Tout au long de l’histoire de l'architecture apparaissent des bâtiments contenant certains phénomènes acoustiques particuliers ou remarquables. Diverses configurations ou techniques sont à l’origine de ces phénomènes.

Les édifices dans lesquels se rencontrent ces phénomènes peuvent être des réalisations résultant d’un intérêt local et momentané pour certaines préoccupations auditives. Ils peuvent aussi permettre de retracer une préoccupation acoustique constante s’étendant sur une très vaste période. Mais ces effets rencontrés peuvent n'être que fortuits et résulter du hasard.

Certaines idées et pratiques acoustiques s’étendent dans l’espace et dans le temps, se perdant, avant de réapparaitre après un long intervalle. C’est le cas par exemple des résonateurs, employés par les Grecs et les Romains dans leurs théâtres, et mille ans plus tard, retrouvés dans toute l’Europe – principalement dans les églises romanes, depuis la Scandinavie jusqu’en Yougoslavie, de la Bretagne jusqu’à Moscou.

Certains phénomènes sont le résultat inhérent à la construction et à la forme géométrique du bâtiment qui les contient. C’est l’exemple des galeries des murmures qui, selon l’acousticien américain , ont toutes été conçues sans volonté acoustique particulière. Autre cas résultant apparemment de la construction seule : la propagation des ondes sous une voûte elliptique. Elle permet à une personne de converser à distance et en secret en chuchotant avec une autre personne placée à proximité du foyer opposé. On relèvera encore certains bâtiments contenant des effets d’échos multiples et d’autres renfermant une réverbération assez importante.

Vases acoustiques

Les vases acoustiques désignent un ou plusieurs vases que les constructeurs ont inséré dans la maçonnerie afin de donner à l’espace considéré un certain rendu sonore propre, une qualité acoustique désirée. Présents dans les murs ou dans les voûtes des églises médiévales, ils se trouvent aussi en sous-sol pour constituer un caveau phonocamptique (sous le chœur).

Galeries des murmures

À travers un autre cas fréquemment rencontré, les galeries des murmures, se pose la question : est-ce un effet du hasard ou une volonté de la part des constructeurs ? La réponse semble plus simple, en ce sens que peu d’exemples existent et que leur utilité acoustique se comprend mal. En effet, la propagation d’ondes perpendiculaires à une paroi courbe ne peut se rencontrer que dans un édifice ayant un mur circulaire et lisse : tambour à la base d’une coupole, par exemple. C’est précisément ce qu’on peut observer sous les dômes de Saint-Pierre à Rome, à Saint-Paul à Londres, à l'abbaye de La Chaise-Dieu où des personnes, la tête plaquée contre le mur concave, se parlent à voix basse, à de distance. vignette|Galerie des murmures, Saint-Paul, Londres Le long de ces parois, le son se propage étonnamment bien, et les personnes réalisant cette expérience entendent clairement leur interlocuteur placé à l’opposé, ce qui est d’autant plus étonnant que s’ils essayent de se parler directement à travers la coupole, la dispersion des ondes sonores rend leurs paroles inaudibles.

Jearl Walker, dans un texte consacré aux voûtes à échosJearl Walker, Expériences d’amateur, in : Pour la Science, n°14, décembre 1978, pp. 104-105., écrit que, contrairement à la propagation naturelle d’un son, dont l’intensité diminue comme l’inverse du carré de la distance : .

À l’extérieur, on retrouve ce même phénomène le long de murs circulaires de certains jardins : jardins de Kingston, ou encore la colonnade semi-circulaire du monument à dans le Parc del Buen Retiro à Madrid par exemple ; dans les exèdres qui sont des bancs circulaires appuyés le long d’un mur courbe : ceux du parc de Sanssouci à Potsdam ; ou dans des fortifications (enceinte de la ville d’Urbino, au bas du Palais ducal) ; et aussi dans quelques théâtres antiques, où deux personnes placées à l’extrémité d’un même gradin, communiquent, la tête face au dièdre formé par le siège horizontal et le dossier vertical du gradin. Au théâtre antique d’Orange, on se chuchote ainsi à plus de l’un de l’autre. Bien que l’effet soit chaque fois frappant, c’est bien un choix géométrique et non acoustique qui a présidé dans l’élaboration du plan de tous ceux-ci.

