Son musical)

Les cuivresLicence 2 (LP 212

Universite Pierre & Marie Curie

Richard Wilson

(richard.wilson@aero.jussieu.fr)

May 30, 2006

() Les cuivres May 30, 2006 1 / 42

Sommaire

1 Introduction

2 Resonateurs acoustiques

3 La diversite des cuivres

4 Principes

() Les cuivres May 30, 2006 2 / 42

Les cuivres ?

Definition

A partir du materiau (alliage utilisant du cuivre)? et les saxophones ?

A partir du materiau (alliage utilisant du cuivre) ?

et les saxophones ?

A partir de la facon dont ils sont joues : la colonne d’air est exciteepar les levres du musicien.

Les cuivres sont constituees :

I Resonateur acoustique : tube cylindrique et/ou conique + pavillon,I Embouchure : Couplage excitateur-resonateur.

Pas de trous lateraux : une seule ouverture (pavillon).

() Les cuivres May 30, 2006 3 / 42

Les cuivres ?

Definition

A partir du materiau (alliage utilisant du cuivre) ? et les saxophones ?

A partir de la facon dont ils sont joues : la colonne d’air est exciteepar les levres du musicien.

Les cuivres sont constituees :

I Resonateur acoustique : tube cylindrique et/ou conique + pavillon,I Embouchure : Couplage excitateur-resonateur.

Pas de trous lateraux : une seule ouverture (pavillon).

() Les cuivres May 30, 2006 3 / 42

Les cuivres ?

Definition

A partir du materiau (alliage utilisant du cuivre) ? et les saxophones ?

A partir de la facon dont ils sont joues : la colonne d’air est exciteepar les levres du musicien.

Les cuivres sont constituees :

I Resonateur acoustique : tube cylindrique et/ou conique + pavillon,I Embouchure : Couplage excitateur-resonateur.

Pas de trous lateraux : une seule ouverture (pavillon).

() Les cuivres May 30, 2006 3 / 42

Les cuivres ?

Definition

A partir du materiau (alliage utilisant du cuivre) ? et les saxophones ?

A partir de la facon dont ils sont joues : la colonne d’air est exciteepar les levres du musicien.

Les cuivres sont constituees :

I Resonateur acoustique : tube cylindrique et/ou conique + pavillon,I Embouchure : Couplage excitateur-resonateur.

Pas de trous lateraux : une seule ouverture (pavillon).

() Les cuivres May 30, 2006 3 / 42

Les cuivres ?

Definition

A partir du materiau (alliage utilisant du cuivre) ? et les saxophones ?

A partir de la facon dont ils sont joues : la colonne d’air est exciteepar les levres du musicien.

Les cuivres sont constituees :I Resonateur acoustique : tube cylindrique et/ou conique + pavillon,

I Embouchure : Couplage excitateur-resonateur.

Pas de trous lateraux : une seule ouverture (pavillon).

() Les cuivres May 30, 2006 3 / 42

Les cuivres ?

Definition

A partir du materiau (alliage utilisant du cuivre) ? et les saxophones ?

A partir de la facon dont ils sont joues : la colonne d’air est exciteepar les levres du musicien.

Les cuivres sont constituees :I Resonateur acoustique : tube cylindrique et/ou conique + pavillon,I Embouchure : Couplage excitateur-resonateur.

Pas de trous lateraux : une seule ouverture (pavillon).

() Les cuivres May 30, 2006 3 / 42

Les cuivres ?

Definition

A partir du materiau (alliage utilisant du cuivre) ? et les saxophones ?

A partir de la facon dont ils sont joues : la colonne d’air est exciteepar les levres du musicien.

Les cuivres sont constituees :I Resonateur acoustique : tube cylindrique et/ou conique + pavillon,I Embouchure : Couplage excitateur-resonateur.

Pas de trous lateraux : une seule ouverture (pavillon).

() Les cuivres May 30, 2006 3 / 42

Instruments a embouchures

Un peu d’histoire...

Les cuivres modernes ont en commun le mode de production du son :excitation directement par les levres (buzz).

