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NAISSANCE DUNE MÉTHODOLOGIE Birthday of a methodology in Musical Acoustics EN ACOUSTIQUE MUSICALE construire des voies de passages entre le monde perceptif.

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Présentation au sujet: "NAISSANCE DUNE MÉTHODOLOGIE Birthday of a methodology in Musical Acoustics EN ACOUSTIQUE MUSICALE construire des voies de passages entre le monde perceptif."— Transcription de la présentation:

1 NAISSANCE DUNE MÉTHODOLOGIE Birthday of a methodology in Musical Acoustics EN ACOUSTIQUE MUSICALE construire des voies de passages entre le monde perceptif et le monde physique ? Building a path between the perceived world to the physical world Charles Besnainou, Laboratoire dAcoustique Musicale, upmc, paris6

2 lAMBITION DE LACOUSTIQUE MUSICALE Musical acoustics ambition comprendre « la qualité » sonore des instruments de musique Understanding the sound « qualities » of musical instruments Y-a-t-il un secret de Stradivarius ? Is there a Stradivari « secret » ?

3 LA MÉTHODE SCIENTIFIQUE Observer, observing Catégoriser, categorizing Mesurer... measuring les phénomènes dans leurs contextes Phenomenons in their context pour construire des modèles intelligibles qui mettent en rapport des simulations avec les phénomènes Build model which gathers SIMULATIONS with PHENOMENONS

4 UNE RENCONTRE UNIQUE A unique meeting AVEC UN LUTHIER DEXCEPTION : With an expectional guitar maker Daniel FRIEDERICH un atelier-laboratoire, a laboratory-workshop des mesures simples mais efficaces,very efficient measurements un cahier synthétisant le ressenti de toutes ses guitares A unique detail notebook on « his » guitars perception une banque déprouvettes de bois A wood samples bank véritable pierre de Rosette de la médiation entre le monde perceptif et le monde physique. A « Rossette Stone » between perceived world and physic world

5 LE TRAVAIL FONDATEUR DE DOMINIQUE DOUAU ( ) A the origin the founder work of Dominique DOUAU 1) une étude préparatoire à larchitecture des barrages de le guitare (DEA), architecture of the guitar brassing 2) une étude qui se concentre sur la relation entre propriétés mécaniques et acoustiques des bois de lutherie, et, la qualité sonore des guitares de Daniel Friederich, relation between acoustical & mechanical properties of woods used by D. Friederich in its one instruments

6 1 ETUDE EXPÉRIMENTALE DE LINFLUENCE Experimental study on guitare brassing DES BARRAGES DUNE GUITARE and its influence on sonority SUR LA SONORITÉ dun instrument de D. Friederich Jean-Christophe Radier, thésard 1984 (sur une idée de Michèle Castellengo)

7 la construction du son dune guitare achieving the sound of a guitar vs brassing lexpérience de Dominique Douau et Daniel Friederich doctobre 1982 à février 1984, LAM à la guitare J.C. Radier

8 2 lORIGINALITÉ DU TRAVAIL DE D. DOUAU mettre en relation le corpus des mesures physiques faites sur les Link a physical measurement corpus éprouvettes de bois des tables de guitares (de D. F) avec le corpus des ressentis perceptifs tel que le luthier with a percept corpus as D. Friederich talk of them Daniel Friederich les verbalise mesures : des modules de Young longitudinaux et radiaux de la masse volumique des amortissements de la densité du bois dhiver et de printemps de la taille des cellules du bois etc.

