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Instruments de musique de type cuivres : interactions vibroacoustiques et propagation acoustique non-linéaire dans les guides d’ondes

26/04/2016

IPGP - Îlot Cuvier

14:00

Séminaires de Sismologie

Salle 310

François Gautier & Joël Gilbert

LAUM, ENSIM, Mans

Les instruments de l'orchestre sont généralement désignés par les matériaux qui les constituent. Les cuivres, trombone et trompette présentent des caractéristiques acoustiques particulières, résultant des forts niveaux émis. L'exposé comprendra deux parties, présentées en duo : les interactions vibroacoustiques entre le corps de l'instrument et la colonne de fluide d'une part, et l'étude des mécanismes non linéaires impliqués dans le guide d'ondes d'autre part. Le « point de vue du physicien » sera illustré de nombreuses démonstrations enregistrées ou réalisées en direct. Les interactions vibroacoustiques dans l'instrument donne lieu à un couplage entre le champ acoustique interne et les vibrations des parois. Ces vibrations que l'on peut clairement mesurer en situation de jeu sont cependant sans effets spectaculaires sur le son émis et l'instrument peut être modélisé en ignorant ces vibrations. Cependant, celles-ci constituent une source de petites perturbations de l’impédance d’entrée de l’instrument dans certains cas spécifiques : existence de mode axisymétrique de respiration du pavillon, existences de modes d’ovalisation avec défauts de symétrie. Un modèle multi-modal des interactions vibroacoustiques permet de rendre compte du phénomène et de discuter de l'importance du rôle du matériau sur l'acoustique de l'instrument, classiquement fabriqué en métal, mais plus récemment en plastique. Différents types de non linéarités sont présents dans le fonctionnement acoustique d'un l'instrument à vent: une non linéarité localisée à l'entrée de l'instrument - sous l'extrémité de l'anche de clarinette, entre les lèvres vibrantes du tromboniste - est essentielle pour la création du son. Dans sa description la plus simple, l'instrument à vent peut être assimilé à un système bouclé non linéaire instable en oscillations libres. Si une description linéaire de la propagation acoustique dans l'instrument à vent est raisonnable pour modéliser son fonctionnement, il existe néanmoins un mode de jeu pour lequel il est indispensable de prendre en compte le phénomène de propagation acoustique non linéaire : le jeu à fort niveau sonore des instruments de type cuivre, parfois appelé « jeu cuivré » dans le jargon des musiciens. De plus ce phénomène est sans doute un moyen de différencier, voir de classer, les différents cuivres entre eux. Le sujet traité lors de l'exposé sera l'occasion d'aborder les théories de propagation acoustique non linéaire en fluide léger et en guides d'ondes 1D.