Mémoire scientifique · Bioacoustique végétale

Sonifier le végétal :
recherche Bioacoustique avec Plantsound

NeuroSound · Plantsound, version d'août 2026
Mesure optique du mouvement végétal, qualification du vivant, traduction musicale et programme de recherche.

Résumé

Plantsound transforme un téléphone en instrument d'observation du végétal. La caméra enregistre, à trente images par seconde, les variations de luminance que produisent au bord des feuilles des déplacements inférieurs au pixel. Un traitement eulérien, à deux voies temporelles, extrait deux familles de mouvements : les oscillations rapides (0,08 à 2,5 Hz), portées par l'air et la mécanique des pétioles, et les dérives lentes (périodes de 30 secondes à plusieurs minutes), portées par la turgescence et le phototropisme. Un critère de cohérence spatiale sépare le vivant de l'inerte ; un modèle de vision embarqué (MobileCLIP-S0) identifie la morphologie parmi treize familles.

La courbe retenue choisit, pas à pas, un degré dans une gamme propre à chaque morphologie. La pression atmosphérique et l'indice UV colorent la texture sonore sans toucher aux notes. Une écoute acoustique périodique, micro ouvert pendant un silence, aligne la tonique et le diapason sur les instruments présents dans la pièce. Ce mémoire décrit la chaîne complète, ses équations et ses constantes, puis formule six hypothèses testables qui font de Plantsound un instrument de recherche en phytomécanique.

1.Ce que l'on mesure, et pourquoi par la lumière

Une plante n'est jamais immobile. Trois classes de mouvements se superposent en permanence dans un feuillage :

Les oscillations mécaniques, de 0,1 à 3 Hz. Chaque feuille est un oscillateur amorti : un limbe de masse m porté par un pétiole de raideur k. Le moindre flux d'air, la convection d'un radiateur, le pas d'une personne dans la pièce les excitent. Leur fréquence propre dépend de l'architecture de la plante : c'est une signature morphologique.
Les mouvements hydrauliques, de quelques dizaines de secondes à quelques minutes. La turgescence des cellules motrices, l'ouverture et la fermeture des stomates, le transport de l'eau modifient l'angle des limbes par à-coups lents. Ces variations suivent l'état hydrique de la plante.
Les mouvements de croissance, sur des heures : circumnutation, phototropisme, nyctinastie. Une tige décrit en permanence une ellipse autour de son axe ; les feuilles de nombreuses espèces se lèvent le soir et s'abaissent le matin.

Les appareils de musique des plantes du commerce mesurent un courant ou une résistance électrique entre deux électrodes plantées dans le sol et fixées sur une feuille. Ce signal est réel, mais il est dominé par l'humidité de contact, la pression de la pince et l'électricité statique du lieu. Plantsound fait un choix différent : il mesure une cinématique, le mouvement lui-même, sans contact. C'est la grandeur la plus directement liée à l'état mécanique et hydrique de la plante, et c'est la seule qu'un téléphone mesure sans accessoire.

Ces mouvements sont inférieurs au pixel. Une feuille située à 40 cm de l'objectif se déplace de quelques dizaines de micromètres. Aucun suivi d'objet ne les voit. En revanche, ils modifient l'intensité lumineuse reçue par les photosites placés sur un bord de feuille : un contour qui glisse d'un dixième de pixel change la luminance du pixel qu'il traverse de près d'un dixième de son contraste. C'est ce changement que Plantsound mesure.

2.La chaîne de mesure optique

Figure 1. La chaîne complète. La branche du haut mesure le mouvement ; la branche du bas identifie la plante. La musique ne démarre que si les deux concordent.

2.1 Échantillonnage

Chaque image est compressée par notre algorithme avant analyse. Ce n'est pas une économie : pour une mesure de luminance moyenne, la définition n'apporte rien, tandis que moyenner beaucoup de photosites réduit le bruit de grenaille en racine du nombre de pixels. La fréquence d'échantillonnage f_e est mesurée en continu sur l'horloge des images, et tous les filtres sont recalculés quand elle change : un téléphone qui passe de 30 à 24 images par seconde en basse lumière ne décale pas les bandes.

