Le thème de cette journée est "les régimes transitoires dans les instruments de musique entretenus". On s’intéresse donc à toutes les modifications, instantanées ou progressives, de grandeurs physiques, qu’il s’agisse de paramètres contrôlés par l’instrumentiste (cause), ou de variables d’état (conséquence).

En termes musicaux, on s’intéresse donc autant aux gestes du musicien qu’à l’évolution de la justesse, du niveau sonore, du contenu spectral, du régime.

Les buts de cette journée sont multiples :

+ motiver l’intérêt de cette problématique à travers plusieurs illustrations expérimentales ou numériques

+ présenter des approches déjà mises en oeuvre en acoustique musicale pour analyser des phénomènes transitoires

+ aller chercher des idées nouvelles issues d’autres domaines

Une large place sera laissée à la discussion.

Programme de la journée

9h30 : Accueil avec café

9h55 : Présentation de la journée

10h-11h : A. Vidal, Bifurcations dynamiques et transitions entre états quasi-statiques

11h-12h : G. Peeters, Utilisation des descripteurs audio pour la mise en évidence des zones transitoires

12h-13h30 : repas

13h30-14h : F. Silva, Simulation numérique instationnaires d’instruments de musique à anche (simple ou lippale)

14h-14h30 : P. Guillemain, Transitoires dans les instruments à anche : rôle des contrôles et du conduit vocal

14h30-15h : S. Terrien, Influence de l’évolution temporelle de la pression d’alimentation dans les flûtes

15h-15h30 : pause et viennoiseries

15h30-16h : B. Bergeot, Le retard à la bifurcation dans un modèle simplifié de clarinette

16h-16h30 : K. Guettler, A brief survey on onset transients

16h30-17h : M. Demoucron, Note transitions in simulated complex bowing patterns

17h-17h30 : discussions

Résumé des interventions

A. Vidal, Bifurcations dynamiques et transitions entre états quasi-statiques. L’analyse qualitative des systèmes dynamiques repose sur l’étude de leur portrait de phases et des bifurcations subies par leurs invariants quand la valeur d’un ou de plusieurs paramètres est modifiée. Cette analyse constitue un outil précieux en particulier pour l’application de la méthode de dissection permettant de comprendre la dynamique d’un système à plusieurs échelles de temps à l’aide de l’analyse de ses sous-systèmes. Or, dans ce même contexte, des phénomènes complexes de retard apparaissent lors du passage des orbites près d’une bifurcation du sous-système rapide, correspondant souvent à une transition entre états quasi-statiques. Ces phénomènes peuvent être expliqués par l’analyse des bifurcations dynamiques, où le paramètre de bifurcation n’est plus supposé fixe mais soumis à une dynamique lente. Le but de cet exposé est de présenter des comportements typiques de retard à la bifurcation, de montrer quelques approches pour leur analyse et leur utilisation pour la modélisation dans différents domaines d’application.

G. Peeters, Utilisation des descripteurs audio pour la mise en évidence des zones transitoires. Dans cet exposé, nous parlerons de l’utilisation des descripteurs audio pour la mise en évidence des zones transitoires.Les descripteurs audio, également appelé descripteurs acoustiques, sont des opérateurs mathématiques ou des estimateurs visant à mettre en évidence une propriété particulière du contenu d’un signal audio à travers une variable du temps. Nous parlerons plus précisément de la Timbre Toolbox récemment mise à disposition de la communauté (J. Acoust. Soc. Am, 130(5)) et de son utilisation pour la mise en évidence des transitoires. L’exposé sera illustré d’exemples de visualisation et de détection sur des sons réels.

Fabrice Silva, Simulation numérique instationnaires d’instruments de musique à anche (simple ou lippale). Nous nous intéresserons à la simulation numérique d’auto-oscillations dans les instruments de musique à anche par méthode de décomposition modale du résonateur acoustique en prenant en compte la dynamique de l’anche. L’outil d’étude, Moreesc, est construit de manière à pouvoir étudier des systèmes instationnaires, c’est-à-dire qu’il permet d’étudier les auto-oscillations lorsque les paramètres de contrôle (pression buccale, ouverture au repos) et les caractéristiques dynamiques de l’anche ou du résonateur évoluent au cours du temps. Nous aborderons des phénomènes présents lors du transitoire d’attaque ou l’élaboration d’effets musicaux, avant de considérer des problèmes liés aux approximations numériques usuelles lors de la synthèse de systèmes instationnaires.

