TERRASONORA est une application interractive permetant de créer une forme 3D en déformant une sphère à l'aide de sons. On active et désactive des sons qui vont transformer la sphère en direct avec pour chaques son une déformation propre lié à l'origine du son. On peut également quand la forme nous plait , télécharger la forme afin de l'imprimer en 3D ainsi que la bande son qui l'a créée.

Ou faites défiler la pages pour en apprendre plus sur le projet.

“Tout est écrit dans les sons. Le passé, le présent et le futur de l'homme. Un homme qui ne sait pas entendre ne peut écouter les conseils que la vie nous prodigue à chaque instant. Seul celui qui écoute le bruit du présent peut prendre la décision juste.”

Paolo Cohelo

Pourquoi ce Projet ?

 Que ce soit en design d’objet ou en architecture,presque tout le monde utilise le même genre de programmes de dessin assisté par ordinateur.
 L'envie était donc de s'éloigner de ces programmes et d'essayer de trouver de nouvelles façons de créer en trois dimensions avec des outils numériques. Créer un programme qui serait plus ludique et permetrait d'imaginer et de créer de nouvelles formes dans un systeme qui ne soit pas forcément Cartésien.

 Plusieurs idées se sont succédées pour en arriver au projet actuel :

Première idée

Programme de dessin 3D en réalité virtuelle ou l'on pourait dessiner avec ses mains directement dans l'espace. Un peu comme de la poterie mais avec moins de contrainte.
Problème : les casques de réalité virtuels sont sortis plus tard que prévu et le projet était un peu grand pour un seul étudiant.

Deuxième Idée

L’idée fut donc de créer une façon de dessiner en trois dimensions avec sa voix et ses mots. Le but était de se baser sur une expérience de psychologie nommée : « l’effet kiki/ bouba ». Cette expérience met en évidence un lien non arbitraire entre le langage et les formes. De telle façon qu’une forme nommée « kiki » sera pointue et anguleuse alors que celle nommée « bouba » sera plus souple et plus arrondie.

Troisième idée

utiliser un enregistrement de voix en direct ou un son apporté par l’utilisateur afin de créer un objet souvenir. Cet objet souvenir aurait été la représentation de l’évolution des sons dans le temps transposés sur une courbe extrudée.

Intélligibilité

Les formes commençaient à devenir intéressantes mais il manquait toujours un lien intelligible entre la forme et le son. Un lien qui serait compréhensible avec le moins d’apport d’informations possible.
C’est donc cet aspect là que j’ai décider d’approfondir dans ce projet .

Qu’est ce qu’un son ?

 Pour realiser mon projet j'ai d'abord dû m'interesser à ce qu'était vraiment un son afin de pouvoir mieux le représenter.
 Le son est un phénomène physique : ce sont des particules d'air qui « vibrent », c’est à dire qui « bougent » autour d'une position d'équilibre.On peut illustrer ce phénomène en observant la surface de l'eau : au repos, la surface de l'eau est plane et horizontale ; en cas de perturbation, les particules d'eau commencent à effectuer des mouvements tournants autour d'une position d'équilibre. Elles n'effectuent pas un déplacement mais uniquement un mouvement autour d'un point donné, dans une direction perpendiculaire à la direction de propagation des ondes .

 Le son est défini selon plusieurs paramètres :

Fréquence et Longueur d'onde

La fréquence est le nombre de vibrations par seconde des particules d’air. Plus la fréquence est élevée, plus la tonalité que l’on perçoit sera élevée. Elle s’exprime en Hertz (Hz = 1/s). La longueur d’onde est la distance entre deux points d’une onde sonore de même phase.Plus la longueur d’onde est grande, plus la fréquence est petite.

L’intensité du son

L’intensité du son , aussi appelée le volume , qui permet de distinguer un son fort d’un son faible, correspond à l’amplitude de l’onde sonore. Cette amplitude est l’écart maximal de l’onde sonore sur la grandeur qui la caractérise.
 Cette amplitude sera donné par l’écart entre la pression la plus forte et la plus faible que produit l’onde sonore.L’intensité d’un son sera mesurée en décibels (dB), C’est une valeur qui permet de déterminer si un son est nuisible pour l’oreille ou pas et le temps d’exposition maximale.