C’est une longue histoire..,

I tiges creuses vegetales (didjeridoo),I cornes animales (trompes),I conques, coquillages.

() Les cuivres May 30, 2006 4 / 42

Instruments a embouchures

Un peu d’histoire...

Les cuivres modernes ont en commun le mode de production du son :excitation directement par les levres (buzz).

C’est une longue histoire..,

I tiges creuses vegetales (didjeridoo),I cornes animales (trompes),I conques, coquillages.

() Les cuivres May 30, 2006 4 / 42

Instruments a embouchures

Un peu d’histoire...

Les cuivres modernes ont en commun le mode de production du son :excitation directement par les levres (buzz).

C’est une longue histoire..,I tiges creuses vegetales (didjeridoo),

I cornes animales (trompes),I conques, coquillages.

() Les cuivres May 30, 2006 4 / 42

Instruments a embouchures

Un peu d’histoire...

Les cuivres modernes ont en commun le mode de production du son :excitation directement par les levres (buzz).

C’est une longue histoire..,I tiges creuses vegetales (didjeridoo),I cornes animales (trompes),

I conques, coquillages.

() Les cuivres May 30, 2006 4 / 42

Instruments a embouchures

Un peu d’histoire...

Les cuivres modernes ont en commun le mode de production du son :excitation directement par les levres (buzz).

C’est une longue histoire..,I tiges creuses vegetales (didjeridoo),I cornes animales (trompes),I conques, coquillages.

() Les cuivres May 30, 2006 4 / 42

L’Oliphant

() Les cuivres May 30, 2006 5 / 42

L’Oliphant

() Les cuivres May 30, 2006 6 / 42

L’Oliphant

() Les cuivres May 30, 2006 7 / 42

La chanson de Roland

Roland met Oliphant a ses levres. Il sonne bien, de toutes ses forces.Hautes sont les montagnes et longue la voix du cor. Tout la bas, del’autre cote du col, on entend le chant du cor.

Devant sa grande armee, Charles l’entend et tous ses chevaliersl’entendent aussi...

Roland sonne encore. Il sonne si fort que quelque chose se brise enlui. Il a la bouche sanglante. Sa tempe s’est rompue. Il sonneOliphant avec grande douleur.

() Les cuivres May 30, 2006 8 / 42

Conque

() Les cuivres May 30, 2006 9 / 42

Conque

() Les cuivres May 30, 2006 10 / 42

didjeridoo

() Les cuivres May 30, 2006 11 / 42

didjeridoo

() Les cuivres May 30, 2006 12 / 42

didjeridoo

Frequences resonnantes : cylindre

fn = (2n + 1)c

4L

Ici, L = 130 cm.

f0 = c4L = 65 Hz,

f1 = 3× 65 = 195 Hz,f2 = 5× 65 = 325 Hz· · ·

Seules sonnent (resonnent) les harmoniques impaires.

() Les cuivres May 30, 2006 13 / 42

didjeridoo

Frequences resonnantes : cylindre

fn = (2n + 1)c

4L

Ici, L = 130 cm.f0 = c

4L = 65 Hz,f1 = 3× 65 = 195 Hz,f2 = 5× 65 = 325 Hz· · ·

Seules sonnent (resonnent) les harmoniques impaires.

() Les cuivres May 30, 2006 13 / 42

didjeridoo

Frequences resonnantes : cylindre

fn = (2n + 1)c

4L

Ici, L = 130 cm.f0 = c

4L = 65 Hz,f1 = 3× 65 = 195 Hz,f2 = 5× 65 = 325 Hz· · ·

Seules sonnent (resonnent) les harmoniques impaires.

() Les cuivres May 30, 2006 13 / 42

Trompette de Jericho

() Les cuivres May 30, 2006 14 / 42

Trompette de Jericho

Frequences resonnantes (cylindre + pavillon)

fn ≈ (n + 2)c

4L

Avec L = 110 cm.

f0 = c4L = 77 Hz 0, 63

f1 = 229 Hz 1, 87f2 = 366 Hz 2, 99f3 = 490 Hz 4f4 = 619 Hz 5, 06. . .