2.2 Soixante-quatre zones pondérées par le contraste

L'image est découpée en une grille de 8 × 8 zones. Pour chaque zone z, on calcule la luminance moyenne L_z(t) et le contraste local c_z, gradient moyen de la zone. Un aplat de feuille ne change pas de luminance quand il se déplace ; seuls les bords le font. Une zone dont le contraste est inférieur à 2,5 niveaux de gris est exclue de toute décision : elle ne révélera aucun mouvement, quelle que soit la durée d'observation.

2.3 Rejet du mode commun

Ce qui varie dans toutes les zones à la fois n'est pas la plante : c'est l'exposition automatique, le scintillement de l'éclairage ou un léger déplacement du téléphone. Comme un électrocardiographe rejette le 50 Hz du secteur, Plantsound soustrait à chaque zone la moyenne instantanée de toutes les zones :

u_z(t) = L_z(t) − (1/N) Σ_k L_k(t), N = 64 Le signal utile de chaque zone est son écart à la scène entière.

2.4 La voie rapide et sa bande témoin

Le signal u_z traverse deux filtres passe-bande biquadratiques (forme RBJ) :

la bande utile, centrée sur f₀ = 0,3 Hz avec un facteur de qualité Q = 0,4, soit une bande large qui couvre l'essentiel des oscillations foliaires entre 0,08 et 2,5 Hz ;
la bande témoin, centrée sur 9 Hz avec Q = 0,8. Aucune plante ne bouge à cette fréquence : tout ce qui s'y trouve est du bruit de capteur. Elle sert d'étalon.

Les énergies E_u et E_b de chaque bande sont intégrées puis normalisées par la largeur de bande. La bande témoin est quinze fois plus large que la bande utile ; face à un bruit blanc, elle recueille donc quinze fois plus d'énergie par simple effet de taille. Comparer des énergies brutes revient à comparer des largeurs de fenêtres. On compare donc des densités spectrales :

R_z = √( κ · E_u,z / max(E_b,z, 10⁻⁶) ), κ = B_b / B_u R ≈ 1 : bruit seul. R ≫ 1 : énergie concentrée là où vit le mouvement végétal.

La courbe qui pilote la musique est la sortie filtrée de la zone de plus fort rapport R. Elle ne change de zone que si une autre la dépasse de 35 % : cette hystérésis empêche la mélodie de sauter d'une feuille à l'autre à chaque fluctuation.

2.5 La voie lente

Un biquad à 0,02 Hz échantillonné à 30 Hz est mal conditionné : il dérive plus qu'il ne filtre. La voie lente forme donc sa bande par différence de deux moyennes exponentielles, de constantes de temps 15 s et 120 s :

M(t) = M + α_M (u − M), α_M = 1 − e^{−1/(15 f_e)}
G(t) = G + α_G (u − G), α_G = 1 − e^{−1/(120 f_e)}
v(t) = M(t) − G(t) La bande passante couvre les périodes de 30 s à quelques minutes : le rythme de la turgescence et de la dérive phototropique. Les deux moyennes partent de la première valeur observée, jamais de zéro.

Ce détail d'initialisation est décisif. Parties de zéro, les deux moyennes convergent vers la valeur de la zone à des vitesses différentes et dessinent une rampe lisse, identique dans toutes les zones. La corrélation de voisinage y répond 1,000 : un faux vivant parfait. Toute rupture de scène (cadrage modifié, lumière allumée) remet la voie lente à zéro et relance son délai d'établissement de deux minutes.

3.Qualifier le vivant

Détecter qu'une chose bouge ne suffit pas : une table qui vibre, une lampe qui fluctue, une mise au point qui respire produisent de l'énergie dans la bande utile. Ce qui sépare une plante d'un objet, c'est la structure spatiale du mouvement.

3.1 Cohérence de voisinage

Pour chaque zone, on calcule la corrélation normalisée entre son signal filtré et celui de ses voisines immédiates, puis celle avec les zones éloignées. La cohérence retenue pour la scène est la médiane de ces corrélations sur les zones exploitables. Une médiane et non une moyenne : un reflet ou un passage d'ombre dans deux zones emportent une moyenne, jamais une médiane.