Philippe Guillemain, Transitoires dans les instruments à anche : rôle des contrôles et du conduit vocal. On considère un modèle de fonctionnement d’un instrument à anche simple, contrôlé par deux paramètres liés à l’action de l’instrumentiste. L’un est relié à la pression d’alimentation, l’autre à la surface de l’interface entre la bouche du musicien et l’instrument. En appliquant des commandes transitoires de type échelon sur ces paramètres, on étudie le transitoire d’attaque et d’extinction du son engendré par le modèle. Les résultats obtenus sont comparés à ceux obtenus par un musicien jouant d’un instrument acoustique. Concernant le transitoire d’attaque, on montre que l’ajout d’un conduit vocal au modèle classique permet d’expliquer et de reproduire des caractéristiques observables expérimentalement, notamment certaines instabilités ayant lieu pendant l’attaque ou encore l’amorce d’auto-oscillations soutenues par une résonance naturelle du conduit vocal. Concernant le transitoire d’extinction, on montre qu’une obturation brutale du canal d’anche avec la langue provoque un retour à un fonctionnement linéaire régi par les résonances naturelles de l’instrument, tandis qu’une chute soudaine de la pression d’alimentation induit une décroissance du son beaucoup plus rapide, due au fonctionnement toujours non linéaire bien que le système ne soit plus pourvu en énergie.

Soizic Terrien, Influence de l’évolution temporelle de la pression d’alimentation dans les flûtes. Dans les instruments de la famille des flûtes, il est connu que le fait de souffler de plus en plus fort provoque dans un premier temps l’apparition d’auto-oscillations, et dans un second temps un changement de registre, c’est à dire le passage sur une note à l’octave supérieure. Si l’influence de la pente d’une rampe croissante de la pression d’alimentation sur les seuils d’oscillation a été récemment étudiée pour la clarinette, son influence demeure mal connue dans les flûtes. Nous proposons ici d’étudier l’influence du profil d’évolution temporelle du signal de pression d’alimentation sur la dynamique des instruments de la famille des flûtes (nature des régimes d’oscillation, seuils d’oscillation et de changement de registre, hysteresis ... ). Les résultats issus de différentes approches seront comparés : mesures sur instrument réel, avec l’utilisation d’une bouche artificielle, simulations temporelles d’un modèle physique d’instruments de la famille des flûtes, analyse des diagrammes de bifurcation de ce modèle, par l’utilisation de méthodes de continuation numérique.

Baptiste Bergeot. Le retard à la bifurcation dans un modèle simplifié de clarinette. D’un point de vue mathématique la clarinette peut être vue comme un système dynamique non linéaire qui permet de relier des paramètres de contrôle comme pression de souffle du musicien à des variables de sortie comme le son rayonné par l’instrument. En prenant en compte de fortes simplifications ce système peut se réduire à une simple équation aux différences qui peut être résolue par un processus itératif appelé « carte itérée ». Ce modèle simplifié de clarinette est communément étudié dans le cadre de la théorie de la bifurcation statique qui fait l’hypothèse que les paramètres de contrôle sont constants. A l’inverse, nous présentons ici une étude dynamique qui prend en compte une pression de souffle qui varie lentement dans le temps. Après avoir défini et mis en évidence le phénomène de « retard à la bifurcation » nous en proposons une estimation théorique.

Knut Guettler, A brief survey on onset transients. Performers of different musical instruments face different challenges when it comes to starting a tone cleanly and with buildup durations that reflects their musical intentions. This presentation contains a series of sound examples and identification of the underlying techniques. Quite often there are narrow margins between failure and success. The accomplished player is, however, able to vary the onset characteristics in accordance with the musical style and local phrasing.

Matthias Demoucron, Note transitions in simulated complex bowing patterns. Bowed string instruments present a variety of transient behaviors that musicians learn to master through intensive practice. For example, gestures controlling attacks or bow changes are finely trained in order to allow a "clean" and expressively rich performance. From this viewpoint, fast repetitive bowing patterns played across two strings are of particular interest : in these patterns, the relative phase between the bow velocity and the bow inclination determines the way each note is set in motion and stopped by the bow. Measurements on violinists have shown that string crossings were consistently timed earlier than bow changes, which means that players tend to attack the next string before the bow change. A similar phase difference was observed in a perceptual experiment using a virtual violin in which the subjects could control the coordination between bow changes and string crossings. In this presentation, we will describe these perceptual tests and discuss the acoustical features of the simulations (attack / stopping of the strings) that may explain the observed preferences.