La conversion des sons en couleurs : de la synesthésie à l’informatique

Certaines personnes éprouvent une sensation de couleur lorsqu’elles perçoivent un son. Cette faculté innée est dénommée synopsie, un cas particulier de synesthésie. Par ailleurs, divers instruments ont été conçus pour produire des couleurs à partir de sons, ce que réalisent également certains logiciels (voir la vidéo ci-dessous). Avant d’aborder ces divers aspects, il faut s’interroger sur la validité des correspondances entre sons et couleurs : peuvent-elles se justifier par la physique des ondes sonores et lumineuses ou par la physiologie de la perception des sons et des couleurs ?

Cliquez sur l'image pour voir la vidéo illustrant la conversion en couleurs de sons émis par un piano à l’aide du logiciel Isadora (décrit à la fin de ce billet). Musique composée et interprétée par Bernard Valeur : extrait de Oiseaux d’orage. Vidéo réalisée par Fabrice Esnault lors de la conférence expérimentale « Sons et lumière » présentée à l’ESPCI le 16 novembre 2009 par B. Valeur et A. Garcia.

Peut-on établir rationnellement des correspondances entre sons et couleurs ?

Depuis l’Antiquité, la possibilité d’associer une couleur à un son a fait l’objet de réflexions chez les scientifiques, les peintres, les musiciens et les poètes. En particulier, Newton avait proposé des correspondances entre couleurs et notes de musique, mais sans aucun fondement scientifique.1 Par la suite bien d’autres propositions ont été faites de façon purement subjective.2

Et sur la base de nos connaissances actuelles, peut-on établir des correspondances de façon rationnelle ?3-5 Voyons d’abord la question du point de vue de la physique en examinant les caractéristiques des ondes sonores et lumineuses. Il n’existe aucun recouvrement entre les domaines de fréquence des sons audibles par l’oreille humaine (de 20 à 20 000 hertz) et des ondes lumineuses visibles par l’œil humain (400 000 milliards à 800 000 milliards de hertz). Il en est de même des domaines de longueurs d’onde : de 1,7 cm à 17 m pour les ondes sonores dans l’air, et de 400 à 750 nanomètres environ pour les ondes lumineuses. Alors, une transposition d’un domaine à l’autre par un facteur multiplicatif est-elle envisageable ? Non, parce que, en termes de fréquences, sachant qu’un intervalle d’une octave correspond au doublement de la fréquence, les fréquences sonores couvrent plus de 10 octaves, alors que pour la lumière, le domaine de fréquence s’étend sur l’équivalent d’une octave environ !

Examinons maintenant la question sous l’angle de la physiologie de la perception. À une longueur d'onde donnée de la lumière, notre système visuel associe une couleur, mais l'inverse n'est pas toujours vrai. Par exemple, nous avons la sensation de jaune lorsque notre œil reçoit une lumière à 580 nm, ou simultanément deux lumières, l’une à 530 nm et l’autre à 700 nm, sans pouvoir différencier ces dernières qui procurent chacune séparément une sensation de vert ou de rouge respectivement. Il n’y a donc pas de relation biunivoque entre couleur perçue et longueur d’onde (ou fréquence). En revanche, grâce aux 15 000 cellules ciliées situées dans la cochlée de l’oreille, notre ouïe permet de différencier un son pur (une seule fréquence) et un son complexe (plusieurs fréquences), et en particulier distinguer plusieurs notes dans un accord.

Pour toutes ces raisons, il est impossible d’établir des correspondances entre sons et couleurs sur des bases rationnelles. Et pourtant, certaines personnes ont une sensation de couleur en entendant un son. Voyons de plus près ce phénomène subjectif et intrigant.

Des sensations colorées produites par des sons

La synesthésie6 est un mode de perception tel que des sensations correspondant à un sens évoquent spontanément, chez certaines personnes, des sensations liées à un autre sens. En d’autres termes, il s’agit de l’association spontanée et involontaire de modalités sensorielles différentes. La synesthésie touche environ une personne sur 2000, dont six fois plus de femmes que d’hommes. Dans le cas particulier où la perception d’un son produit une sensation colorée, on parle de synopsie (autrefois dénommée audition colorée).

La synesthésie fit l’objet d’un engouement à la fin du XIXe siècle, comme en témoignent les nombreux articles rédigés sur le sujet, notamment par d’éminents psychologues. Ce phénomène inspira également divers poètes. Par exemple, Charles Baudelaire est l’auteur du fameux vers « Les parfums, les couleurs et les sons se répondent » qui figure dans son poème Correspondances (1857). Dans son poème Voyelles (1971), Arthur Rimbaud associe une couleur à chaque voyelle (illustration ci-dessous). Toutefois, ni Baudelaire, ni Rimbaud n’étaient synesthètes !

