Au cours de la saison des ouragans 2017, des tempêtes importantes dans l'Atlantique Nord ont dévasté des communautés à Houston et ses environs, en Floride, à Porto Rico et dans les Caraïbes.
Contenu connexe
- Transformer des battements de coeur irréguliers en musique
La destruction montre à quel point il est important de comprendre et de communiquer les graves menaces que posent ces tempêtes. Les scientifiques ont fait de grands progrès dans la prévision de nombreux aspects des tempêtes, mais si les personnes à risque ne comprennent pas le danger dans lequel elles se trouvent, l'impact est perdu.
Nous sommes des collègues de différentes régions du campus de Penn State: l'un de nous est professeur de météorologie et l'autre professeur de technologie musicale. Depuis 2014, nous travaillons ensemble pour analyser la dynamique des tempêtes tropicales. En d'autres termes, nous transformons les données environnementales en musique.
En sonifiant des vidéos satellites comme celles souvent vues dans les bulletins météorologiques, nous espérons que les gens comprendront mieux comment ces tempêtes extrêmes évoluent.
Données en son
La plupart d’entre nous connaissons bien la visualisation de données: tableaux, graphiques, cartes et animations représentant des séries complexes de nombres. La sonification est un domaine émergent qui crée des graphiques avec du son.
Comme exemple simple, un graphe sonifié peut consister en une mélodie montante et descendante, au lieu d'une ligne montante et descendante sur une page.
La sonification offre quelques avantages par rapport à la visualisation de données traditionnelle. L’un d’eux est l’accessibilité: les personnes ayant une déficience visuelle ou cognitive peuvent être plus en mesure de s’engager dans des médias basés sur le son.
La sonification est également propice à la découverte. Nos yeux sont capables de détecter les propriétés statiques, telles que la couleur, la taille et la texture. Mais nos oreilles détectent mieux les propriétés qui changent et fluctuent. Des qualités telles que la hauteur ou le rythme peuvent changer très subtilement, mais sont néanmoins facilement perceptibles. Les oreilles sont également meilleures que les yeux pour suivre plusieurs motifs simultanément, ce que nous faisons lorsque nous apprécions les parties imbriquées d’un morceau de musique complexe.
Le son est également traité plus rapidement et plus viscéralement que les éléments visuels. C'est pourquoi nous tapons involontairement nos pieds et chantons une chanson préférée.
Transformer les tempêtes en chansons
La durée de vie d'un ouragan peut durer de quelques jours à quelques jours. Des agences telles que l'administration océanique et atmosphérique nationale des États-Unis mesurent en permanence toutes sortes de caractéristiques d'une tempête.
Nous avons résumé les caractéristiques changeantes d'un ouragan en quatre entités mesurées toutes les six heures: la pression atmosphérique, la latitude, la longitude et l'asymétrie, une mesure de la configuration des vents soufflant autour du centre de la tempête.
Pour créer les sonifications, nous exportons ces données dans le programme de synthèse musicale SuperCollider. Ici, les valeurs numériques peuvent être mises à l'échelle et transposées selon les besoins, de manière à permettre, par exemple, de jouer une tempête de plusieurs jours en quelques minutes ou quelques secondes.
Chaque type de données est ensuite traité comme une partie d'une partition musicale. Les données sont utilisées pour «jouer» des instruments synthétisés qui ont été créés pour produire des sons évoquant une tempête et se mélanger parfaitement.
Dans nos enregistrements, la pression atmosphérique est transmise par un son tourbillonnant et venteux qui reflète les changements de pression. Les ouragans plus intenses ont des valeurs inférieures de pression atmosphérique au niveau de la mer. Les vents près du sol sont également plus forts lors d'intenses tempêtes.
Lorsque la pression diminue, la vitesse de rotation de nos enregistrements soniques augmente, le volume augmente et le son venteux devient plus lumineux.
La longitude du centre de la tempête est reflétée dans le panoramique stéréo, position de la source sonore entre les canaux gauche et droit des haut-parleurs.
La latitude se reflète dans la hauteur du son tourbillonnant, ainsi que dans un son plus élevé et pulsé. Lorsqu'une tempête s'éloigne de l'équateur vers l'un des pôles, la hauteur diminue pour refléter la chute des températures en dehors des tropiques.
Une tempête plus circulaire est généralement plus intense. Les valeurs de symétrie sont reflétées dans la luminosité d'un son sous-jacent faible. Lorsque la tempête a une forme oblongue ou ovale, le son est plus brillant.
En utilisant le son
À ce jour, nous avons sonifié 11 tempêtes et nous avons cartographié l’activité mondiale des tempêtes de 2005.
La sonification des tempêtes pourrait potentiellement profiter à ceux qui surveillent les systèmes de tempête ou informent le public de l’activité météorologique. Les sonifications peuvent être diffusées à la radio, par exemple. Ils pourraient également être utiles aux personnes dont la bande passante téléphonique est limitée et qui sont mieux à même de recevoir du contenu audio que du contenu vidéo.
Même pour les experts en météorologie, il peut être plus facile de se faire une idée de la dynamique des tempêtes interdépendantes en les entendant comme des parties musicales simultanées plutôt qu'en se basant uniquement sur des graphiques. Par exemple, bien que la forme d’une tempête soit généralement liée à la pression atmosphérique, il arrive que les tempêtes changent de forme sans changer de pression. Bien que cette différence puisse être difficile à voir dans un graphique visuel, elle est facilement entendue dans les données sonifiées.
Notre objectif est d'introduire des sonifications de toutes sortes de graphiques dans les cours de sciences, en particulier ceux avec des étudiants plus jeunes. La sonification est en train de devenir une méthode de recherche reconnue et plusieurs études ont prouvé son efficacité pour la communication de données complexes. Mais son adoption a été lente.
À l'échelle nationale, les scientifiques, les enseignants et les administrateurs d'école reconnaissent l'importance des arts, y compris le son et la musique, lorsqu'ils enseignent les sciences et les mathématiques. Si une génération d’élèves grandit à expérimenter la science avec davantage de sens - la vue, l’ouïe et le toucher - ils peuvent alors trouver les sciences plus invitantes et moins intimidantes.
Cet article a été publié à l'origine sur The Conversation.
Mark Ballora, professeur de technologie musicale, Université d'État de Pennsylvanie
Jenni Evans, professeur de météorologie à la Pennsylvania State University
