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Une étude rapide des vibrations du pavillon

THOMAS R. MOORE
ITG Journal / Octobre 2001

Il semble y avoir beaucoup de discussions dans la communauté des trompettistes au sujet des vibrations du pavillon. On a souvent entendu des fabricants d'instrument discuter des effets des contraintes dans le métal ou de la différence de son entre "un pavillon léger" et "un pavillon lourd." Il n'est également pas rare de voir quelqu'un qui essaye une nouvelle trompette donner une chiquenaude au pavillon avec un doigt et écouter comment il sonne. Je me suis souvent demandé quel effet les vibrations de pavillon ont exactement sur le son d'une trompette, et je n'ai jamais trouvé de réponse entièrement satisfaisante.

Il n'y a aucun doute que la conception du pavillon a un effet significatif sur le son de la trompette. Cependant, il est surprenant pour beaucoup de gens que le lien entre les vibrations du pavillon et le son produit par l'instrument n'est pas bien établi. Après une recherche complète dans la littérature, je n’ai pu trouver aucune preuve concluante que les vibrations de pavillon affectent réellement le son d'une trompette ou de n'importe quel autre cuivre.
Malheureusement, si on veut vraiment étudier les effets des vibrations du pavillon sur le son de la trompette, on dois ignorer presque tout qui a été écrit par les artistes, les concepteurs d'instrument et les experts en réparation d'instruments. Alors que ces personnes sont très bien informées, pratiquement tout qu'elles disent est basé sur leur opinion personnelle. Leur avis est basé sur une expérience significative, et on peut rarement discuter leurs résultats ; cependant, en l'absence de preuve solide, l'attribution de tout changement du son à un processus physique spécifique est non garantie. Il n'est pas dans mon intention de dévaluer l'observation artistique. Je veux simplement préciser qu'il est imprudent d'assigner une cause à un effet sans une quantité considérable de recherches, et dans le cas présent, je ne peux trouver aucune preuve que les investigations nécessaires ont été effectuées.

Quand on élimine de la littérature les opinions et que l’on s’en tient aux faits, la liste des références disponibles sur les effets des vibrations du pavillon se réduit à environ une demi-douzaine, et elles ne sont nullement concluantes. L'impression générale est que les scientifiques croient que les effets des vibrations de pavillon sur le son des cuivres sont quelque part entre faibles et inexistants. C'est une conclusion en désaccord avec l'expérience de presque tout joueur de cuivres.

Je suis personnellement très intéressé par cette discussion, mais je crois qu'avant que nous puissions vraiment comprendre les effets des vibrations du pavillon sur le son de la trompette, il est important de comprendre simplement comment les pavillons vibrent.

C'est un fait intéressant et sous estimé que toutes les structures vibrantes ont un ensemble de modèles vibratoires fondamentaux. Ces modèles fondamentaux s'appellent les modes fondamentaux de la structure, et tous les modes possibles de vibration peuvent être construits en ajoutant ces modes spécifiques ensemble. Chaque mode individuel se produit à une seule fréquence spécifique (hauteur de son), et la fréquence requise pour créer chaque mode est unique à chaque structure.

J'ai passé l'année dernière, avec l'aide de mes étudiants, à regarder les vibrations de plusieurs pavillons de trompette différents. Nous avons catalogué les modes fondamentaux de pavillons allant d’une qualité extrêmement bas de gamme jusqu’au niveau professionnel. Pour déterminer exactement à quoi ressemblent les modes vibratoires nous utilisons une combinaison d'informatique et de laser. Ceci nous permet d'observer les vibrations des pavillons sur un écran d'ordinateur en temps réel. Pour cela nous excitons la colonne de l'air de la trompette en utilisant un petit haut-parleur fixé à l'embouchure.

Les photographies suivantes montrent les modes fondamentaux de vibration du pavillon d'une Conn Vintage 1 généreusement fournie par Gary Underwood de Underwood Music à Winter Park (Floride). Les images ont été prises face à l’ouverture du pavillon. Les zones pâles sont les endroits sur le pavillon où le métal vibre, alors que les secteurs foncés sont les endroits où le métal ne vibre pas du tout.

Les fréquences des vibrations ne correspondent à aucune note musicale spécifique. Sur l'illustration, la hauteur de son requise pour obtenir ces modes augmente de gauche à droite et de haut en bas. La plus basse est dans le coin supérieur gauche (correspondant à une hauteur de son proche d'un ut médium) et la plus haute est dans le coin inférieur droit (correspondant à un bi-contre-ut très bas).

Ces structures de vibration sont très sensibles à une hauteur de son spécifique, et disparaîtront si elles ne sont pas excitées exactement à la bonne fréquence. Puisque la hauteur de son requise pour obtenir un mode ne correspond habituellement à la hauteur de son d'aucune note de la gamme, quand on joue de la trompette, le pavillon ne vibre normalement pas dans une de ces structures simples.

Les structures que nous observons sont toutes très semblables parmi les trompettes que nous avons examinées, mais non identiques. En outre, le rapport entre le mode et la hauteur de son est unique à chaque trompette. Nous avons pu regrouper des modèles particuliers d’un même instrument, mais aussi distinguer des pavillons censés être identiques. Ceci a été réalisé avec une analyse mathématique standard de ces structures.