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Le thérémine: un instrument fantastique
La musique électronique n'est possible que grâce à une technologie sophistiquée. Le premier instrument de musique électronique est sans doute plus vieux que tu ne le penses. Il a été inventé par un Russe, Léon Theremine, dans les années 1920. L’instrument porte aujourd’hui le nom de son inventeur. Le thérémine est un instrument électronique dont on joue sans le toucher. Il est contrôlé uniquement par les gestes des mains.
Il n'a pas l'air très spectaculaire: le thérémine est fait seulement d'un petit boîtier et de deux antennes. L'antenne du côté droit se dresse verticalement vers le haut, celle du côté gauche est courbée et forme une boucle.
Une boîte de magicien?
Quand il est branché, si tu rapproches ta main de l'antenne droite, le son devient de plus en plus aigu, si tu éloignes ta main, il devient plus grave. Si tu rapproches ou éloignes ton autre main de l'antenne de gauche, le son devient plus faible ou plus fort. Dans cette vidéo, tu peux voir comment on joue un morceau de musique sur un thérémine. On dirait presque de la magie, non?
Comment fonctionne le thérémine?
En réalité, c'est «seulement» une histoire d'électricité. Regardons cela de plus près.
Ce que nos oreilles perçoivent et que notre cerveau interprète comme des sons, ce sont des ondes sonores, des oscillations invisibles de l'air. Elles sont produites lorsque quelque chose vibre - la corde d'une guitare par exemple. Dans le cas des instruments électroniques, c'est le courant électrique qui fait vibrer un haut-parleur.
Un thérémine est basé, comme d'autres instruments électroniques, sur des oscillateurs électriques: des circuits avec condensateurs et bobines d'induction. Un condensateur est un dispositif qui peut stocker des charges électriques. Il se compose de deux surfaces (par exemple des plaques) pas nécessairement planes qui conduisent l'électricité. Elles sont séparées entre elles par une substance peu ou pas conductrice, le diélectrique (par exemple de l'air). Quand une tension est appliquée dans le circuit, le condensateur se charge: les électrons s'accumulent sur une des deux surfaces et sont piégés de ce côté du diélectrique qui se charge négativement, alors que l'autre surface se charge positivement. S’il n’y a plus de tension appliquée, et que les deux parties du condensateur sont reliées par un fil conducteur (le circuit est fermé), les charges se rééquilibrent et le tout s’arrête.
Si une bobine d’induction est intercalée dans le circuit qui relie les condensateurs, le circuit devient un oscillateur. Les électrons se déplacent d’une plaque de condensateur à l’autre en passant par la bobine d’induction qui ralentit le flux d’électrons et empêche que le flux soit interrompu quand les charges sont équilibrées. Au lieu de cela, le courant continue à circuler mais en sens inverse, jusqu'à ce que le condensateur soit de nouveau chargé (avec des charges de signes opposés). Ce processus se répète continuellement, produisant un courant alternatif qui va et vient à une certaine fréquence, c’est la fréquence d’oscillation.
Cependant, une fréquence unique signifie aussi une seule tonalité – ce n’est clairement pas assez pour faire de la musique. Pour pouvoir produire différents sons il faudrait donc faire varier la fréquence du courant.
Le son change avec la fréquence
Comment fait-on cela? Dans le thérémine, il y a plusieurs oscillateurs dont deux sont à l’extérieur de l’instrument. Le condensateur du circuit électrique qui règle la hauteur du son est composé d’une antenne (une face du condensateur) et la main du musicien constitue l'autre antenne. En faisant varier la distance entre sa main et l'antenne, le joueur influence la capacité du condensateur, c'est-à-dire la quantité de charge qu'il peut porter et ainsi aussi la fréquence du courant alternatif produit.
Puisque nous percevons les fréquences comme des sons, le son change aussi. Selon la distance qui sépare l'antenne de la main, le son a une fréquence plus ou moins élevée, il est donc plus ou moins aigu.
Faire entendre les oscillations
Mais ce n'est pas si simple, car les sons produits par l'oscillateur sont bien trop aigus pour que nous puissions les entendre (environ 250 kilohertz). C'est pourquoi on leur superpose les oscillations d'un second oscillateur, réglé sur une fréquence fixe, à l'intérieur du thérémine. La modulation (une sorte de mélange) des fréquences permet d’obtenir de nouvelles fréquences qui se trouvent dans une gamme que l'être humain peut percevoir. Elles sont amplifiées et envoyées au travers d'un haut-parleur qui fait vibrer l'air - et cela nous pouvons l'entendre.
Le réglage du volume se fait de manière similaire. La deuxième antenne du thérémine fait aussi partie d'un oscillateur et constitue un condensateur avec la main du joueur. Mais dans ce cas, le thérémine transforme la fréquence en volume sonore et non en hauteur de son.
Grâce à ce principe de fonctionnement, le thérémine peut produire toutes les fréquences imaginables sur une gamme allant jusqu'à neuf octaves. Cependant, contrôler ces sons et bien jouer de cet instrument demande beaucoup d'exercice; il n'existe que quelques joueurs professionnels de thérémine dans le monde. En raison de sa sonorité particulière et « mystique », le thérémine est souvent utilisé dans les films de science-fiction ou le théâtre musical. Quelques groupes ou musiciens contemporains (p. ex. Beach boys, Led Zeppelin, Rolling stones ou encore Stromae) l’ont aussi utilisé.

Et pour en savoir plus, voici une vidéo en anglais trés détaillée sur la façon de produire les différents sons sur un thérémine.
Texte: Rédaction SimplyScience.ch