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Comment la forme du pavillon et de la branche d'embouchure
affectent les qualités musicales d'un instrument [Quand on écoute un haut-parleur de haut de gamme, on en attend une reproduction fidèle d'un CD : on n'accepte pas de "résonance" ni de coloration du son. Les meilleurs haut-parleurs ont une large bande passante et sont aussi conçus pour répondre instantanément aux brusques variations du son - c'est à dire aux sons percussifs. C'est leur comportement en régime transitoire.] Mais ce n'est pas ainsi que fonctionne un cuivre. Il doit avoir des résonances pour choisir certaines fréquences correspondant aux notes de la gamme, et le régime transitoire ne se produit qu'au début et à la fin de chaque note. Par ailleurs, ces résonances sont celles de l'air dans le tube et ne sont pas nécessairement des harmoniques à proprement parler puisque leur rapport peut être modifié par des changements subtils de la forme de cône. Les résonances commencent à se produire quand le cône (angle) du mégaphone ou du haut-parleur est graduellement rendu plus étroit ; finalement, quand on approche de la forme de la trompette ou du bugle, on arrive à un cône qui a les résonances familières à tous les joueurs de cuivres. Pour le démontrer, j'ai construit une fois un ensemble des cônes en laiton de différents angles, mais accordés à la même hauteur. Avec le plus large, il était presque impossible de maintenir une résonance (note), mais c'était beaucoup plus facile avec les formes moyennes et étroites. A l'autre extrémité, avec une forme faiblement conique (presque un tube cylindrique), il était possible de jouer aussi bien les résonances d'un instrument conique que celles d'un instrument cylindrique comme la Clarinette (en 1/12èmes) - mais c'est une autre histoire ! L'expérience avec de nombreux clients professionnels montre que si on lui donne le choix entre des branches d'embouchure et des pavillons larges et étroits, l'instrumentiste trouve les formes étroites plus faciles à jouer que les larges. C'est contraire à l'idée logique qu'un tube plus large permet à plus d'air de passer à travers et devrait donc être plus facile. Pour une explication correcte, il faut revenir aux principes de base : Quand un instrument joue un La 440Hz, les lèvres de l'instrumentiste vibrent, s'ouvrent et se ferment, 440 fois par seconde. Nous le constatons en prenant des photographies à grande vitesse à travers une embouchure en plastique transparent. Imaginez vos lèvres entrain de s'ouvrir et se fermer dans un mouvement lent. Quand les lèvres sont ouvertes, une impulsion d'air est envoyée dans l'instrument et fait se propager une onde longitudinale (1) vers l'extrémité du tube à la vitesse du son (1200 km/h), jusqu'au pavillon où la plus grande partie (2) est renvoyée dans l'instrument pour créer et maintenir une résonance. Un peu de l'énergie est émise hors du pavillon et constitue le son que nous entendons. (une analogie optique est le laser à gaz He-Ne). La discussion ci-dessus a montré comment un cône large, comme un mégaphone ou un haut-parleur, ne reflète pas l'onde sonore, donc ne produit pas ou peu de résonance, toute l'onde étant émise. Mais quand la forme de cône devient plus étroite, il y a augmentation de la force de l'onde réfléchie et par conséquent de la résonance de l'air. Il s'ensuit donc que plus le pavillon est étroit, plus la résonance est forte, facilitant le remplacement par l'instrumentiste de l'énergie perdue. Réciproquement, avec un pavillon plus large, il y a plus d'énergie émise vers l'extérieur par le pavillon et moins d'énergie réfléchie, ce qui demande plus d'effort à l'instrumentiste pour la remplacer. Dans les deux formes extrêmes de pavillon de trompette, il faut s'attendre à une diminution de rendement acoustique de l'instrument, soit par la restriction (trop étroit) soit par la fatigue (trop large) et il existerait donc une taille optimale de pavillon quelque part dans l'intervalle. Notre étude de l'analogie optique - le laser - a prouvé son utilité ; là où le pavillon et la branche d'embouchure sont représentés par les miroirs qui reflètent et transmettent partiellement l'énergie lumineuse. Un laser a une quantité considérable d'énergie interne - seulement 0, 01% en sort par les miroirs sous forme de faisceau lumineux intense. La puissance du faisceau lumineux ou du son de la trompette émis peut être représentée comme ci-dessous, avec un maximum à la réflectivité optimale du miroir ou du pavillon :
L'onde renvoyée dans l'instrument, rejoint les lèvres quand
elles sont ouvertes pour la deuxième fois (3) et est renforcée par
l'impulsion d'énergie suivante des lèvres. D'une manière semblable
au pavillon, la forme de la branche d'embouchure est importante
pour déterminer quelle quantité d'onde est renvoyée de nouveau
dans l'instrument et quelle quantité est transmise à travers les
lèvres. On
choisit souvent une branche d'embouchure étroite pour rendre un instrument
plus sensible parce qu'elle renverra plus d'énergie dans la perce. Et
d'une manière semblable au pavillon, comme une branche d'embouchure
diminuerait le rendement d'un instrument en étant trop étroite ou trop
large, il doit y avoir un diamètre optimal quelque part dans
l'intervalle.
Produire les notes Notes Quelques
articles scientifiques du Dr. Richard A. Smith traduits en français
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