Les harmoniques paires sonnent (resonnent) cette fois =⇒ contenuharmonique plus riche.

() Les cuivres May 30, 2006 15 / 42

Trompette de Jericho

Frequences resonnantes (cylindre + pavillon)

fn ≈ (n + 2)c

4L

Avec L = 110 cm.

f0 = c4L = 77 Hz 0, 63

f1 = 229 Hz 1, 87f2 = 366 Hz 2, 99f3 = 490 Hz 4f4 = 619 Hz 5, 06. . .

Les harmoniques paires sonnent (resonnent) cette fois =⇒ contenuharmonique plus riche.

() Les cuivres May 30, 2006 15 / 42

Trompette de Jericho

Frequences resonnantes (cylindre + pavillon)

fn ≈ (n + 2)c

4L

Avec L = 110 cm.

f0 = c4L = 77 Hz 0, 63

f1 = 229 Hz 1, 87f2 = 366 Hz 2, 99f3 = 490 Hz 4f4 = 619 Hz 5, 06. . .

Les harmoniques paires sonnent (resonnent) cette fois =⇒ contenuharmonique plus riche.

() Les cuivres May 30, 2006 15 / 42

Impedance acoustique

() Les cuivres May 30, 2006 16 / 42

Resonateur acoustique conique

Cone tronque

Z (ω) ∝ 11

tan(kl) + frac1kx

l longueur du cone, x troncature.

() Les cuivres May 30, 2006 17 / 42

Les instruments

Suivant les perces

Dominante conique : le bugle, le tuba

dominante cylindrique : trompette, trombone

hybride : cor, cornet.

() Les cuivres May 30, 2006 18 / 42

Les instruments

Suivant les perces

Dominante conique : le bugle, le tuba

dominante cylindrique : trompette, trombone

hybride : cor, cornet.

() Les cuivres May 30, 2006 18 / 42

Les instruments

Suivant les perces

Dominante conique : le bugle, le tuba

dominante cylindrique : trompette, trombone

hybride : cor, cornet.

() Les cuivres May 30, 2006 18 / 42

Trompette

() Les cuivres May 30, 2006 19 / 42

Bugle

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Trombone

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Trombone

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Le cor (french horn)

() Les cuivres May 30, 2006 23 / 42

Tuba

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The True Heavy Metal Music

() Les cuivres May 30, 2006 25 / 42

The True Heavy Metal Music

() Les cuivres May 30, 2006 26 / 42

The True Heavy Metal Music

() Les cuivres May 30, 2006 27 / 42

Le principe

Modele simplifie

Systeme boucle a deux elements (comme pour les bois)

I Le systeme excitateur (la source acoustique) localise au niveau deslevres du musicien,

I Le resonnateur (l’instrument lui meme), guide d’onde acoustiquefortement resonnant.

La geometrie interne (la perce) de l’ensemble cuivre embouchure estla caracteristique essentielle de l’instrument quant a soncomportement acoustique.

() Les cuivres May 30, 2006 28 / 42

Le principe

Modele simplifie

Systeme boucle a deux elements (comme pour les bois)I Le systeme excitateur (la source acoustique) localise au niveau des

levres du musicien,

I Le resonnateur (l’instrument lui meme), guide d’onde acoustiquefortement resonnant.

La geometrie interne (la perce) de l’ensemble cuivre embouchure estla caracteristique essentielle de l’instrument quant a soncomportement acoustique.

() Les cuivres May 30, 2006 28 / 42

Le principe

Modele simplifie

Systeme boucle a deux elements (comme pour les bois)I Le systeme excitateur (la source acoustique) localise au niveau des

levres du musicien,I Le resonnateur (l’instrument lui meme), guide d’onde acoustique

fortement resonnant.

La geometrie interne (la perce) de l’ensemble cuivre embouchure estla caracteristique essentielle de l’instrument quant a soncomportement acoustique.

