arbres_a_musiqueC'est un domaine où la littérature est forcément orientée vers les instruments à corde les plus utilisés dans la musique savante occidentale: la guitare et le violon (et quelques autres instruments apparentés à ceux-ci, à cordes pincées, ou frottées avec un archet). Pour ces instruments, le choix des bois est reconnu comme un facteur très important, aussi bien pour le rayonnement sonore que pour le timbre.

Dès 1636, le Père Mersenne remarquait que la "note" produite par une plaque de bois excitée ainsi dépendait de l’espèce du bois et il reliait les variations sonores à celles de la densité et de la structure des espèces de bois. Déjà, à la Renaissance, l'école de Crémone recommandait l'emploi de l'érable (Acer sp.) pour les fonds, les éclisses et les manches de violons et l'épicéa (Picea abies) pour les tables d'harmonie. D'autres écoles italiennes préconisaient l'emploi de sapin blanc (Abies alba) pour le même usage.

vocabulaire_essentiel

Je commençais l'article Bois sonnants (1) du 20/02/2018 en dissociant les propriétés de la table d'harmonie d'un intrument de celles du reste de la caisse de résonance, à savoir le fond (ou dos) et les éclisses (les côtés) - pour un rappel de ce petit vocabulaire, voir la figure ci-dessus reprise d'un article précédent - Dans le cas des guitares et sans doute aussi des violons et de leurs cousins du quatuor, on considère que 70% environ des vibrations transmises à l'air, et donc à notre oreille, le sont par la table d'harmonie, contre 30% pour le reste de la caisse. Dans le cas de notre cher dulcimer, on serait plutôt dans les 50/50 (%) et les choses semblent assez différentes, mais je ne veux pas dévoiler tout de suite le pot-aux-roses.

Quoiqu'il en soit, les différents comportements des différentes parties d'un instrument sont généralement mises en relation avec les bois utilisés pour chacune de ces parties.

Pour bien comprendre l'histoire, quelques principes de base sont indispensables. Consacrons donc un peu de temps à étudier les propriétés acoustiques des bois de lutherie. Un peu de culture n'est jamais une mauvaise chose. Et dans cette époque radieuse du développement durable, les problèmes posés par le pillage des ressources forestières doivent aussi nous concerner.

La table d'harmonie transmet et rayonne les vibrations des cordes dans l'air ambiant et agit comme un filtre qui colore le timbre*. Le matériel de la table d'harmonie doit permettre la transmission adéquate de l'énergie de la corde (propriétés vibratoires), limiter les pertes et être capable de rayonner efficacement, c'est à dire présenter un amortissement** minimum.

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On demande à la table d'harmonie une certaine élasticité: trop rigide elle vibre peu, d'où un petit son, assez sec et clair avec peu d'amplitude. Trop souple, elle donne de grandes amplitudes de vibrations qui favorisent les basses; le son est moëlleux dans les graves, mais reste court et peu soutenu en général. On lui demande aussi une résistance mécanique pour participer à l'effort de tension des cordes, une grande réactivité, qui est le délai minimum entre le pincement d'une corde et la perception du son pour une plus grande clarté, et enfin une fidélité, telle q'un maximum de fréquences de vibrations des cordes sont reproduites et émises par les résonances de la table.

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La table d'harmonie des guitares, violons et pianos est souvent constituée de fines planchettes en bois léger (guère plus de 450 kg/m3), épicéa ou sapin, justement baptisés par les forestiers et luthiers bois de résonance. Cette fine table vibre comme la peau d'un tambour et sa composition donne le timbre de chaque instrument. D'essais en tâtonnements, au cours des siècles, le meilleur choix se porte sur l'épicéa, mais pour les guitares, le cèdre rouge (western red cedar) devient un concurrent sérieux. Des guitares ayant la table faite en ce bois ont été jugées plus "chaleureuses" et moins "sèches". Le cyprès est utilisé pour les clavecins et certains types de guitares, flamenca par exemple. Donc pratiquement toujours des résineux.

Il faut un bois tendre et parfaitement homogène avec une croissance lente et régulière, sans choc ni traumatisme. Les cernes (c.a.d les anneaux de croissance annuels) doivent être fins (de 0,8 à 2,5 mm) et de même épaisseur. La largeur des cernes est importante: les cernes fins favorisent les hautes fréquences et les cernes plus large, les frequences plus basses. Trop fins, ils donnent un son trop dur, et trop larges, un son sourd qui va mieux aux instruments graves, comme les violoncelles ou les contrebasses. Le fil du bois doit être parfaitement droit et sans aucun défaut: sans nœud ni poche de résine, ni bois de compresssion (quand un tronc d'arbre se courbe, par exemple sous l'effet du vent, le bois dans la courbure est plus comprimé que le bois diamétralement opposé).