Les bandes de fréquences

L'ouïe humaine est sensible aux fréquences comprises entre 20 Hz et 20.000Hz.Différents instruments produisent des sons sur des bandes de fréquences différentes
L’ouïe humaine ne réagit pas de la même façon à des hausses identiques (linéaires) de fréquences. Mais elle réagit de la même façon à des hausses identiques des rapports de fréquences.

Comment représenter les sons ?

 Il existes plusieurs façons de réprésenter les sons. Premièerement de façon mathématique afin de pouvoir les identifier, mais aussi manière plus artistique (découlant souvent des techniques mathématiques).

Figures de Chladni

 Ernst Chladni était un physicien et musicien allemand . Il est considéré comme le fondateur de l’acoustique, suite à ses recherches sur la vibration de plaques et sur le calcul de la vitesse du son dans différents gaz. Les recherches les plus connues sont les figures acoustiques de Chladni.
 Les figures acoustiques de Chladni montrent la propagation des ondes dans un solide. Quand une plaque d'acier est saupoudrée de sucre ou de sable et est soit frottée sur un côté par un archet, soit fixée sur une enceinte vibrante . Un son est produit et une vibration fait bouger les grains de sucre en surface. Une forme géométrique apparaît plus ou moins claire. Les grains ont bougé en des endroits où l'amplitude est maximale et ils ne bougent pas là où les vibrations sont faibles ou nulles, soit des nœuds d’ondes.

L’enveloppe sonore

 L’enveloppe sonore est la représentation par une courbe de l’intensité d’un son en fonction du temps. C’est une des représentations les plus communes, elle est utilisée dans la plupart des programmes informatiques pour représenter un son.
 Cette représentation ne représente qu’un seul paramètre du son en fonction du temps et ne permet pas de recréer le son seulement à partir de cette représentation. Elle n’est pas réciproque.

Sonagramme

 Le sonagramme est l’évolution de la représentation de l’enveloppe d’un son. Ici, au lieu de créer une courbe seulement selon l’intensité du son, on va représenter les intensités du son en fonction des fréquences en plus du temps.

 Au départ les sonagrammes étaient des représentations bidimensionnelles de ces évolutions. Le temps comme abscisse du graphique, les fréquences comme ordonnées et l’intensité représentée par des progressions de couleurs selon une échelle donnée tel que l’échelle des gris , ou le spectre chromatique.

 De nos jours, grâce aux moyens informatiques , il est aussi possible de représenter ces sonagrammes dans un repère tridimensionnel. L’abscisse et l’ordonnée restent les mêmes mais l’intensité est désormais représentée sur la cote .

Art représentant le son.

 Oeuvres qui m'ont touchées et qui m'ont inspirés de façon visible ou non.

Piano Optophonique

 Le Piano Optophonique est un instrument créé par le peintre futuriste russe Vladimir Baranoff Rossiné. Il projette une image sur un mur ou au plafond. Une lumière traverse une série de disques de verre peints par Rossiné, plusieurs lentilles, prismes, miroirs et filtres. Le clavier contrôle les variations des éléments optiques et des disques. A chaque touche peut correspondre une vitesse, un élément optique ou une position spécifique. Cet instrument a, comme un piano, un clavier, mais ses touches ne produisent pas des sons, mais mettent en mouvement des filtres transparents qu'un faisceau de lumière blanche traverse. Les images ainsi produites sont projetées sur un écran et donnent à voir tout un paysage de couleurs. Si ce piano lumineux ne produit pas lui-même de musique, il a été conçu pour être utilisé dans un environnement de concert. Il devait, d'après son promoteur, permettre à son interprète, un pianiste peintre, d'accompagner la musique d'un spectacle lumineux.

Sound/Chair

 Sound/Chair est une sculpture/mobilier créer par Matthew Plummer Fernandez. Ici le son a été créé et modifié afin que le sonagramme 3D de ce son représente directement ce fauteuil. Le son créé est très court et pas très agréable , mais l’intérêt est que l’on pourrait enregistrer la forme de ce fauteuil juste grâce à son son . On pourrait imaginer l’enregistrer sur une cassette audio ou un vinyle ou d’autres supports analogiques.