C = méd_z ρ(u_z, u_voisines), C_loin = méd_z ρ(u_z, u_éloignées)
rigidité = C_loin / C Un corps rigide bouge d'un bloc : rigidité proche de 1. Un feuillage se déforme : deux feuilles distantes suivent chacune leur balancement, la corrélation s'effondre avec la distance.

3.2 Les seuils

Grandeur	Seuil	Signification
Contraste de zone	> 2,5	La zone contient un bord et peut révéler un mouvement.
Zones exploitables	≥ 4	En deçà, l'image manque de relief : il faut rapprocher ou éclairer la plante.
Cohérence rapide C	> 0,10	Mouvement structuré : critère « bouge ».
Cohérence rapide C	> 0,20	Feuillage très réactif.
Rigidité	< 0,55	Déformation : signature d'un corps souple.
Cohérence lente C_L	> 0,18, après 120 s	Activité lente établie. Seuil plus exigeant : sur ces échelles, une dérive d'exposition ou un nuage ont le temps de mimer un mouvement.
Rapport de zone R	> 2	Zone active ; leur proportion est affichée.

L'intensité qui pilote la dynamique musicale est la cohérence ramenée à l'intervalle [0, 1] : a = min(1, C / 0,5).

3.3 Le double verrou

La mesure de mouvement accepte tout ce qui bouge de façon structurée ; un classificateur d'images reconnaît volontiers une plante sur une photographie de plante. Les deux mesures se couvrent mutuellement. La règle est asymétrique :

pour démarrer, il faut un mouvement végétal ET une plante reconnue ;
pour continuer, la reconnaissance suffit, avec un délai de grâce de 1,2 s qui absorbe un scintillement du modèle.

Cette asymétrie correspond à la biologie : une plante s'immobilise sans cesse, elle reste pourtant elle-même, et son signal résiduel reste le sien. Substituer un rideau à la plante ne prolonge pas la musique : le modèle cesse aussitôt de reconnaître une plante.

4.Colorimétrie du feuillage

Pour chaque zone, Plantsound calcule l'indice de verdeur employé en télédétection (Green Leaf Index) à partir des moyennes des canaux rouge, vert et bleu :

GLI = (2G − R − B) / (2G + R + B) Positif sur du feuillage chlorophyllien, nul ou négatif sur le bois, le tissu, la peinture, la peau. Rapport de canaux : indépendant du niveau d'éclairement.

La médiane du GLI sur les zones exploitables est affichée comme indicateur de feuillage (critère « végétal » > 0,02). Elle n'est plus une condition de démarrage : elle rejetait un feuillage pourpre (anthocyanes) et acceptait un rideau vert. Le rôle de discriminer une plante d'autre chose revient au modèle de vision, qui s'en acquitte mieux. La colorimétrie garde un rôle d'observation, et c'est la matière d'une hypothèse de recherche (§ 14, H5) : le GLI d'une même plante, suivi dans le temps sous un éclairage stable, mesure le jaunissement avant qu'il ne soit visible à l'œil.

5.Reconnaître la morphologie

La reconnaissance s'exécute entièrement sur l'appareil. Le modèle est BioCLIP-V0 (Apple + Neurosound), un modèle contrastif image-texte. Sa moitié textuelle ne sert qu'une fois, hors ligne : elle convertit en vecteurs les libellés botaniques de chaque famille. L'application n'embarque que la moitié visuelle (21,8 Mo) et les vecteurs de libellés (quelques dizaines de kilo-octets). À chaque analyse, l'image est projetée dans le même espace et comparée aux libellés par similarité cosinus :

score(f) = max_{ℓ ∈ f} ⟨ φ(image), ψ(ℓ) ⟩ / (‖φ‖ ‖ψ‖) φ : encodeur d'image ; ψ : encodeur de texte, appliqué hors ligne ; ℓ : libellés de la famille f.

C'est une classification sans exemples (zero-shot) : aucune photo de plante n'a servi à entraîner une couche spécifique. Le profil n'est appliqué que si le verdict est net, et il ne rebascule pas à chaque analyse : deux familles au coude à coude ne valent pas mieux qu'un tirage au sort, et la musique ne doit pas changer de caractère toutes les trois secondes. Aucune image ne quitte le téléphone pour cette étape.

