'impulsion pour référence, et vous pouvez extraire un modèle des réverbérations de la pièce. Une fois que le champ sonore d’un espace modélisé a été déterminé, il est possible de simuler le son tel qu’il apparaîtrait dans l’espace réel: une technique appelée auralisation, l’équivalent acoustique des techniques de visualisation. Le logiciel d'auralisation peut aider les consultants en acoustique à prévoir et à perfectionner le son d'un espace de performance proposé, en fonction d'un large éventail de paramètres: taille et forme de la pièce, surfaces, matériaux et autres caractéristiques de conception.

C’est à peu près ce que Katz et ses collègues ont accompli pour Notre-Dame en capturant les moindres détails du paysage sonore unique de la cathédrale avant l’incendie. Ils ont créé une collection de microphones 3D omnidirectionnels, ainsi qu’un microphone factice et des haut-parleurs placés de manière stratégique comme sources sonores. Cela leur a permis de créer une carte sonore de l'acoustique de la cathédrale à l'aide d'un logiciel de simulation numérique.

Certains pourraient être surpris d'apprendre que l'équipe de Katz a effectué ses mesures en utilisant du matériel commercial, plutôt que du matériel de laboratoire. Certes, ces derniers sont conçus pour être robustes, pour résister aux rigueurs du travail sur le terrain. Mais Katz a constaté que les microphones et les amplificateurs commerciaux étaient plus stables et avaient un meilleur rapport signal / bruit. "Ils s'inquiètent de l'écouter, au contraire de données", a-t-il déclaré. "En fin de compte, nous sommes intéressés à pouvoir écouter 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 ainsi obtenu a permis à Katz et à l’entreprise de créer une version en réalité virtuelle de Notre Dame avec tous les paramètres acoustiques en place. Il l'utilisa pour créer son projet Ghost Orchestra, utilisant un enregistrement spécial au micro rapproché du spectacle "La Vierge" en l'honneur du 850e anniversaire de la cathédrale en 2012.

"En alimentant les enregistrements aux positions de source appropriées dans le modèle, nous avons pu recréer la performance acoustique de ce concert, permettant ainsi à l'auditeur de se déplacer dans la cathédrale pour explorer et expérimenter l'acoustique complexe de ce vaste espace historique", a déclaré Katz. "De cette façon, vous pouvez écouter comment l'acoustique change à mesure que vous vous déplacez dans l'espace." (Vous pouvez regarder 360 extraits vidéo sur YouTube ici et ici. Il vaut mieux en profiter avec un bon casque.)

Et puisque Notre Dame sera fermée pendant environ cinq ans au moment où la ville reconstruira sa cathédrale prisée, la plate-forme de concerts virtuels du Ghost Orchestra est un moyen par lequel le grand public peut continuer à apprécier des concerts "live". Le même conservatoire qui a enregistré "La Vierge" a enregistré une douzaine de concerts à Notre Dame, selon Katz, et il est possible d'insérer des enregistrements d'autres concerts en direct joués ailleurs dans le modèle virtuel pour entendre comment ils sonneraient à Notre Dame.

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