| Résumé |
Ce stage de master 1 s'inscrit dans le cadre du projet ANR PAFI (Plateforme d'Aide à la Facture Instrumentale), qui vise à proposer aux facteurs d'instruments à vent un outil tout-en-un leur permettant, entre autre, de modéliser par simulation numérique leurs futurs projets afin de s'économiser un prototype. De nombreux partenaires s'associent autour de ce projet (laboratoires universitaires, école d'ingénieurs, instituts spécialisés dans la musique). Cet objectif nécessite une bonne compréhension des phénomènes mis en jeux afin de produire le modèle le plus réaliste possible. Ces modèles physiques sont essentiellement tirés de l'acoustique physique. L'objectif de ce stage est la caractérisation, d'un point de vue acoustique donc, des effets dus aux clefs des instruments de musique à vent. La production du son par ces instruments peut être décrite par un couplage entre une source et un résonateur, le résonateur étant lui terminé par un pavillon. La source est le siège de la production d'énergie qui va exciter le résonateur, qui est passif. Le son est produit par une vibration : celle des anches (qui peuvent être simples ou doubles, et produisent du son par oscillations dues à la combinaison de la contrainte appliquée par l'air expiré et la force de rappel élastique en flexion), celle des lèvres du musicien (dans une embouchure), et on peut citer le cas particulier de la flute où c'est une lame d'air qui entre en vibration. Les caractéristiques de la source ont une grande influence sur le spectre résultant (puisque le reste du système est passif), mais nous nous intéressons uniquement aux propriétés acoustiques en aval, les mécanismes de couplages et l'étude des sources étant un domaine à part. On trouvera de bonnes descriptions des divers mécanismes d'excitation dans les références (1), (2) et (3). Le résonateur vient charger la source, différemment selon ses dimensions. Les ondes se propagent de la source à travers le corps de l'instrument jusqu'au rayonnement. Le rayonnement traduit l'influence du milieu extérieur sur les modes propres du résonateur, et, par réciprocité, l'influence de l'instrument sur le champ acoustique extérieur, soit le lien entre l'instrument et nos oreilles. Ceci se fait généralement par le biais d'un pavillon, pour les cuivres par exemple, qui n'ont pas de trous latéraux et donc pour lesquels il est le seul lien entre la source et le milieu extérieur. Dans le cas des instruments de la famille des bois, les trous latéraux sont une condition particulière du rayonnement, et leur géométrie est très importante. Ces trous latéraux sont souvent munis de clefs, qui viennent les boucher afin de faire varier la longueur acoustique du résonateur, et donc ses fréquences propres. Le cadre théorique puis la méthode d'investigation sont d'abord présentés. Les mesures de l'influence de la position de ces clefs, qui ont été réalisées au cours de ce stage (sur différents cylindres et pour différents matériaux) sont exposées par la suite. Un retour au cas du trou latéral (pour valider les observations faites sur les cylindres) constitue la quatrième partie de ce rapport. Enfin, les résultats issus de l'analyse numérique de l'ensemble des mesures sont présentés. |