6.Du signal à la hauteur

6.1 Normalisation par bornes glissantes

Le signal d'une plante n'a pas d'échelle absolue : son amplitude dépend de la distance, de l'éclairage et de l'espèce. Plantsound le normalise par deux bornes qui s'écartent instantanément quand le signal les franchit et se resserrent lentement sinon :

si v > H : H ← v, sinon H ← H + 0,004 (v − H)
si v < B : B ← v, sinon B ← B + 0,004 (v − B)
p = (v − B) / (H − B) ∈ [0, 1], d = round( p · (A − 1) ) A : ambitus du profil, en degrés. Sur la voie lente, le coefficient de resserrement tombe à 0,0004 : un signal lent met des minutes à parcourir son échelle.

Le resserrement empêche un sursaut isolé d'écraser durablement la suite au milieu de l'échelle ; sa lenteur empêche les bornes de rattraper le signal avant qu'il n'ait fini de monter. Les deux constantes sont réglées pour que la mélodie occupe tout l'ambitus sur une minute d'activité ordinaire.

6.2 Du degré à la note

Le degré d indexe la gamme du profil, de n degrés par octave, au-dessus de la tonique T et de l'octave de base O :

m = 12 (O + 1) + T + D[d mod n] + 12 ⌊d / n⌋ m : numéro MIDI ; D : intervalles de la gamme en demi-tons. La note est ensuite ramenée par octaves entières dans la tessiture du timbre.

Le choix de la gamme règle un compromis fondamental entre fidélité et agrément. Une gamme chromatique suit la courbe au demi-ton près ; une pentatonique ne produit aucune dissonance, ce qui rend écoutable n'importe quel signal, au prix d'une résolution plus faible. Plantsound tranche ce compromis par plante (§ 9).

6.3 Intensité et espace

vélocité = 0,18 + 0,28 · a panoramique = (d / A − 0,5) · λ a : énergie normalisée du mouvement ; λ : largeur stéréo du timbre (0,70 à 0,80). Les notes graves se placent à gauche, les aiguës à droite : la hauteur devient aussi une position.

7.Fréquences et diapasons

La fréquence d'une note se calcule à partir du diapason D, fréquence du la 3 :

f(m) = D · 2^{(m − 69)/12} Δ_cents = 1200 · log₂(D / 440) Le moteur joue des échantillons enregistrés à 440 Hz et les transpose de Δ cents. La hauteur relative des notes est intacte ; tout le spectre glisse.

Diapason	Écart au standard	Origine
440 Hz	0,00 cent	Norme ISO 16 : le LA de concert.
432 Hz	−31,77 cents	Accord dit « émotionnel » ou « harmonique ».
429,62 Hz	−41,33 cents	Accord dit « H2O (eau ou oxydane) ».
426,70 Hz	−53,14 cents	Accord dit « Earth Frequency».
417,60 Hz	−90,46 cents	Accord dit « H3O2− hydroxide hydrate » / schumann.

Les quatre accords autres que 440 relèvent des traditions du bien-être : aucune étude contrôlée ne leur attribue d'effet physiologique propre. Ils ont droit de cité dans Plantsound pour une raison acoustique précise : ils déplacent toute la partition dans le spectre, et donc sa relation aux résonances de la pièce et de l'instrument qui l'accompagne. Le 417,60 Hz possède une propriété singulière : à −90,46 cents, ses notes tombent 9,5 cents au-dessus de celles d'un instrument en 440 un demi-ton plus bas. Un si en 440 et un do en 417,60 sonnent presque à l'unisson. L'algorithme d'écoute (§ 11) traite explicitement cette ambiguïté.

8.Le temps musical

8.1 Pas, densité et silences

Le tempo d'un profil n'est pas un débit de notes : c'est un débit de pas. À chaque pas, espacé de 60 / v secondes (v en pas par minute, borné à 8 au minimum), quatre filtres décident si le pas sonne :

P(joue) = max( π, min(1, ρ · (0,45 + 0,75 a) · c · δ ) ) ρ : densité du profil ; a : énergie du mouvement ; c : facteur du mode calme ; δ, π : coefficient et plancher du régime. S'y ajoutent la décimation propre à l'articulation et le rejet des degrés répétés.

