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LE LIVRE DES TECHNIQUES DU SON 56 La vibration des parois est très faible, et, sauf exception, (certains pavillons de trompe de chasse et de trombone), sa contribution au rayonnement est tout à fait négligeable. Pour un preneur de son, le cas le plus simple est celui des instruments à un seul orifice : bourdon, flûte de pan, les cuivres (trompette, trombone, cor, tuba) et voix humaine. Cette dernière présente toutefois une difficulté supplémentaire puisque l’orifice de sortie est variable dans le temps, en forme et en section ! (figure 2.24). Dès que deux orifices et plus sont ouverts, la question des phases relatives des sources est à considérer. Il n’est pas possible ici de rentrer dans le détail d’autant que les rapports de phase varient avec le régime de fonctionnement du tuyau (fondamental, octave…). Mais il faut savoir qu’il existe de très grandes variations le long de l’axe du tuyau, surtout si l’on est très près des trous ouverts. La notion de « fréquence de coupure » mise en évidence par Benade [1] peut apporter d’intéressants renseignements aux preneurs de son. Prenons l’exemple d’un tuyau conique. Le relevé de la courbe d’impédance à l’entrée du tuyau montre (figure 2.10) Figure 2.10 — Courbe d’impédance d’un tuyau conique et fréquence de coupure d’après A.-H. Benade. Les basses fréquences du spectre, correspondant aux pics de la courbe d’impédance, se réfléchissent à l’intérieur du tuyau au niveau des trous ouverts les plus proches de l’excitateur. On peut les capter en A. En B, la série des trous ouverts se comportant comme un filtre, on ne capte plus, pratiquement, que les fréquences du spectre supérieures à la fréquence de coupure. une série de pics de résonance dont la hauteur et la position sont caractéristiques de la géométrie de ce tuyau. Ils sont en nombre limité. Un tuyau percé de trous se comporte comme un filtre passe-haut dont la fréquence de coupure varie avec le nombre de trous ouverts. Très près du tuyau le champ acoustique rayonné par l’instrument est extrêmement variable avec la fréquence émise. Ce phénomène est
© Dunod. La photocopie non autorisée est un délit. CHAPITRE 2–LES SOURCES ACOUSTIQUES surtout sensible avec les instruments à anches dont le spectre comporte un grand nombre de composantes. Pour les flûtes, il est perçu au travers des variations d’intensité du fondamental. Plaques et membranes On connaît depuis Chladni (1840) les modes vibratoires des plaques de formes simples (figure 2.11). La recherche bénéficie aujourd’hui de visualisations obtenues par interférométrie holographique (figure 2.12) et de la modélisation par la méthode des éléments finis. Toutefois, les conditions d’excitation sont fort éloignées de la réalité du jeu instrumental. Des recherches ont été faites récemment sur le violon et sur la guitare [4]. Les déformées obtenues par holographie font apparaître un grand nombre de lignes nodales en hautes fréquences (> 800 Hz) suggérant un rayonnement multipolaire s’atténuant très vite avec la distance et très peu efficace dans un axe perpendiculaire à la table, or la guitare émet bien jusqu’à 2 500 Hz au moins ! Figure 2.11 — Mise en évidence des modes propres de la membrane d’une timbale par la méthode de Chladni d’après Th. Rossing*. Une poudre fine ayant été répandue sur la membrane on excite celle-ci à toutes les fréquences du spectre. Pour certaines fréquences la poudre se concentre en lignes nodales circulaires ou diamétrales où la vibration est quasi nulle. À chaque mode propre correspond une fréquence de résonance de la peau que l’on pourra, ou non, retrouver dans le spectre de l’instrument, selon l’endroit où il est percuté. * (Pour la Science – Janvier 1983). 57
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