Illustration du poème Voyelles de Rimbaud : « A noir, E blanc, I rouge, U vert, O bleu, voyelles, Je dirai quelque jour vos naissances latentes... ». © Bernard Valeur

Le regain d’intérêt pour la synesthésie, au début des années 2000, est venu des progrès dans les techniques d’imagerie permettant de déterminer les zones d’activité du cerveau. C’est ainsi que les chercheurs ont montré, grâce à l’imagerie par résonance magnétique (IRM) fonctionnelle, l’existence d’une connexion neuronale entre la perception auditive et la perception visuelle, bien que les régions cérébrales impliquées soient éloignées l’une de l’autre (le cortex auditif et la région V4 du cortex visuel où les couleurs sont analysées). Il est important de préciser que d’un synesthète à l’autre, la sensation colorée n’est pas identique pour un son donné. En d’autres termes, il n’y a pas de correspondance unique son-couleur chez les synesthètes.

Précisons également que des sensations colorées peuvent être engendrées non seulement par les sons, mais aussi par les chiffres et les odeurs. De plus, les sons ne donnent pas seulement des sensations colorées, ils peuvent aussi procurer des sensations d’odeur ou de goût.

Comment produire des couleurs à partir de sons

De nombreux instruments ont été conçus pour produire des couleurs en même temps que des sons ou simplement générer des couleurs pour accompagner une œuvre musicale. Depuis le clavecin oculaire inventé en 1740 par le Père Castel, près d’une trentaine d’instruments ont été construits dans ce but.2,3 Parmi eux l’optophone d’Haussmann, mis au point en 1922, mérite une attention particulière car il a été reconstitué par l’artiste Peter Keene en 2004 avec des composants modernes (LED, photomultiplicateurs, synthétiseurs analogiques, etc.).7

Par ailleurs, des logiciels permettent de convertir des sons en couleurs, en particulier le logiciel Isadora8 dont voici le principe (illustré sur l’image ci-dessous). Un son capté par le microphone d’un ordinateur (ou un microphone branché sur ce dernier) est analysé par trois filtres de fréquence dont les bandes passantes sont ajustables en position et en forme, à la convenance du musicien. Les trois signaux issus de ces filtres sont envoyés à un « coloriseur » qui synthétise les couleurs selon le principe de la synthèse additive des couleurs par superposition des trois couleurs primaires rouge, vert, bleu. Ces dernières sont ainsi additionnées dans les proportions des intensités des trois signaux, ce qui produit une succession de couleurs en phase avec la musique. Le son provenant d’un instrument produit alors une couleur qui dépend non seulement de la fréquence fondamentale, mais aussi des fréquences des harmoniques (voir la vidéo présentée au début de ce texte). La palette de couleur obtenue est donc considérablement plus riche que celle d’un instrument à clavier produisant une couleur selon un code établi à l’avance.

Le logiciel Isadora permet de traiter des images et des sons aussi bien en temps réel qu’à partir de fichiers vidéo. Cette copie d’écran montre une configuration destinée à convertir en couleurs des sons captés par le microphone d’un ordinateur

D’une façon générale, les univers coloré et sonore se rejoignent dans l’expression artistique.3-5 Synesthètes ou non, des compositeurs (Scriabine, Schoenberg, Messiaen…) ont intimement associé musique et couleurs, et certains (Debussy, Moussorgski, Rachmaninov…) se sont inspirés de tableaux de maîtres. Réciproquement, nombre de peintres (Kandinsky, Kupka, Braque, Macke, Klee, Blanc-Gatti…) ont puisé leur inspiration dans la musique. Ainsi peinture et musique se fécondent-elles mutuellement.3,9-12

Pour conclure, laissons la parole au peintre Johannes Itten : « L’essence originelle de la couleur est une résonance de rêve, une lumière devenue musique ».

Références

1Voir le billet du 10.11.2018, « Sept couleurs dans l’arc-en-ciel ? Mais non, Monsieur Newton ! ».

2Ph. Junod, « De l’audition colorée ou du bon usage d’un mythe ». Dans : La couleur, Éditions Le léopard d'or, 1994, pp. 63-82.

3B. Valeur, Sons et lumière, Belin, 2008, chap. 12, pp. 144-154 –La couleur dans tous ses éclats, Belin, 2011, pp. 110-113.

4B. Valeur, « Couleurs et sons : de la science à l’expression artistique », Photoniques, Hors-série n° 1, janvier-février 2015, pp. 33-36. Article consultable ici.

5B. Valeur, « Sons et couleurs : de la science à l’art », Futura. Dossier consultable ici.

6E. M. Hubbard, « L’étrange monde de la synesthésie », Ifé, Plateforme-ACCES. Article consultable ici.

7P. Keene, « Raoul Haussmann revisited » (2004). Pour voir la description et la vidéo, c’est par ici.

8Le logiciel Isadora est commercialisé par la société Troikatronix.

9C. Blanc-Gatti, Des sons et des couleurs, Attinger, Neuchâtel, 1934.

10O. Messiaen, Musique et couleur (nouveaux entretiens avec Claude Samuel), Belfond, 1986.

11P. Crispini, « Sons et couleurs. Des noces inachevées ». Dans : Voir la musique, Terrain, n°53, sept. 2009, pp. 48-65.

12Catalogue de l’exposition Sons & lumières. Une histoire du son dans l’art du 20e siècle, Éditions du Centre Pompidou, Paris, 2004.

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