9 verbalisations : de Daniel Friederich au cours de laudition de 9 guitares différentes jouées par Rafaél Andia

10 suite du cahier de laboratoire de D. Douau

11 lANALYSE FACTORIELLE DES DONNÉES PHYSIQUES (des 25 éprouvettes) PERMET DORGANISER LES BOIS SELON PLUSIEURS AXES Multidimentionnal scaling analysis allow to organize wood samples on different axis a)séparation nette entre les épicéa et les western red cedar, ce qui correspond bien à deux typologies sonores bien connues des luthiers clear split between « spruce » and « western red cedar » b) les éprouvettes dont les données physiques sont proches catégorisent des guitares aux propriétés sonores proches wood sample which physical data are close categorize guitar with close sound Mais lanalyse factorielle des données ne dit RIEN sur ce que représentent les deux axes du point de vu perceptif ! BUT MULTIDIMENTIONNAL ANALYSIS SAY NOTHING ON WHAT REPRESENT AXIS FROM THE PERCEPTIVE POINT OF VIEW !

12 Il faut donc choisir « arbitrairement » ce que représente les deux axes WE MUST THEN CHOOSE arbitrarly WHAT ARE THIS AXIS en effectuant une réduction drastique des données verbales BY REDUCING DRASTICLY VERBAL DATA Nous avons choisi de projeter, WE HAVE CHOOSEN THE FIRST AXIS ON THE LOUDNESS (strong/weak) and THE SECOND AXIS ON THE TIMBRE (bright/dull)

13

14 brillant doux faible fort

15 POUR VÉRIFIER LA PERTINENCE DE CE MODÈLE : To verify the relevance of our model Il faut alors tracer le chemin réciproque, du percept au matériau, qui, se fixant pour cible un point clair-fort dans le plan perceptif, soit obtenu avec une guitare dont le matériau de la table dharmonie ne soit pas du bois mais un matériau artificiel présentant les paramètres physiques ad hoc. We need to draw the reciprocal path from perception to material, ie. Fix a target bright/strong and built a guitar with an artificial material which matches the mechanical data of a reference wood Cest aussi la manière de vérifier la pertinence de nos choix sur le « sens » des axes. It is a manner to test the relevance of our choise Cela signifie que le luthier est capable, toutes choses égales par ailleurs, de reproduire un résultat sonore à partir de matériaux Identiques. That means luthiers are able to reproduce, more or less, same sound with same woods

16 RÉALISATION DU PREMIER LUTH EN FIBRES DE CARBONE Our first carbon fibers lute Bernard Ponsot (laboratoire ARMINES de lécole des Ponts&Chausées) conçoit et réalise la premier composite hybride bois-carbone -reproduction des modules de Young longitudinal et radial -la technique ne permettant pas de reproduire la masse volumique, cest la masse équivalente de la table dharmonie qui est atteinte -la signature damortissement nest pas prise en compte Charles Besnainou (LAM) construit deux luths, lun en bois, lautre avec ce matériau composite -le résultat est suffisament éloquent pour que Daniel Friederich décide de construire sa propre guitare en fibre de carbone. Daniel Friederich accepted to built a guitar with this composite material le CNRS dépose un brevet, le LAM reçoit le soutien de lANVAR

17 PREMIERS SUCCÈS, FIRST SUCCES 1) les mesures simples et efficaces que D. Friederich effectue sur le composite sont conforme au bois de référence Simple measurement shows that composite is close to reference 2) le résultat sonore est conforme à la cible attendue clair-fort Sound is as expected bright/strong 3) les musiciens confirment cette appréciation Musicians confirm MAIS PREMIÈRE DOUCHE FROIDE BUT FIRST COLD SHOWER LES MUSICIENS ESTIMENT QUE BIEN QUE LE SON SOIT clair-fort, homogène, facile démission Even though musicians feel the instrument bright/strong, homgeneous, easy playable LINSTRUMENT EST ENNUYEUX ! The instrument is BORRING !

18 COMMENT INTERPRÉTER CE JUGEMENT ? How can we understand this jugdment ? 1)est-ce un déficit sur la connaissance des paramètres physiques des bois ? is-it a lack on the mechanical parameter of wood ? 2)est-ce un déficit du savoir-faire du luthier ? is-it a lack in the luthier know-how ? 3) que recouvre la caractérisation : ENNUYEUX ? what means BORRING ?