Plus la plante bouge, plus elle joue. Les silences sont une information : c'est ce qui sépare à l'écoute un arbre d'intérieur d'une aromatique.

Régime	δ	π	Calme	Décimation	Répétition	Caractère
Observation	1	0	0,25	1	0,60	Le rythme réel de la plante : 30 à 70 % des pas sonnent.
Dynamique	2,6	0,92	0,70	0,20	0,15	Flot continu au tempo indiqué ; la plante décide de chaque hauteur, plus des silences.

8.2 Le mode calme

Une plante d'intérieur, loin de tout courant d'air, passe l'essentiel de son temps sous le seuil de la voie rapide. Plantsound bascule alors sur la voie lente, avec une hystérésis dissymétrique :

entrée : 45 secondes ininterrompues d'énergie rapide inférieure à 0,10, et voie lente établie ;
sortie : immédiate, dès que l'énergie rapide atteint 0,18.

En mode calme, la densité tombe au quart et la hauteur de chaque note vient de la voie lente : les notes se posent toutes les cinq à quinze secondes, au rythme où la turgescence déplace réellement le limbe. L'énergie y est plafonnée à 0,55 de l'échelle : un feuillage immobile ne sonne jamais aussi fort qu'un feuillage agité, et la différence s'entend.

9.De la morphologie au geste musical

La table des profils ne prétend pas qu'une espèce « chante » dans une gamme donnée. Elle traduit la forme et la stratégie physiologique de chaque famille en geste musical, et chaque correspondance se justifie en une phrase, affichée à l'écran. Une plante grasse stocke l'eau, elle est lourde et lente : registre grave, notes tenues, bourdon continu. Un cactus est hérissé et défensif : notes courtes, piquées, séparées de silences irréguliers. Une fougère répète le même motif à toutes les échelles (autosimilarité des frondes) : de brefs motifs de trois notes, repris plus haut, plus bas. Une grimpante progresse : le registre monte puis retombe. Une mousse, immobile à l'œil, ne varie qu'à la marge : chromatique sur un ambitus minuscule, pour que les demi-tons rendent audibles des écarts que toute autre gamme efface.

Famille	Gamme	Tonique	f tonique (440)	Timbre	Pas/min	Ambitus	Articulation	Densité	Bourdon
Plante grasse	Mineur naturel	Do 2	65,4 Hz	Profond	40	7	liée	0,35	grave
Cactus	Pentatonique min.	Mi 5	659,3 Hz	Marimba	190	10	piquée	0,50	aucun
Fougère	Dorien	Ré 4	293,7 Hz	Verre	128	12	arpège	0,70	aucun
Grimpante	Dorien	La 3	220,0 Hz	Piano	96	14	montante	0,55	aurore
Palmier	Majeur	Fa 3	174,6 Hz	Nappe	60	9	balancée	0,45	aurore
Bambou, graminées	In sen	Sol 3	196,0 Hz	Bols	84	8	posée	0,40	aucun
Grande feuille	Lydien	Do 3	130,8 Hz	Nappe	48	10	liée	0,50	aurore
Plante à fleurs	Majeur	Sol 5	784,0 Hz	Cloches	144	11	posée	0,60	aucun
Fleurs coupées	Damanhurien	La 4	440,0 Hz	Organique	120	9	liée	0,55	aucun
Orchidée	Lydien	Mi 5	659,3 Hz	Verre	160	13	arpège	0,65	aucun
Arbre d'intérieur	Mineur harmonique	Do 2	65,4 Hz	Profond	36	8	liée	0,30	grave
Aromatique	Pentatonique maj.	Ré 5	587,3 Hz	Marimba	176	10	piquée	0,70	aucun
Mousse	Chromatique	La 2	110,0 Hz	Profond	30	9	liée	0,25	grave
Feuillage (neutre)	Pentatonique maj.	Do 3	130,8 Hz	Handpan	96	12	posée	0,50	aurore

Deux régularités traversent la table. Les familles à fort investissement structurel et faible métabolisme (plante grasse, arbre, mousse) occupent le grave, jouent lentement et reposent sur un bourdon : leur musique a l'inertie de leur physiologie. Les familles à organes fins et réactifs (cactus à épines, aromatiques, fleurs) occupent l'aigu et jouent vite : leur musique a la nervosité de leur surface. Le profil neutre est retenu quand la famille n'est pas lisible : une pentatonique sur handpan, qui ne heurte aucun signal.