Voûtes elliptiques Dans les espaces où le croisement de deux voûtes en plein cintre engendre une ellipse sur les diagonales, les sons émis près d’un foyer se concentrent d’eux-mêmes au foyer opposé, sans intervention humaine aucune ; tout ceci résulte également de la construction, le phénomène acoustique étant inhérent à la géométrie même de l’espace et aux dièdres convexes formés par la rencontre des deux voûtes. Comme dans le cas précédent, nous nous trouvons avec l’exemple de la transmission d’un son très faible (un chuchotement) sur une distance qu’il n’aurait pas pu franchir sans l’aide de la forme du bâtiment. C’est ce qu’on peut observer dans « La salle dite de l’écho » au musée des Arts et Métiers de Paris, par exemple. Les diagonales ont et le relevé de la voûte se superpose exactement au modèle mathématique (tracé de l’ellipse). Des exemples plus anciens comme la Salle de los secretos à L'Alhambra de Grenade, ne relèvent apparemment pas d’une préoccupation acoustique de la part des constructeurs mais plutôt d’une coutume acoustique vivante, vécue, qui est venue s’appliquer sur l’architecture après coup ; on a probablement vite remarqué que, placée chacune au bon endroit, deux personnes pouvaient communiquer en chuchotant sans être entendues par quiconque se trouvant placé entre elles. vignette|salle dite de l'écho, musée des Arts et Métiers, Paris vignette|Loggia dei Mercanti, Milan vignette|Passaggio Re Enzo, Bologne La tentation est grande de penser que la construction, par la suite, de certains espaces ayant cette forme particulière de géométrie au plafond, aurait été intentionnelle. Ainsi, la plupart des exemples observés – Loggia dei Mercanti à Milan, Passagio Lei Enzo à Bologne, Salla dei Giaganti du Palazzo del Te à Mantoue, salle dans le château de Caprarolle (Palais Farnèse) – se situent en Italie et ont été construits à la Renaissance. En France, la salle des caryatides du Louvre est à rapprocher des exemples italiens.

En revanche, la finalité acoustique n’est plus évidente en ce qui concerne la salle hexagonale de l’Observatoire de Paris. De même, en Haute-Loire, dans une chapelle de La Chaise-Dieu, à l’endroit comportant ce phénomène, il est dit qu'on y confessait les lépreux à distance et toujours en secret, alors que la salle de l'Echo de l'abbaye de La Chaise-Dieu n'a jamais été construite pour confesser qui que ce soit. Il s'agit d'un ancien salon construit en 1683, époque où il n'y avait plus de lépreux en France. Ce salon, à l'intérieur de la clôture, était réservé aux moines. Selon E.J. Haslinghuis citant le cas du château de Wursburg en Allemagne, les bâtisseurs se servaient de cette particularité pour vérifier la bonne exécution des voûtes elliptiques et l’exactitude de leur tracé en les testant acoustiquement, par chuchotement d’un foyer à l’autreDr. E.J. Haslinghuis, au terme Fluistergaleriy in : Bouwkundige termen, Utrecht/Antwerpen, Bohn, Scheltema & Holkema, 1986, p. 131..

Dans certaines prisons, les détenus communiquaient par ce moyen entre eux ou avec l’extérieur. Cependant, la question reste posée de savoir comment à Rome, dans la basilique Saint-Jean de Latran, sur les douze bas-côtés de couvertures apparemment identiques, on a découvert le seul qui contienne cette caractéristique acoustique.

On peut encore ajouter à ces lieux cités, les suivants : Église de Cublize, près de Roanne ; La cathédrale d’Agrigente en Sicile ; celle de Glouchester ; les salles des chapitres des cathédrales de Séville et St-Jacques de Compostelle ; la salle du Trésor de la cathédrale de Narbonne ; la près de Pérouse ; le cabinet de travail dans la Maison Chinoise, pavillon du château royal de Drottningholm, près de Stockholm ; le palais de Jacques Cœur à Bourges En réalité, ce phénomène acoustique avait déjà été « démontré » et expliqué depuis bien longtemps par le jésuite allemand Athanasius Kircher dans son Musurgia universalis, publié en 1650, ainsi décrit ( : Fabricas ellipticas fonos mirificè intendentes configuere)Athanasius Kircher,Musurgia universalis sive Ars magna consoni et dissoni in X libros digesta, Romae, Haeredes Francisci Corbelletti; Ludovicus Grignanus, 1650..

