Mozart et le jumeau numérique de la musique

Même si Mozart n’a pas de descendants vivants, sa musique a encore d’innombrables héritiers. Le dernier né de la lignée, né cet été, est un jumeau numérique.

Le géant allemand de la technologie Siemens a conçu le prodigieux clone. Le mois dernier, la société a introduit le système dans la ville natale de Mozart, Salzbourg.

Située au pied des Alpes, la ville pittoresque accueille le prestigieux Festival de musique et de théâtre de Salzbourg. Des notes classiques planent dans l’air sensuel. Ils envahissent les scènes extérieures et les salles d’opéra. Certains sont même entrés dans le jumeau numérique.

Comme tout jumeau numérique, le système est un modèle virtuel d’un homologue du monde réel. Mais celui-ci a un objectif inhabituel : le son.

La technologie reproduit l’acoustique d’un bâtiment. En simulant les sons dans le domaine virtuel, le jumeau révèle le fonctionnement sonore du domaine physique.

« Nous sommes autour l’acoustique tout le temps, mais cela signifie que nous pouvons vraiment être dans eux, » Julia Hoffmanndirecteur du développement du Festival de Salzbourg, a déclaré à TNW. « C’est un sentiment tellement différent. »

Siemens envisage de nombreuses applications. Les architectes concevront des lieux avec une acoustique inégalée. Les constructeurs construiront des maisons parfaitement insonorisées. Les événements adapteront les centres de congrès à la musique, au théâtre et à la danse. Les chefs d’orchestre personnaliseront les salles d’opéra pour leur musique. Les orchestres répéteront dans des répliques de véritables salles de concert.

Mais avant que ces fantasmes ne deviennent réalité, le jumeau numérique a été convoqué pour une audition. Salzbourg a offert deux formidables tests : un lieu de festival légendaire et la musique de Mozart.

Numériser le son

Inaugurée en 1960, la Grande salle des festivals de Salzbourg est un cadre légendaire pour des opéras et des concerts.

Construit sur d’anciennes écuries, l’auditorium carré possède une acoustique de renommée mondiale. Comme son nom l’indique, le lieu est également immense. La scène de 100 mètres est parmi les plus larges du monde. Environ 2 200 personnes peuvent assister à chaque représentation.

Leurs sièges offrent différentes expériences musicales. Ils aussi affecter la musique. Leurs matériaux, leurs emplacements et les personnes assises dessus influencent tous l’acoustique qui résonne dans toute la salle. Il en va de même pour les tapis au sol, les musiciens sur scène et les instruments dont ils jouent.

L’architecture a également un impact considérable sur le son. Lorsque le bâtiment pousse les échos et les réverbérations dans des directions cacophoniques, des panneaux acoustiques sont installés sur les murs et les plafonds pour apaiser les tensions.

Le jumeau numérique devait modéliser chacun de ces effets. Siemens a confié la tâche à Centre Simun portefeuille de logiciels pour développer et tester des simulations.

Le logiciel a d’abord analysé les données sur la forme, la structure et le contenu de la salle. Tous les matériaux sous-jacents ont ensuite été définis avec précision. Chacun peut provoquer un comportement différent des ondes sonores.

Des rideaux moelleux absorbent les vagues, tandis que les meubles en métal les reflètent. Quand ils rebondissant sur les murs en béton, ils génèrent une réaction acoustique distincte. S’ils heurtent un siège, ils provoqueront une autre réaction.

Siemens a analysé ces effets à l’aide de deux techniques principales : mesures de réponse impulsionnelle et lancer de rayons. Ensemble, ils ont mesuré et simulé le flux sonore dans la salle.

Une scène virtuelle pour Mozart

Les ingénieurs ont d’abord installé 12 micros autour de l’auditorium. Sur scène, ils ont placé 11 haut-parleurs de haute qualité à la place des instruments.

Chaque intervenant envoyait ensuite de petits signaux dans la pièce. Pendant un nombre défini de secondes, ils transmettaient une large bande de fréquences à une certaine durée et à un volume précis.

Tandis que les signaux parcouraient la salle, des microphones enregistraient leurs effets. Les résultats ont ensuite été envoyés pour analyse.