Reflection

 « Reflection » est une sculpture créée à partir d’une pièce musicale créer par Frans de Waard et portant le même nom. Cette sculpture est une représentation physique du sonagramme 3D de la totalité de la pièce de Frans Waard. Les artistes voulait que l’on voit l’entièreté de la pièce en une fois car pour eux elle apparaitrait plus réelle si on pouvait la voir et la toucher.

Sound Surface

 Sound Surface est une série de vases créée à partir de différentes oeuvres musicales telle que « toccata et fugue » de Bach ou « Drumming » de Benjamin Britten . Les musiques sont passées dans un programme qui va transposer l’amplitude en variation la distance qu’aura la tête d’impression du centre du vase.
 On peut donc lire l’amplitude le long d’une spirale continue , et plus la musique utilisée sera longue plus le vase sera haut.

Mes possibilités

Il y a un défaut commun à la plupart des oeuvres de traduction entre le son et la forme. C’est le manque d’intelligibilité. Les formes découlent toutes de l’enveloppe et du sonagramme des sons choisis. Il n’y a aucun lien entre les deux à part un calcul mathématique qui va lier des valeurs proportionnelles aux intensités des différentes fréquences aux moments donnés.
 L’intérêt serait de définir ce lien, cette intelligibilité entre le son et la forme et qui permettrait si possible dans un second temps une traduction dans le sens inverse.
 Deux choix s'offre à moi :

  1. Créer une machine autonome qui produit des sons qui seraient traduit en direct d’une façon intelligible . Les formes viendraient ensuite se lier , se superposer ou se soustraire afin de créer une forme finale. Les sons seraient choisis afin de pouvoir travailler le sens plus facilement et plus longuement.
  2. Traduire directement un son donné par n’importe quel utilisateur en une ou des formes. ne connaissant ni l’origine ni le sens de ce son nous ne pourrons nous servir que des intensités aux fréquences, ou peut-être de la rythmique pour créer notre forme.

 La traduction directe risque de trop facilement perdre le lien intelligible entre le son et la forme et on risque de trop vite se retrouver dans une représentation comme les autres objets déjà créer. L’idée de « Piano optophonique » bien que donnant une impression moins interessante permettrait de mieux réfléchir à cette intelligibilité que l’on voudrait approcher. Les sons que l’on utilisera seront des sons que l’on connait et où la compréhension de ces sons sera peut être déjà plus facile. Maintenant, la forme de piano n’a pas spécialement d’intérêt car on resterait lié a des notes et cela pourrait induire en erreur notre compréhension.

Les objectifs que je voulais atteindre.

  • Intelligibilité
    C’est un point très important. La recherche du lien entre les sons et la forme produite par ceux-ci, afin que l’on comprenne directement ce qui s’est passé sur la forme. De manière qu’après avoir vu le programme en action , on puisse imaginer ce que la forme donnerait en entendant juste le son et inversement.
  • Consistance
    Il serait intéressant que les formes créées soient les mêmes si l’on joue les sons de la même manière. De telle manière que la traduction puisse dans un second temps se faire dans l’autre sens, et pouvoir reconstituer les sons rien qu’en scannant la forme. Pour cela , il faudrait trouver une manière de générer des nombres plus ou moins aléatoires, tout en restant découlant directement de choses que l’on contrôle ou connait.
  • Temporalité
    La forme et le matériau de l’objet doivent être tournés vers le futur. On donne un attrait à cet objet mais qu’il garde cet attrait même avec le temps. C’est un objectif majeur du design actuel qui veut évoluer au delà de la surconsommation et du Low-Cost. On remarque bien que seuls les objet qui ont traversé le temps sont ceux avec une certaine qualité conceptuelle et une très bonne facture.
  • Interdisciplinarité
    Les recherches et le développement seront de part la nature même du projet ancré dans l’interdisciplinarité. On va toucher au design, aux mathématiques, à l’informatique, l’électronique, l’acoustique, etc...
  • Ergonomie
    L’intérêt de développer une nouvelle technique de création est qu’elle soit facile à comprendre et à utiliser. Il faudrait le moins d’instruction nécessaire possible afin que quelqu’un puisse créer sa propre forme. Plus cette manière de créer sera ludique plus elle donnera envie de l’utiliser et de la développer pour permettre de plus en plus de choses.

Forme générale de l'objet.