Importante aussi est la proportion de bois précoce, bois initial ou encore de printemps (souvent improprement appelé bois d'hiver) et de bois tardif ou bois final, ou encore bois d'été. Dans nos régions tempérées en effet, les arbres ralentissent fortement leur croissance pendant l'hiver. Au printemps, quand la croissance repart, le bois dit initial ou de printemps se forme relativement rapidement. Les cellules tendent à être grosses avec des parois fines. Pour les luthiers, c'est un bois médiocre et de faible tenue. Plus tard, quand la croissance ralentit, les cellules deviennent plus petites et leurs parois plus épaisses. C'est le bois final ou bois d'été. Chaque "anneau de l'année" est fait ce ces deux bois. Un épicéa ordinaire poussant relativement rapidement en plaine, avec environ 15% de bois final sur le cerne, n'aura que de médiocres qualités acoustiques, comparé à un épicéa d'altitude poussant deux ou trois fois plus lentement, avec 25% de bois final par cerne (chiffres fournis par un facteur de violons).

table_dulcimer_epiceaLa table d'harmonie d'un dulcimer illustrée ci-contre est faite d'un épicéa de qualité acoustique plutôt médiocre. Les cernes annuels y sont irréguliers, tant dans leur largeur que dans leur composition en bois précoce (plus clair) et en bois tardif (plus foncé). Il s'agit ici d'une planchette d'épicéa débitée sur quartier (voir Bois sonnants (1) du 20/02/2018), donc dans le sens du fil du bois, qui court parallèlement aux cordes. Cette photo montre une caractéristique du bois d'épicéa, avec des rayons médullaires qui courent perpendiculairement au fil (donc du cœur vers l'écorce, horizontalement sur la photo) et forment avec le fil un véritable quadrillage, responsable de l'esthétique particulière de ce bois.

Les luthiers recherchent des bois secs (au minimum 10 ans de sèchage, souvent beaucoup plus). Le sèchage prolongé (à l'air libre de préférence) s'accompagne d'un vieillissement au cours duquel le bois se durcit. La résine s'oxyde lentement et les tensions internes au bois se stabilisent, avec l'acquisition d'un équilibre hygroscopique du matériau. Il y a aussi un phénomène de durcissement qui tient à un changement dans l'état cristallin de la cellulose.

En pratique, le tronc d'arbre est d'abord ouvert en quatre quartiers en scierie et chaque quartier est débité en coins, le plus souvent en livre ouvert (ou en ailes de papillon). Passé un délai de ressuyage d'un an, le bois est découpé aux dimensions commerciales pour chaque type d'instruments et stocké à l'air libre pendant une ou plusieurs décennies.

Le luthier teste la sonorité des planchettes de bois qu'il va utiliser en les tapotant du dos de son index près de son oreille, en les griffant du bout du doigt ou en frappant deux planchettes l'une contre l'autre. Il teste la robustesse longitudinale (dans le sens du fil) et la souplesse (élasticité transversale) des planchettes, sans aller jusqu'à la rupture, évidemment.

Dans les instruments à cordes, le choix de bois le plus critique en termes de sonorité est celui de la table d'harmonie. En ce qui concerne le reste de la caisse de résonance, le fond et les côtés ou éclisses, l'influence du bois est moins significative, mais les luthiers reconnaissent généralement un effet du bois utilisé sur le timbre et la projection (le niveau) sonore notamment.

Le dos (d'une guitare) ou le fond (d'un violon) est une structure de soutien qui joue surtout un rôle mécanique. Il doit être fait d'un bois dur et dense, même s'il ne faut pas confondre la dureté et la densité d'un bois avec sa résistance mécanique. Après la table d'harmonie, il joue aussi un second rôle de résonateur: il vibre avec ses fréquences propres et participe lui aussi au timbre, en amplifiant certaines fréquences et en absorbant d'autres.

Enfin, le fond tient le rôle de réflecteur des sons, en particulier ceux émis par la table d'harmonie vers l'intérieur de la caisse (c.à.d. les ondes arrières). Ces ondes vont trouver une surface plus ou moins rigide où se réfléchir et vont sortir, légèrement amorties ou non, par l'ouverture de la rosace (ou des ouïes) qui se comporte(nt) dans ce cas comme un haut-parleur placé au milieu de la table.

Quant aux éclisses, leur surface vibrante est sensiblement égale à celle du fond. Leur hauteur conditionne le volume de la cavité du résonateur qu'est la caisse de la guitare ou du violon, donnant du coffre à l'instrument. La fréquence propre des éclisses est élevée du fait de leur cintrage.

bois_de_fond

Pour les guitares, les palissandres (ou d'autres bois durs tropicaux - voir figure ci-dessus et l'article Bois sonnants (1) du 20/02/2018) sont souvent utilisés pour le fond et les éclisses. Le son d'un violon demanderait une certaine atténuation des ondes "arrières" (c.à.d. celles émises sous la table d'harmonie, dans la cavité de l'instrument) pour une plus grande clarté des ondes "avant" (c.à.d. celles émises au dessus de la table d'harmonie, vers l'auditoire). En plus d'une esthétique incontestable, c'est justement ce qu'apporte l'érable ondé, souvent choisi pour cet usage:

erable_onde

Depuis des siècles, l’épicéa des Alpes, qui provient des forêts suisses et allemandes, sert à faire des tables de résonance d’instruments à cordes. On ne prend que les arbres pleinement adultes, et seulement la partie principale du tronc, qui se trouve en dessous des branches les plus basses. C’est devenu un bois très contingenté. Les forêts européennes ont subi trop de coupes. Il y a peu d’arbres suffisamment âgés, et le bois de premier choix est à la fois très cher et très difficile à trouver. Beaucoup de luthiers cherchent maintenant des bois de remplacement. Certains se sont tournés vers le cèdre rouge (western red cedar) pour remplacer l’épicéa. Toutes proportions gardées, les forêts américaines ont été moins déboisées que celles d’Europe. Beaucoup de vieux arbres sont encore vivants et donnent un bois au grain exceptionnellement fin. Ce bois est plus facile à trouver et coûte moins cher que l’épicéa.

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