L'articulation compte davantage que la gamme. Deux profils qui partagent gamme et timbre restent reconnaissables si l'un pique et l'autre lie : c'est le paramètre qui porte le caractère.

10.L'atmosphère

Plantsound interroge un service météorologique ouvert (Open-Meteo) toutes les dix minutes, à partir d'une position arrondie au centième de degré (environ un kilomètre). Six grandeurs sont affichées ; deux seulement entrent dans le son. Ce partage suit un raisonnement physiologique :

La température et l'humidité gouvernent déjà la turgescence et la transpiration, donc le mouvement que la caméra mesure. Les injecter une seconde fois dans la musique revient à compter deux fois la même cause.
La pression atmosphérique et l'indice UV ne laissent aucune trace dans le mouvement d'une plante d'intérieur. Ils apportent une information que la plante ne donne pas. Ils ne touchent ni aux notes ni au tempo : ils colorent la salle.

β = clamp( (1030 − p) / 45 ), γ = clamp( UV / 8 )
réverbération = 0,28 + 0,30 β − 0,06 γ
fréquence de coupure = 1700 + 2600 γ − 450 β (Hz)
souffle = 0,02 + 0,10 β p : pression réduite au niveau de la mer (hPa), pour qu'un habitant d'altitude ne vive pas en dépression permanente. Un ciel bas assombrit le son et le fait résonner ; un soleil haut l'éclaircit.

Quand un timbre possède ses propres effets, la météo les déplace autour d'un point neutre au lieu de les écraser : la réverbération varie par addition, la coupure par multiplication, autour de 0,175 et de 1975 Hz.

11.L'écoute de la pièce

La plante ne joue pas seule : on joue souvent avec elle. Au démarrage, puis toutes les soixante secondes de musique, Plantsound se tait et écoute. La musique s'éteint en 1,2 s, le micro s'ouvre, et pendant dix secondes au plus l'application cherche une note tenue par une voix ou un instrument. Se taire pour écouter élimine le problème de l'écho à la racine : un haut-parleur de téléphone distord et fabrique des harmoniques absentes de la partition, et aucune soustraction ne les retire avec certitude.

11.1 Hauteur par somme d'harmoniques

Le spectre est calculé sur 8192 points (5,9 Hz par case à 48 kHz, fenêtre de Blackman). Le fond de bruit s'estime sur le spectre lui-même, par le 20^e centile d'un voisinage de 48 cases, borné à −110 dB. Chaque case reçoit un excès r_k au-dessus du fond augmenté de 10 dB, plafonné à 40 dB. Pour chaque fréquence fondamentale candidate f₀, entre 62 et 2100 Hz par pas d'un tiers de demi-ton :

S(f₀) = Σ_h=1..6 0,8^h−1 · max_{k ∈ [hf₀ ± 25 cents]} r_k Les poids décroissants tranchent l'erreur de quinte, quand la troisième harmonique domine la fondamentale. La hauteur exacte se lit ensuite sur le pic de la plus basse harmonique nette, par interpolation parabolique.

11.2 Tenue et dominance

Une trame ne compte que si elle prolonge une note tenue depuis 0,25 s à moins d'un demi-ton près. Une syllabe parlée glisse et dure moins : la parole est écartée. Une note est retenue quand elle a cumulé trois secondes et domine la deuxième d'un facteur 1,5. Deux notes à parts égales ne désignent aucune référence.

11.3 Lire l'accord de l'instrument

Un instrument accordé décale toutes ses notes du même écart au 440. Cet écart se mesure sur toutes les notes tenues à la fois, par une moyenne circulaire de période 100 cents :

z = Σ_j w_j · e^{i 2π x_j / 100}, écart = (100 / 2π) · arg z, cohésion = |z| / Σ w_j x_j : hauteur en cents de chaque instant tenu ; w_j : sa durée. L'accord n'est lu que si la cohésion dépasse 0,85 et que l'écart tombe à 6 cents d'un diapason proposé.