L’idée est de transformer une forme donnée, en lui appliquant de légères déformations découlant des sons qui seraient jouer en direct.
 Plusieurs formes de base sont possibles :un cylindre, une sphère, un cube, une pyramide, etc...
 Ces différentes formes ont leurs qualités et leurs inconvénients, que ce soit sur la facilité de leur appliquer des transformations, ou sur leur homogénéité. La forme originelle devant être la plus homogène possible, le choix se portera pour l’instant sur la sphère bien que plus difficile à travailler dans un premier temps. L’objet final pourra peut être se rapprocher de formes connues, déformées à partir d’une sphère, tel qu’un virus, une planète ou encore un astéroïde.

Choix des sons

Afin de choisir au mieux les sons qui seront traduits, j’ai décidé de les enregistrer directement dans la nature. D’une part pour pouvoir enregistrer les sons sans dépendre d’autrui et d’autre part pour pouvoir s’imaginer en même temps à quelle forme ressembleraient ces sons.
 L’amplitude des sons devra aussi être bien traitée afin que ceux ci soit bien distinct les uns des autres afin qu’un son trop fort ne vienne pas cacher tous les autres. Il faut faire attention à l’intelligibilité de ces sons. Si on ne les reconnait pas, on ne pourra jamais faire un lien entre ces sons et des formes qui en découleraient

Traduction des sons en forme

 la forme est basé sur une sphère dont tous les points sont défini par un sens et une distance de son centre. On va donc faire varier cette distance afin de créer les variations.

Gouttes d'eau

 On essaye d'abord d'imaginer à quelles formes nous fait penser le bruit de ses gouttes d'eau.
• Le rebond de la goutte dans l’eau
• Les vaguelettes que la goutte va provoquer
• Les éclaboussures.
• La goutte en elle-même

 J’ai décidé de passer par une simple fonction «sinus» allant de 0 à D
f(x)=sin(x) x ∈ [0;d]
On lui ajoute 1 pour qu’elle soit toujours positive
f(x)=1+sin(x) x ∈ [0;d]
On lui inflige un rapport de 3π/d sur x afin d’avoir 1 onde et demi
f(x)= 1+ sin( 3πx/d) x ∈ [0;d]
Ce qui nous permet de dessiner cette forme de goutte qui vient de tomber dans l’eau.
On viendra appliquer cette fonction sur un point aléatoire de la sphère a chaque fois que l’on entendra une goutte d’eau.

Vagues sur la plage

 Pour faire apparaitre cette idée de vagues je comptes m'inspirer de la forme que les vagues crée en mer ou cela ressemble presque à une onde régulière.

 Pour créer cet effet je vais superposer une courbe sinusoïdale à la sphère selon un de ces axe. On va donc pour cela créer une fonction sinusoïdal à partir des coordonnées selon un axe défini, ici l’axe « x ».
f(x) = sin(vecteur.x)
On va ensuite diviser le vecteur dans le sinus par « r » qui est le rayon de la sphère et le multiplier par « n » qui est le nombre de répétion de l’onde que l’on souhaite. et on va multiplier le tout par « i » qui est l’intensité que notre fonction va appliquer sur la sphère.
f(x) =i*sin(n*vecteur.x/k)
On additionne nos deux fonctions: f(x) représentée en vert ,et la sphère g(x) représentée en rouge pour former la nouvelle fonction h(x).
h(x) = g(x) + f(x)
On obtient ainsi notre sphère transformée qui est représentée par le trait noir. Cette transformation va évoluer dans le temps. Plus le bruit des vagues va rester, plus le nombre « n » de répétitions de l’onde et le nombre « i » qui est l’intensité vont augmenter.
Au plus on entendra de vagues , au plus on verra les vagues se former sur la sphère.

