Le timbre peut affecter quelle harmonie est une musique à nos oreilles

Les règles mathématiques pour créer une harmonie musicale peuvent être plus malléables qu'on ne le pensait.

La théorie musicale occidentale traditionnelle considère que les accords sont les plus agréables lorsqu'ils contiennent des notes séparées par certains intervalles (SN : 5/9/23). Notamment, les intervalles où les fréquences des notes ont des rapports simples - comme 2:1 (une octave) ou 3:2 (une quinte).

Mais une nouvelle recherche révèle que les harmonies préférées des gens dépendent en réalité du timbre des notes. Le timbre est la saveur distincte du son produite par des instruments spécifiques - la raison pour laquelle la même note jouée au même volume sonne différemment sur le piano, la guitare ou le gong.

Ces résultats, rapportés le 19 février dans Nature Communications, montrent que la recette d'une belle harmonie est plus nuancée qu'un simple ensemble de relations mathématiques. Les résultats peuvent également aider à expliquer pourquoi différentes cultures à travers le monde - dont les instruments produisent différents timbres - ont développé des gammes musicales diverses.

Les chercheurs savent que la culture joue un rôle dans les goûts des gens pour différents mélanges de notes, dit Tuomas Eerola, qui étudie la cognition musicale à l'Université de Durham en Angleterre mais n'a pas participé à la nouvelle recherche. "Cette étude montre vraiment bien qu'il ne s'agit pas d'une influence culturelle arbitraire. Elle pourrait venir du type d'instruments utilisés dans certaines cultures."

Plus de 4 000 participants en ligne provenant des États-Unis ont passé une série de tests de perception de l'harmonie, où ils ont écouté des notes créées sur un ordinateur pour avoir différents timbres. Dans un test, les gens évaluaient l'agrément des accords contenant des notes synthétiques réalistes similaires à celles produites par les instruments occidentaux. A la surprise des chercheurs, les gens semblaient préférer des intervalles légèrement différents de ceux accordés à des rapports de fréquence simples, "idéaux".

Les gens pourraient préférer ces intervalles parce que lorsque des notes musicales légèrement décalées des ratios "idéaux" interagissent, elles font lentement pulser le son, donnant à un accord une texture supplémentaire. "Pas trop, mais un peu de déviation du ratio entier qui crée un peu de rugosité", dit le coauteur de l'étude, Nori Jacoby. "Quand vous avez ça, vous avez l'impression que c'est plus agréable". Jacoby est un scientifique cognitif qui étudie la perception auditive à l'Institut Max Planck pour l'Esthétique Empirique à Francfort-sur-le-Main, en Allemagne.

Dans une autre expérience, les gens ont écouté des accords qui contenaient des notes synthétiques modélisées d'après un instrument non occidental : le bonang. Cette collection de gongs est jouée dans la version javanaise d'un ensemble musical indonésien appelé gamelan. Lorsque les participants à l'étude ont écouté des accords avec des timbres semblables à ceux du bonang, ils ont préféré des intervalles ayant des rapports de fréquence très différents des rapports "idéaux" occidentaux.

Ces préférences en matière d'accords correspondaient assez bien à une gamme musicale utilisée dans les gamelans javanais appelée la gamme slendro. Cette gamme comporte cinq notes par octave - comparativement à douze pour les occidentaux, y compris les dièses et les bémols - avec des rapports de fréquence qui ne se rapprochent même pas des rapports entiers simples. (La gamme slendro ne peut pas être jouée sur des instruments occidentaux comme le piano, car certaines de ses notes tomberaient entre les touches.)

"C'était un phénomène vraiment frappant", dit Jacoby. Même si les participants occidentaux n'avaient probablement eu que peu ou pas d'exposition préalable à la musique de gamelan javanaise, ils semblaient instinctivement préférer des accords proches de ce style musical en écoutant un bonang artificiel. "Cela suggère quelque chose sur l'origine des gammes musicales", dit Jacoby, "qu'elles peuvent être fortement influencées par le type d'instrument pour lequel elles sont utilisées".

L'idée que le timbre influence la préférence des gens pour les rapports "parfaits" par rapport aux rapports "imparfaits" dans les intervalles musicaux correspond à l'expérience de l'accordage et du jeu des instruments de gamelan, dit Ki Midiyanto, un musicien javanais central et expert en musique de gamelan à l'Université de Californie, Berkeley.

L'accordage des instruments de gamelan en bronze tels que le bonang "se fait au feeling, et des différences significatives entre les ensembles d'instruments sont la norme", dit Midiyanto. "Cette variation est à la fois esthétiquement souhaitable, et à un certain degré inévitable, car l'accordage des instruments ne reste pas complètement stable dans le temps."

En fait, il est courant d'étirer volontairement une octave légèrement plus loin que le rapport de fréquence "idéal" dans les instruments en bronze à tonalité plus élevée pour créer un timbre combiné plus agréable lorsque tous les instruments d'un gamelan sont joués ensemble, dit Midiyanto. Mais cela n'est jamais fait avec des instruments à cordes dans les ensembles de gamelan, comme le siter et le celempung.

L'équipe de Jacoby a réalisé d'autres expériences qui ont montré que la manipulation du timbre influençait les harmonies préférées de 68 personnes originaires de Corée du Sud, apportant ainsi une première preuve que les effets du timbre se généralisent à travers les cultures.

“It’s a clever use of crowdsourcing and really large-scale online experiments,” Eerola says. “They’ve raised the bar for future studies quite a bit.” In the future, Eerola would like to see similar investigations with people from other parts of the world who may not have as much exposure to Western music as those in South Korea. 

Other future studies, the researchers say, could explore how people’s experience of harmony changes when chords are embedded within the larger context of a song, or probe other perceptions of harmony beyond simple pleasantness — such as how different chords evoke happiness, nostalgia or other feelings.