Un peu plus tard, Antoine Furetière, dans son Dictionnaire universel, publié en 1690, définit le terme écho comme ceci : « en termes d’Architecture, se dit de certaines figures de voute qui sont d’ordinaire elliptiques, ou paraboliques, qui redoublent les sons des échos artificielsAntoine Furetiere, Dictionnaire universel, La Haye et Rotterdam, Arnout et Reinier, Leers, 1690. (SNL - Le Robert, Paris, 1978).» En 1740, Trévoux, dans son Dictionnaire Français et Latin reprend la même définition et ajoute le terme échométrie qu’il définit ainsi : « Science, Art de faire des échos ; de faire des bâtiments dont la disposition, et fur tout celle des voûtes forme des échosTrevoux, Dictionnaire universel François et Latin, Nancy, Piere Antoine, 1740..» Ce terme d’Echométrie a été repris par la majorité des dictionnaires jusqu’au . Dans une édition plus tardive de 1771, Trévoux donne une autre indication : les Cabinets secrets, «en physique, sont des cabinets dont la construction est telle, que la voix de celui qui parle à un bout de la voute, est entendue à l’autre boutTrevoux, Dictionnaire François et Latin, Paris, Compagnie des Libraires Associés, 1771.. »

Écho Les phénomènes d’échos proprement dit (réflexions franches contre une paroi), sont inhérents à la géométrie même du bâtiment. Les phénomènes d’échos peuvent se présenter beaucoup plus souvent qu’on ne le pense : lorsqu’on sait que par le passé, chaque ville de quelque importance était entourée de remparts, une personne placée à distance appropriée et face à ces murs recevait sa voix en retour. De même, entre les piles suffisamment espacées d’un pont ou contre les berges de certaines rivières. Les voiles des navires anciens auraient aussi formé écho.

«Les lieux contribuent beaucoup à la connaissance de ce que nous cherchons, comme pourraient être les voûtes de plâtre, les cabinets qui font au bout des jardins, aux berceaux, aux églises retentissantes, aux arcades des grands ponts qui font sur les rivières, aux cause des maisons, & aux niches & murailles recrépies; les bois remplis de broussailles, les chaumières, les jardins & les palissades, les îles remplies de saules, les prés, & les ruts des marais. L’ingénieux Architecte mène & place l’Echo dans les jardins & dans les bois, se servant de l’avantage que la nature lui présente, comme feift autrefois l’Architecte de la galerie Olympique, & des sept tours de Byzance » écrit en 1636, Marin Mersenne dans son traité Harmonie UniverselleMarin Mersenne, Harmonie universelle, Paris, 1636, facsimilé des Editions du Centre National de la Recherche Scientifique, Paris, 1986, p. 54..

À la villa Simonetta de Milan, la proportion de la cour arrière est de sur 34, et l’on sait que pour produire un écho franc, il faut 17 ou un multiple de entre le point d’émission et la paroi réfléchissante. Cette villa a été longtemps visitée pour ses propriétés acoustiques remarquables ; malheureusement les bombardements de la seconde guerre mondiale l’ont grandement endommagée. L’écho ne se produit plus que deux fois seulement dans le sens du plus grand côté. Et pourtant : «d’une fenêtre percée à l’étage supérieur, dans l’aile gauche du château ; et donnant sur la cour, un coup de pistolet est répété 40 à 50 fois, le bruit de la voix est reproduit de 24 à 30 fois. Monge et Addison ont vérifié le fait, et Bernoulli a affirmé qu’il avait compté jusqu’à 60 répétitionsR. Radau, L’acoustique ou les phénomènes du son, Paris, Librairie Hachette et Cie, 1ère édition, 1867, pp. 121-122.. »