La science des données pour décoder le style musical de Beethoven

Des chercheurs de l'EPFL sont en train d'étudier le style de composition de Beethoven et ils recourent à des techniques statistiques pour quantifier et explorer les motifs qui caractérisent les structures musicales dans la tradition classique occidentale. Ils confirment les conclusions de la théorie musicale classique, mais vont au-delà de l’approche théorique en caractérisant de manière statistique, pour la toute première fois, le langage musical de Beethoven. Leur étude, basée sur l'ensemble des Quatuors à cordes de Beethoven, est publiée le 6 juin 2019 dans PLOS ONE.

«De nouvelles méthodes de pointe en matière de statistiques et de science des données nous permettent d'analyser la musique avec des moyens qui étaient hors de portée de la musicologie traditionnelle. Le jeune domaine de la musicologie numérique propose actuellement toute une gamme de méthodes et de perspectives», dit Martin Rohrmeier, qui dirige à l'EPFL le Digital and Cognitive Musicology Lab (DCML) au sein de l'Institut des humanités numériques du Collège des Humanités. «L'objectif de notre laboratoire est de comprendre comment la musique fonctionne».

Les Quatuors à cordes de Beethoven se réfèrent à 16 quatuors comprenant 70 mouvements distincts, que Beethoven a composés tout au long de sa vie. Il a achevé la composition de son premier quatuor à cordes au tournant du 19e siècle alors qu'il avait à peine 30 ans, et le dernier en 1826, peu avant sa mort. Un quatuor à cordes est un ensemble musical de quatre musiciens jouant des instruments à cordes: deux violons, le violon alto et le violoncelle.

De l'analyse musicale au big data

Pour leur étude, Rohrmeier et ses collègues se sont plongés dans les partitions de tous les 16 quatuors à cordes de Beethoven en mode numérique et annoté. La part la plus longue de l'entreprise a été de générer la base de données à partir des dix mille annotations de spécialistes de la théorie musicale.

«Nous avons principalement généré une vaste ressource numérique à partir des partitions de Beethoven pour y chercher des motifs», dit Fabian C. Moss, premier auteur de l'étude de PLOS One.

Lorsqu'ils sont interprétés, les Quatuors à cordes représentent plus de huit heures de musique. Les partitions elles-mêmes contiennent presque 30'000 annotations d'accords. Un accord est un ensemble de notes qui résonnent en même temps, et une note correspond à une tonalité.

Dans l'analyse musicale, les accords peuvent être classés en fonction du rôle qu'ils jouent dans le morceau. Deux types d'accords bien connus, la dominante et la tonique, jouent un rôle central pour construire tension et relâchement, et pour établir des phrases musicales. Mais il existe de nombreux types d'accords, y compris beaucoup de variantes de l'accord de dominante et de l'accord de tonique. Les Quatuors à cordes de Beethoven contiennent plus de 1'000 différents types de ces accords.

«Notre approche illustre le champ de recherche en pleine croissance des humanités numériques, dans lequel les méthodes de la science des données et les technologies numériques sont mises à contribution pour faire avancer notre compréhension des sources du monde réel, telles que les textes littéraires, la musique et la peinture, dans de nouvelles perspectives numériques», explique le co-auteur Markus Neuwirth.

La signature statistique de Beethoven

Les choix créatifs de Beethoven apparaissent désormais à travers le filtre de l'analyse statistique, grâce à cette nouvelle base de données générée par les chercheurs.

L'étude a montré qu'un très petit nombre d'accords gouverne l'essentiel de la musique, un phénomène également connu en linguistique, où un très petit nombre de mots domine le corpus linguistique. Comme on s'y attendait selon la théorie musicale classique, l'étude montre que les compositions sont largement dominées par les accords de dominante et de tonique dans leurs nombreuses variantes. De plus, la transition la plus fréquente d'un accord au suivant se produit de la dominante à la tonique. Les chercheurs ont trouvé aussi que les accords influencent fortement leur ordre et, de ce fait, définissent la direction du temps musical.

Mais la méthodologie statistique en révèle davantage. Elle caractérise le style de composition spécifique de Beethoven pour les quatuors à cordes par une répartition de tous les accords qu'il a utilisés, leur fréquence d’apparition, et comment ils passent de l'un à l'autre. En d'autres termes, elle saisit le style de composition de Beethoven avec une signature statistique.

«Ce n'est que le commencement», explique Fabian Moss. «Nous poursuivons notre travail en augmentant la base de données afin de couvrir une large palette de compositeurs et de périodes historiques, et nous invitons d'autres chercheurs à se joindre à notre recherche des bases statistiques des rouages internes de la musique.»