CARACTERISATION OBJECTIVE DE LA QUALITE DE JUSTESSE, DE TIMBRE ET D'EMISSION DES INSTRUMENTS A VENT A ANCHE SIMPLE - TEL - Thèses en ligne Accéder directement au contenu
Thèse Année : 1994

Objective characterisation of pitch, timber and ease of playing qualities for single reed woodwind instruments.

CARACTERISATION OBJECTIVE DE LA QUALITE DE JUSTESSE, DE TIMBRE ET D'EMISSION DES INSTRUMENTS A VENT A ANCHE SIMPLE

Résumé

Two methods for characterising the acoustic features (pitch, timber, easiness of playing) of single reed woodwind instruments are developed and tested. On one hand, we study the resonator, and on the other hand we make a numerical simulation of the auto-oscillations resulting from the coupling between the resonator (supposed linear) and the excitator (supposed to be a non linearity at the mouthpiece input). The studied physical variables are the fundamental frequency and the spectrum of the pressure in the mouthpiece. In all the study, these variables represent respectively the pitch and the timber. In order to test the two methods, we compare these variables with variables measured in the mouthpiece of real instruments. These are played with the help of a blowing machine that we built to reproduce the musician embouchure accurately. We begin with a historical background and choose a physical model. The analysis of the solutions resulting from the model enables to show that the fundamental frequency can be deduced from resonance frequencies for the linear threshold. This is possible by means of a corrective term, called the length correction. This term represents the effect of the embouchure and does not depend on the frequency. The discrete solutions of the model are calculated with the help of the measured input impedance and embouchure characteristics. We choose the sampling frequency values with respect to the resonator input impedance. This enables to minimise numerical errors on the discrete reflection function. Since the simulation uses measured input impedance, sampling frequency values are small with respect to the reed resonance frequency. We chose the compensated bilinear transformation which gives a "discrete" reed whose properties are near from those of the "analog" reed. Input impedance and fundamental frequencies of the pressure in mouthpiece are measured for all the fingerings of the two first registers of a clarinet and an alto saxophone. The resonance frequencies and the fundamental frequencies are compared for each fingering. For each register, we evaluate a length correction, due to the embouchure. Comparisons between measured and calculated pressures in a clarinet mouthpiece for some fingerings show that the simulation detects "difficult fingerings" if low blowing pressures are used in the model. The bending of the reed against the curved lay of the mouthpiece is not taken into account in the model and seems to be the major reason for this discrepancy. A first theoretical approach of this mechanical phenomenon is proposed in appendix A.
Deux méthodes de caractérisation des qualités d' émission) des instruments de musique à anche validées. Ces méthodes consistent, d' une part à simuler les auto-oscillations résultant du couplage acoustiques (justesse, timbre, facilité simple sont développées et partiellement étudier le résonateur seul, d' autre part à entre le résonateur (supposé linéaire) et l' excitateur (non-linéarité supposée localisée à l' entrée du bec). Nous nous limitons à évaluer la fréquence fondamentale et le spectre de la pression interne au bec des instruments étudiés. Dans tout le document, nous supposons ces grandeurs représentatives de la justesse et du timbre. Pour la validation, nous comparons, pour des instruments réels, ces grandeurs aux grandeurs mesurées sur l' instrument en situation de jeu. Pour obtenir de telles conditions, nous avons réalisé une bouche artificielle, reproduisant l' embouchure du musicien avec stabilité et reproductibilité. Nous présentons une revue bibliographique et isolons un modèle physique élémentaire. Par analyse de ses solutions, on vérifie que la fréquence fondamentale de l' oscillation se déduit des fréquences de résonances au seuil linéaire grâce à un terme correctif. Celui-ci est la correction de longueur. Il est représentatif de l' embouchure et indépendant du doigté. Nous calculons les solutions discrètes du modèle à l' aide de l' impédance d' entrée mesurée ainsi que des paramètres équivalents à l' embouchure. La valeur de la fréquence d' échantillonnage est fixée par les caractéristiques de l' impédance d' entrée du résonateur. Ceci permet de minimiser les erreurs numériques de la fonction de réflexion "discrète". Les valeurs de la fréquence d' échantillonnage s' avèrent faibles vis à vis de la fréquence propre de l' anche. La transformation bilinéaire corrigée est choisie pour obtenir une anche "discrète" aux caractéristiques proches celles de l' anche "analogique". Les impédances d' entrées et les fréquences fondamentales de la pression dans le bec sont mesurées pour tous les doigtés des deux premiers registres de la clarinette et du saxophone alto. Les fréquences de résonance et les fréquences fondamentales sont comparées pour chacun des doigtés, une correction de longueur caractéristique de l' embouchure est estimée pour chaque registre. La comparaison des pressions simulées et mesurées dans le bec montre que la simulation permet de détecter les "notes difficiles" pour les doigtés de gorge de la clarinette. Cette détection est satisfaisante si on applique de faibles pressions d' alimentation au modèle. Le phénomène d' enroulement de l' anche sur la table du bec, omis dans le modèle physique, serait ici une des causes principales de ce désaccord. Une première approche théorique de ce phénomène est proposée à l' annexe A.
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Dates et versions

tel-00854901 , version 1 (28-08-2013)

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  • HAL Id : tel-00854901 , version 1

Citer

Bruno Gazengel. CARACTERISATION OBJECTIVE DE LA QUALITE DE JUSTESSE, DE TIMBRE ET D'EMISSION DES INSTRUMENTS A VENT A ANCHE SIMPLE. Acoustique [physics.class-ph]. Université du Maine, 1994. Français. ⟨NNT : ⟩. ⟨tel-00854901⟩
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