19 LA QUÊTE VERS LE GRAAL DE LA QUALITÉ SONORE mieux adapter les paramètres physiques de la masse volumique et de la signature damortissement en fonction de la fréquence du matériaux composite après quantité dessais et derreurs, une nouvelle formulation dun composite utilisant une âme en mousse de polyméthacrylimide est obtenue qui est très proche de notre bois de référence même si les qualités sonores des instruments sest améliorée, un panel de luths, guitares, harpes, violons, altos, violoncelles, contrebasses et clavecin, les musiciens maintiennent le jugement : ENNUYEUX !

20 QUE VEUT DIRE ENNUYEUX ? Q :What means borring ? le son est toujours le même ! A :The sound is always the same ! même lorsque les conditions dattaques changent ? Q :Even the attacks are different ? oui A :yes pourtant le spectre change, donc le son ? Q :but the spectrum change with different attacks ? oui, mais cela nest pas fondamental. ce qui est important cest la vie du son, cest-à-dire comment il évolue au cours du temps A :yes, but it is not fondamental, what is important is the life of sound, its evolution during time.

21 HISTOIRE DUN ACHARNEMENT ( ) plus de 50 prototypes dinstruments variés ont étaient construits pour tester des variations de modules de Young, des inhomogénéité de densité, des architectures et des barrages différents... More than 50 composite prototypes between … and the same word BORRING, BORRING, BORRING MÊMES COMMENTAIRES ! PUIS... LE HASARD (?) la guitare électrique au secours du son acoustique The electric guitar microphone save acoustic sound mémoire de master de Emmanuel Serié et Christophe Combet Etude des micros de guitare électrique

22 LE « GRAIN » DU MICRO DE GUITARE ELECTRIQUE CEST SA NON-LINÉARITÉ ! le champ magnétique inhomogène dans lequel la corde vibre induit un enrichissement du spectre qui varie avec lamplitude de vibration

23 Entrée piano forte Sortie piano forte déplacement de la corde String displacement signal électrique Electric signal microphone linéaire : piano non-linéaire : forte microphone linéaire : piano non-linéaire : forte fOfO f0f0 2f 0 3f 0 4f 0 Dans la nuance piano le spectre de sortie est le même qu en entr é e Tandis que pour la nuance forte, le spectre de sortie est enrichi, à cause de la non-linéarité, de composantes multiples de f 0 distorsion de forme A linear device bring no distorsion, whereas a non linear device brings harmonic enrichment

24 Extinctions… évolution spectrale au cours du temps Luth en boisLuth en composite Bien que le luth en composite présente une durée dextinction plus grande que celle du luth en bois, il est perçu comme ayant un moindre « sustain » ! Even though the composite lute has a time decay Longer than the wooden one, it is perceived as a less « sustain » !

25 MAIS BIEN SUR ! CEST SIMPLE, IL FALLAIT Y PENSER OF COURSE ! IT IS MERELY SIMPLE ! dans un système Masse-Ressort-Amortisseur les éléments non-linéaires peuvent être la raideur et/ou lamortissement In a Mass-Spring-Damper the only elements which could be non-linear are the damper or the stiffness. donc, deux luths sont construits avec lun une formulation composite de troisième génération intégrant une couche viscoélastique et lautre qui utilise le composite de seconde génération avec une architecture de barrages à raideur non-linéaire (barres courbes et sygmo ï des) Consequencely, we introduced a VISCOELACTIC layer in our composite, as a NL-damper, OR a brassing architecture with NL-stiffness (curved or sygmo ï dal brasses) … LE COMMENTAIRE DES MUSICIENS cela commence à devenir plus intéressant Then musicians said : « it becames better… » And we said : (ouf!)

26 Typologie des barrages Modifier la répartition des modes - en fréquence - en énergie Mais aussi

27 la boucle doptimisation une méthodologie générale pour à lintersection entre le monde perceptif et le monde physique The optimisation loop A general method to trait Problems at the intersection Between perceived word And Physical world


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