Les bois de tonalité sont des essences de bois qui possèdent certaines propriétés souhaitables qui les rendent adaptés à la fabrication d'instruments de musique, tels que des instruments à vent ou à cordes, comme une flûte ou un violon. Tout bon bois de lutherie doit être taillé radialement, ce qui signifie que les lignes formées par les cernes sont parfaitement parallèles en surface. Il doit avoir une structure à grains réguliers, être exempt de défauts et ne pas rétrécir ou gonfler de manière notable avec les changements environnementaux.

Les violons du monde sont principalement faits d'épicéa et d'érable, des arbres cultivés dans l'hémisphère nord. Mais que se passerait-il si des bois africains indigènes de l'hémisphère sud étaient utilisés pour créer un violon africain ? Nous nous sommes mis à tester les bois indigènes du continent et avons découvert que quatre essences de bois pouvaient non seulement fonctionner, mais bien fonctionner. Ensuite, nous avons créé deux violons complets à partir d'eux pour tester leur son.

Quel est le bon bois pour un violon ?

Les tables d'harmonie font partie du corps du violon. Ils sont faits de bois qui doivent résonner en amplifiant l'oscillation - la vibration - des instruments à cordes. Ils doivent être légers mais suffisamment rigides pour supporter la tension des cordes et doivent bien propager le son dans le sens du grain du bois. Si la densité du bois n'est pas uniforme, les ondes sonores pourraient se disperser. Cela devrait faire des essences de bois (sub)tropicales de bons candidats pour les tables d'harmonie, car l'absence de saisons de croissance prononcées se traduit par un bois avec des cernes à peine visibles et peu de variations de densité.

Cependant, les violons de haute qualité sont fabriqués à partir des mêmes essences de bois dans le monde entier :l'épicéa comme table d'harmonie (plaque supérieure) et l'érable comme cadre (dos). Alors que les luthiers semblent être plus aventureux dans l'utilisation d'essences de bois alternatives, les luthiers ont tendance à n'utiliser que ces essences de bois traditionnelles. Le bois de bonne qualité provient généralement de régions plus froides, comme le Canada ou les Alpes européennes, où les arbres poussent plus lentement, ce qui se traduit par une structure de bois uniforme avec moins de fluctuations de densité.

La table d'harmonie à l'avant du violon doit bien transmettre le son, tandis que le cadre à l'arrière doit avoir un module élastique élevé pour soutenir la table d'harmonie, tout en diffusant bien le son. Les deux parties doivent avoir une densité assez faible pour éviter un poids inutile, ce qui rendrait le jeu de l'instrument inconfortable.

Sur la base de toutes ces exigences, notre équipe de recherche a caractérisé plusieurs essences de bois d'Afrique australe pour identifier les alternatives possibles pour la lutherie. Nous avons finalement décidé que Yellowwood (Podocarpus latifolius) et Knysna Blackwood (Acacia melanoxylon - qui n'est à proprement parler pas indigène, mais qui a été établi dans les forêts naturelles du sud-ouest de l'Afrique du Sud depuis le début des années 1900) conviendraient comme tables d'harmonie. Indigènes d'Afrique de l'Ouest, le sapelli (Entandrophragma cylindricum) et le poirier dur (Olinia ventosa) d'Afrique du Sud étaient les plus appropriés comme panneaux de charpente.

Tester le violon africain

Hannes Jacobs est un luthier professionnel de Pretoria, en Afrique du Sud. Un luthier est quelqu'un qui construit des instruments à cordes. Il a accepté de fabriquer un violon pleine grandeur à partir de Yellowwood et de Sapele. Nous voulions nous assurer que la qualité de l'instrument serait comparable à des instruments commerciaux de bonne qualité.

La qualité sonore de cet instrument, baptisé « violon africain », a ensuite été comparée à un violon fabriqué à partir d'essences de bois traditionnelles par le même luthier, avec la même méthodologie. Les deux instruments étaient joués par le même joueur avec le même archet.

La qualité sonore des deux violons a été déterminée en enregistrant des spectres de fréquences audio - des plages - de diverses notes simples pour analyser les harmoniques discernables. C'est un ton musical qui fait partie de la série harmonique au-dessus d'une note fondamentale. Une bonne qualité sonore se compose généralement de nombreuses harmoniques à des fréquences plus élevées.

Le violon africain a été joué par divers musiciens à des occasions distinctes, et tous ont convenu que son son est assez différent de celui de la plupart des autres violons. L'évaluation générale était qu'il a un son très plein et puissant avec un registre grave puissant qui se projette bien dans la pièce.

Les fréquences de résonance du violon africain sont visiblement différentes de celles du violon conventionnel. Il a des harmoniques plus fortes dans la gamme des basses fréquences, ce qui donne un son plein qui porte bien. Il montre également plus d'harmoniques à des fréquences plus élevées. Pour les fréquences supérieures à 3 kHz, le violon africain montre des amplitudes nettement plus élevées, ce qui lui donne un son un peu dur, alors que les amplitudes plus faibles du violon conventionnel se traduisent par un son plus doux. Le violon africain est probablement mieux adapté à la musique moderne ou jazz.

Les propriétés physiques du bois utilisé pour le violon africain suggèrent qu'il rayonne moins bien dans la gamme des hautes fréquences que le bois d'épicéa. Contrairement à cette attente, le violon africain présente des pics de résonance plus importants aux hautes fréquences que le violon conventionnel. Les pics de résonance se situent aux fréquences où la table d'harmonie oscille le plus et ils composent les notes de musique que vous entendez. Plus les fréquences de résonance sont audibles, plus le son est plein.

Pour résumer

Les résultats de notre étude montrent que les essences de bois africaines sont clairement adaptées pour être utilisées comme bois de résonance dans les violons. Ils sont capables de produire un instrument avec un beau son, bien que légèrement différent.

Le violon africain a un son nettement plus fort dans les basses fréquences qui se propage très bien dans la pièce. Il a également montré plus d'harmoniques avec des amplitudes plus élevées dans les hautes fréquences, ce qui lui donne un son plus dur que le violon conventionnel. Yellowwood et Sapele peuvent être utilisés pour fabriquer des instruments à cordes avec un son puissant et sonore.