Flute-like musical instruments: analysis of transitions between regimes

Instruments de la famille des flûtes : analyse des transitions entre régimes

Soizic Terrien (1)

1 LMA - Laboratoire de Mécanique et d'Acoustique [Marseille]

Various studies have highlighted the diversity of regimes in flute-like instruments: static, periodic or non periodic regimes. However, some aspects of their dynamics remain poorly understood. Both for flute players and makers, transitions between regimes are particularly important: on the one hand, they correspond to a change of the note played, and on the other hand, production of a given regime is determined by parameters related to making and to playing of the instrument. In this document, we are interested in caracteristics of regime change in flute-like instruments, in relation with making and playing issues. Different approches are considered. First, experimental methods, with measurement on both musician and an artificial mouth. On the other hand, a physical model of the instrument - a system of delay differential equations of neutral type - is studied, through time-domain integration, and using orthogonal collocation coupled to numerical continuation. This last approach provides access to bifurcation diagrams. Considering results of these different methods, it becomes possible to better understand different experimental phenomena, such as regime change and associated hysteresis, or production mechanisms of non periodic regimes. Influence of different parameters is further studied : the crucial importance of the channel geometry in recorders is highlighted, and the influence of the mouth pressure dynamics on regime change thresholds is analysed.

La diversité des régimes des instruments de la famille des flûtes a été mise en évidence à de nombreuses reprises : régimes statiques, périodiques, ou non périodiques. Cependant, de nombreux aspects de la dynamique de ces instruments demeurent mal compris. Pour les musiciens comme pour les facteurs d'instruments, les transitions entre régimes revêtent une importance particulière : d'une part elles correspondent à des changements de notes, et d'autre part la production d'un régime donné est conditionnée par les paramètres de facture (liés à la fabrication de l'instrument), et de contrôle (ajustés en permanence par l'instrumentiste). On s'attache dans ce document à caractériser les transitions entre régimes dans les flûtes, en lien avec des problématiques de facture et de jeu. Différentes approches sont mises en place. Des approches expérimentales d'une part, avec des mesures sur musicien et sur bouche artificielle. Par ailleurs, un modèle physique de l'instrument - un système dynamique à retard de type neutre - est étudié, par intégration temporelle d'une part, mais également par collocation orthogonale et continuation, donnant ainsi accès aux diagrammes de bifurcations. Croiser les résultats de ces différentes approches permet de mieux appréhender différents phénomènes : hystérésis associée aux changements de régime, ou mécanisme d'apparition des régimes non périodiques. L'influence de paramètres de facture et de contrôle est également étudiée : le rôle majeur de la géométrie interne du canal des flûtes à bec est mis en évidence, et l'influence de la dynamique de la pression dans la bouche du musicien sur les seuils de changement de régimes est caractérisée.

Mots clés: musical acoustics; Flute-like instruments; regime change; Physical Modeling; Neutral delay differential equations; Bifurcation diagrams

Mots clés: acoustique musicale; flûtes; changement de régime; modèle physique; équations différentielles à retard; système neutre; diagrammes de bifurcation

Domaines: Acoustique [physics.class-ph]

Soizic Terrien. Instruments de la famille des flûtes : analyse des transitions entre régimes. Acoustique [physics.class-ph]. Aix-Marseille Université, 2014. Français. ⟨NNT : ⟩. ⟨tel-01142359⟩