Le nom de la note se lit ensuite dans l'accord mesuré et non dans le 440 : en 426,70 Hz, le do est 53 cents sous le do standard, plus près du si. Lorsque deux diapasons compatibles avec la mesure nomment les notes différemment (440 et 417,60 Hz), le doute se tranche en faveur du diapason en cours : l'accord ne bascule pas d'une écoute à l'autre. Sur signaux de synthèse et dans le navigateur, la chaîne identifie un do en 440, en 432 et en 426,70, et un sol en 429,62, avec une erreur d'accord inférieure à 3 cents.

12.Les capteurs du téléphone

Capteur	Grandeur	Rôle dans la sonification
Capteur d'image CMOS	Luminance et couleur de 64 zones, 30 fois par seconde	Source unique des hauteurs, de la densité et de la dynamique ; indice de verdeur ; reconnaissance de la famille.
Microphone	Spectre acoustique de la pièce, pendant les fenêtres d'écoute	Tonique et diapason, alignés sur les instruments présents.
Localisation	Coordonnées arrondies à 1 km	Pression et indice UV du lieu : texture sonore.
Horloge audio	Temps du moteur Web Audio, anticipation de 0,5 s	Placement exact de chaque note ; synchronisation des visuels et de la sortie MIDI sur l'instant où la note est entendue.

Les capteurs inertiels (accéléromètre, gyroscope) n'entrent pas dans la musique. Le rejet du mode commun (§ 2.3) absorbe déjà les mouvements du téléphone posé. Leur emploi comme référence de mouvement propre constitue la prochaine étape instrumentale (§ 14, H6).

13.Rendre visible : cymatique et morphogenèse

Les animations de Plantsound réagissent aux notes réellement jouées, à l'instant où elles sont entendues, et non au signal brut. Trois d'entre elles traduisent la musique en lois physiques ou botaniques.

La cymatique. Une plaque carrée libre vibrant sur un mode (n, m) présente des lignes nodales où le sable s'accumule. Leur forme est donnée par :

f(x, y) = cos(nπx) cos(mπy) − cos(mπx) cos(nπy) Chaque classe de hauteur choisit son mode : n = 1 + (7 · pc mod 6), m = n + 1 + ((pc + octave) mod 3). Les grains descendent le gradient de f²/2 et convergent vers les lignes nodales.

La phyllotaxie. Chaque note fait naître un élément placé à l'angle d'or, 137,507°, de son prédécesseur : la disposition des feuilles et des graines du tournesol, qui maximise l'exposition à la lumière. La morphogenèse : un Mandelbulb dont la puissance dépend de la famille (lobes ronds pour une plante grasse, pointes multiples pour un cactus), et dont la phase avance avec les notes.

14.Programme de recherche

Plantsound mesure, dans des milliers de foyers, une grandeur que la recherche en phytomécanique observe d'ordinaire en laboratoire, avec des caméras dédiées : la cinématique fine du feuillage. Chaque séance produit une série temporelle horodatée, associée à une famille, une météo et une position. Nous formulons six hypothèses testables avec cet instrument.

H1. La fréquence propre du feuillage est une signature d'espèce

Une feuille est un oscillateur de fréquence propre f = (1/2π) √(k/m). La raideur du pétiole et la masse du limbe varient peu au sein d'une espèce et beaucoup entre espèces. Nous prédisons que le centroïde spectral de la voie rapide, mesuré sous excitation douce (souffle calibré), sépare les familles avec une précision supérieure à celle de la seule reconnaissance d'image, et que les grandes feuilles (Monstera, Ficus lyrata) résonnent sous 0,5 Hz quand les feuillages fins (fougères, aromatiques) résonnent au-dessus de 1,5 Hz.

Protocole : 20 individus par famille, excitation par un ventilateur piloté en impulsions, spectre de la voie rapide sur 5 minutes. Mesure : centroïde, largeur de bande, amortissement estimé par la décroissance de l'autocorrélation.