« Grâce à cette technologie, nous obtenons la signature sonore individuelle de la pièce » Arnold Holler, responsable de l’engagement chez Siemens Simcenter, a déclaré à TNW.

Siemens a ensuite intégré cette signature dans le hall numérique.

Avec des microphones et des haut-parleurs virtuels dans les mêmes positions que leurs jumeaux physiques, les tests sonores ont été répétés. Des modèles informatiques ont ensuite examiné le comportement acoustique.

«Nous corrélons la simulation avec les mesures et mappons le modèle à la réalité», explique Holler. « Avec cela, vous obtenez le jumeau numérique. Sinon, vous disposez simplement d’une maquette numérique.

Assurée que leur réplicant était entièrement développé, l’équipe a sorti le sosie virtuel.

Le jumeau fini reproduit des configurations musicales infinies. Les utilisateurs peuvent ensuite explorer l’impact sur chaque siège de la salle.

Depuis des endroits éloignés, ils peuvent expérimenter des sons, matériaux et mises en page. Tous leurs ajustements pourraient transformer l’acoustique. En les simulant dans un jumeau numérique, ils créeront des preuves étayant les décisions prises dans le monde réel.

D’autres jumeaux numériques acoustiques sont déjà en préparation. Mais la technologie doit encore convaincre les sceptiques. Pour dissiper leurs doutes, Siemens s’est tourné vers Le fils préféré de Salzbourg.

Mozart entre sur la scène numérique

Siemens a intégré le jumeau numérique dans une application XR. Baptisé « Le son de la science », le application nous transporte dans une maquette 3D de la Grande Salle des Fêtes de Salzbourg. Nous explorons ensuite la musique diffusée dans la salle, en ajustant les sons et les structures au fur et à mesure que nous écoutons.

Nous déplaçons les instruments, agrandissons les orchestres, ajoutons des panneaux acoustiques et écoutons les effets depuis différents sièges de la salle. Chaque changement a un impact audible sur l’acoustique.

Stephan Frucht, directeur artistique du programme artistique de Siemens, a choisi La 29e Symphonie de Mozart pour l’expérience. Mélangeant des textures transparentes et des techniques sophistiquées, la musique met en valeur les capacités du jumeau numérique.

Compositeur estimé à part entière, Frucht a enregistré le morceau dans un studio berlinois. Un instrument après l’autre a été enregistré sur des fichiers individuels. Tous ont été intégrés au jumeau numérique. Les signaux audio ont ensuite été introduits dans le logiciel XR.

L’application XR ouvre une fenêtre sur le potentiel des jumeaux numériques acoustiques. Cela jette également un nouvel éclairage sur Siemens.

L’avenir numérique de la musique

Fondée en 1847, Siemens a une longue histoire d’excellence en ingénierie. L’entreprise munichoise est également le plus grand fabricant industriel d’Europe. Mais l’entreprise actuelle a un autre objectif : logiciel.

Les jumeaux numériques sont un élément central des entreprises d’aujourd’hui. Ils sont utilisés pour surveiller et améliorer diverses opérations industrielles, des usines de fabrication aux réseaux énergétiques.

Le système de Salzbourg montre que les jumeaux peuvent également optimiser les conditions acoustiques. Frucht a des ambitions encore plus élevées pour le projet. Il pense que la musique peut influencer les applications industrielles.

« Après tout, l’innovation peut aussi venir de la culture », dit-il.

Il souligne un précédent créé par le deuxième fils musical préféré de Salzbourg : Herbert von Karajan. Un célèbre (et controversé) Le chef d’orchestre autrichien Karajan a inauguré la Grande Salle des Fêtes. Il a également participé au développement du disque compact. L’un de ses enregistrements a été la première œuvre jamais pressée sur du plastique.

La légende raconte qu’il définissait également les paramètres du CD. Il aurait exigé qu’un seul disque contienne de la place pour la 9e symphonie de Beethoven. Le résultat a été une capacité de 74 minutes.

Si la musique a un impact similaire sur les jumeaux numériques, Mozart pourrait avoir une toute nouvelle génération de descendants.