Vent sous une porte

 C’est un des sons les plus difficile à représenter car le vent n’a pas de forme prédéfini, on ne se le représente jamais comme un objet dans sa tête. J’ai donc décidé de créer comme pour les vagues, une forme qui évoluera dans le temps. Je reste cependant très proche du son existant. Je compte créer une courbe qui trouvera directement sa place sur la sphère mais qui au fur et à mesure de la diffusion de ce son évoluera et sera donc de plus en plus visible

 Afin de créer ce cour en d’air, je compte choisir une ligne directrice de cette sphère qui serait le chemin du vent. On aurait don une forme extrudée sur le long de cette ligne.
g(x) = cos2(π*z/2)
g(y2) = cos2(π*z/2) sin2(π*z/2)
Pour la forme je me base sur une fonction parabolique dirigé vers le bas de la quelle je vais venir ne prendre que le sommet .
f(s) = -(s2/10)+10
Il ne reste plus qu’à extruder f(x) le long de g(x) avec multiplicateur k afin que la sphère ne soit pas trop transformée en ses sommets.
k = (rayon2-z2)/rayon2

Bruits de pas dans la neige

 On associe à ce sont la sensation d'enfoncement que l'on ressens en marchant dans la neige. Cette translation de la forme de notre pied dans la neige.

 Pour traduire cette enfoncement je vais utilisé la même technique que pour la goutte d’eau en travaillant avec un point 0 et une distance « d » de ce point sur la sphère. Je vais d’abord appliquer un exposant sur la distance.
f(x)=x4 x ∈ [0;d]
ensuite on lui applique une fonction cosinus afin de créer notre forme
f(x)=cos(x4) x ∈ [0;d]
On multiplie notre x4 par π et on le divise par la distance maximum au même exposant que x afin de n’avoir que la partie de la fonction f(x) qui nous intéresse
f(x)=cos(πx4/d4) x ∈ [0;d]
Pour finir on soustrait cette fonction à -1 afin d’avoir un enfoncement et pas une bosse
f(x)=1-cos(πx4/d4) x ∈ [0;d]

Chant d’oiseau

 Il n’y a pas de forme propre à la création de ce son comme pour les gouttes ou les pas mais avec la fréquence et la durée de ces champs , on imagine des petites pointes qui sortirait de la sphère, comme des sons aigus qui rappellent d’une façon les becs des oiseaux
 C’est la fonction la plus simple. On travail comme pour les gouttes d’eau et on vient simplement soustraire la distance à la distance maximum ce qui va créer un cône.
f(x)=d-x x ∈ [0;d]

Combinaison des fonctions

 Toutes ces fonctions sont désormais à mélanger et superposer et il est nécessaire de faire une distinction entre les deux types de fonctions qui ont été définies. D’une part les fonctions qui transforment l’entièreté de la sphère en fonction du temps comme pour les vagues et le vent et d’autre part les fonction qui se déclenchent une fois, à chaque fois qu’un son d’une certaine intensité est produit comme les gouttes d’eau ou le chant des oiseaux. Il va donc y avoir une itération des sphères.
 La première sphère sera la sphère d’origine et ne changera pas elle servira a mesurer les distances entre les points pour que les déformations reste les même, même si la forme est déjà fort déformée.
 La seconde sphère sera la sphère sur la quelle sera appliquer successivement les fonctions qui ne sont appelées qu’une seule fois. Ces fonctions vont appliquer une déformation à chaque fois sur la même sphère.
 La troisième sphère sera la sphère sur la quelle seront appliquer les fonctions continues.Ces fonctions calculs calcule une déformations sur l’entièreté de la sphère à chaque fois en se basant sur la seconde sphère. Car si elles se basaient sur la même sphère comme les fonctions précédentes la déformation serait exponentielle et donc incontrôlable. Ces fonctions continues doivent d’ailleurs être appelées en même temps, mais peuvent n’être activées que quand on le souhaite. Si on les appelait séparément il n’y aurait que la dernière transformation qui s’appliquerait vu qu’elle transforme la seconde sphère pour créer la troisième. Cette manière de combiner les fonctions sert aussi à réduire au maximum le nombre de calculs à faire afin que l’animation soit la plus fluide possible.

Impression 3D

 Pour imprimer la forme obtenue, j’ai essayé plusieurs matériaux différents d’impression 3D. Les matériaux composites, à base de PLA avec le quel on mélange de la fibre de bois , du fer ou du calcaire par exemple, ne sont pas assez homogènes et ne permettent pas encore de créer des pièces très précises.
 J’ai donc décidé d’imprimer mes pièces en PLA directement pour avoir une meilleure résolution de l’objet. Le PLA est un polymère intéressant car il est totalement biodégradable. Il permet d’inscrire les objets dans le présent car ils sont recyclables et ne polluera pas même s’ils sont jetés dans la nature.