H2. La cohérence rapide annonce le stress hydrique avant le flétrissement

La perte de turgescence abaisse la raideur des pétioles avant tout affaissement visible. Nous prédisons que la fréquence propre des feuilles baisse et que leur amortissement augmente 24 à 48 heures avant que le flétrissement ne soit visible, et que la cohérence de voisinage chute au même moment : des feuilles moins tendues oscillent de façon moins couplée. Plantsound devient alors un capteur d'arrosage sans contact.

Protocole : privation d'eau contrôlée sur des lots appariés, mesure quotidienne de 10 minutes à heure fixe, pesée du pot comme référence de teneur en eau. Critère : date de détection par la cohérence contre date de détection visuelle.

H3. La voie lente porte un rythme circadien lisible

La conductance stomatique et la turgescence suivent l'horloge circadienne même sous éclairage constant. Nous prédisons que l'énergie de la voie lente (périodes de 30 s à quelques minutes) présente une modulation de période 24 h ± 2 h, maximale en milieu de période lumineuse, et qu'elle persiste trois jours en lumière continue, preuve qu'elle vient de l'horloge et non de l'éclairage.

Protocole : enregistrement continu de 5 jours, dont 3 en lumière constante. Analyse : périodogramme de Lomb-Scargle sur l'énergie lente horaire.

H4. La pression atmosphérique module l'activité lente

Nous avons exclu la pression du signal musical parce qu'elle ne laisse pas de trace immédiate dans le mouvement. À l'échelle de la journée, nous prédisons l'inverse : la chute de pression qui précède un front pluvieux modifie la transpiration et donc l'activité lente, avec une corrélation négative entre la dérivée de la pression sur 6 heures et l'énergie de la voie lente, plus marquée chez les plantes à grandes feuilles.

Protocole : agrégation anonymisée des séances de plantes d'intérieur, appariées par famille, sur une saison ; modèle mixte avec la plante en effet aléatoire.

H5. L'indice de verdeur mesure la sénescence avant l'œil

Sous éclairage stable, le GLI médian d'une plante reste constant à ±0,01. Nous prédisons qu'une carence azotée ou une sénescence foliaire fait baisser le GLI de 0,02 avant que le jaunissement ne soit perçu, et que la combinaison du GLI et de la cohérence (H2) distingue le manque d'eau (cohérence en baisse, GLI stable) du manque de nutriments (GLI en baisse, cohérence stable).

Protocole : carte de référence colorimétrique dans le champ, pour corriger la balance des blancs ; suivi hebdomadaire sur deux mois.

H6. Les capteurs inertiels portent la sensibilité au micromètre

Le rejet du mode commun traite le téléphone comme immobile. En injectant l'accélération et la rotation mesurées par la centrale inertielle comme référence de mouvement propre, puis en retirant par filtrage adaptatif leur contribution à chaque zone, nous prédisons un gain de rapport signal sur bruit de 6 à 10 dB dans la bande utile, suffisant pour détecter la circumnutation d'une tige en moins de dix minutes et tenir le téléphone à la main.

Protocole : mesure sur une cible étalon (feuille artificielle montée sur un actionneur piézoélectrique à amplitude connue), téléphone fixe puis tenu à la main, avec et sans compensation.

Le sens d'une sonification

Une sonification n'est pas une décoration du signal : c'est un instrument d'analyse. L'oreille humaine détecte une régularité rythmique, une dérive de hauteur ou un changement de texture sur des durées où l'œil ne voit qu'une courbe bruitée. En traduisant la cinématique végétale en hauteurs, en densités et en silences, Plantsound rend perceptibles des phénomènes qui se déroulent à la frontière de la visibilité. La prochaine étape consiste à fermer la boucle : mesurer si l'exposition prolongée d'une plante à sa propre sonification, par la vibration de l'air et du support, modifie à son tour sa cinématique. La thigmomorphogenèse établit que des stimulations mécaniques répétées raccourcissent et épaississent les tiges ; nous prédisons qu'une stimulation acoustique de basse fréquence, synchronisée sur le mouvement de la plante, produit un effet mesurable sur la raideur des pétioles au bout de quatre semaines. Plantsound fournit à la fois le stimulus et l'appareil de mesure.

Références

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