() Les cuivres May 30, 2006 28 / 42

Le principe

Modele simplifie

Systeme boucle a deux elements (comme pour les bois)I Le systeme excitateur (la source acoustique) localise au niveau des

levres du musicien,I Le resonnateur (l’instrument lui meme), guide d’onde acoustique

fortement resonnant.

La geometrie interne (la perce) de l’ensemble cuivre embouchure estla caracteristique essentielle de l’instrument quant a soncomportement acoustique.

() Les cuivres May 30, 2006 28 / 42

Le principe

Ocsillateurs couples

En premiere approximation, le systeme musicien-instrument estassimile a deux oscillateurs couples :

I un oscillateur mecanique (une resonance extraite de la reponsemecanique)

I et un oscillateur acoustique (une resonance acoustique extraite del’impedance d’entree du resonnateur).

() Les cuivres May 30, 2006 29 / 42

Impedance acoustique

Mesure

On applique a l’entree de l’instrument un debit d’air periodique U(t),(U = vS) ou v est la vitesse acoustique et S la section.

On mesure la pression acoustique Pa dans l’instrument.

() Les cuivres May 30, 2006 30 / 42

Impedance acoustique

Mesure

On applique a l’entree de l’instrument un debit d’air periodique U(t),(U = vS) ou v est la vitesse acoustique et S la section.

On mesure la pression acoustique Pa dans l’instrument.

() Les cuivres May 30, 2006 30 / 42

Impedance acoustique

Mesure

On applique a l’entree de l’instrument un debit d’air periodique U(t),(U = vS) ou v est la vitesse acoustique et S la section.

On mesure la pression acoustique Pa dans l’instrument.

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Impedance acoustique

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Impedance acoustique

Frequence resonnantes

L’impedance acoustique est fonction de la frequence d’excitation.

Za =Pa

v=

Pa

U/S

() Les cuivres May 30, 2006 32 / 42

Impedance acoustique

Frequence resonnantes

L’impedance acoustique est fonction de la frequence d’excitation.

Za =Pa

v=

Pa

U/S

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Impedance acoustique

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Impedance acoustique

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Impedance acoustique

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Impedance acoustique

() Les cuivres May 30, 2006 36 / 42

L’embouchure

L’embouchure

Piece independante de l’instrument,

Adaptation d’impedance entre les levres et l’instrument “resonnant”,

generalement constitue de deux cones, successifs.

() Les cuivres May 30, 2006 37 / 42

L’embouchure

L’embouchure

Piece independante de l’instrument,

Adaptation d’impedance entre les levres et l’instrument “resonnant”,

generalement constitue de deux cones, successifs.

() Les cuivres May 30, 2006 37 / 42

L’embouchure

L’embouchure

Piece independante de l’instrument,

Adaptation d’impedance entre les levres et l’instrument “resonnant”,

generalement constitue de deux cones, successifs.

() Les cuivres May 30, 2006 37 / 42

L’embouchure

L’embouchure

Quasi impossible pour l’instrumentiste d’exciter la frequence excate,

Il y a un effet retroactif : le debit d’air de l’onde reflechie tend a fairevibrer les levres de l’instrumentiste a la frequence de resonnance.

() Les cuivres May 30, 2006 38 / 42

L’embouchure

L’embouchure

Quasi impossible pour l’instrumentiste d’exciter la frequence excate,

Il y a un effet retroactif : le debit d’air de l’onde reflechie tend a fairevibrer les levres de l’instrumentiste a la frequence de resonnance.

() Les cuivres May 30, 2006 38 / 42

La perce

Types de perce

Une longue partie cylindrique, sur laquelle sont branchees lesderivations.

une partie conique,

une partie plus evasee, le pavillon (reflecteur).

() Les cuivres May 30, 2006 39 / 42

La perce

Types de perce

Une longue partie cylindrique, sur laquelle sont branchees lesderivations.

une partie conique,

une partie plus evasee, le pavillon (reflecteur).

() Les cuivres May 30, 2006 39 / 42

La perce

Types de perce

Une longue partie cylindrique, sur laquelle sont branchees lesderivations.

une partie conique,

une partie plus evasee, le pavillon (reflecteur).

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Les notes

Partiels

Pour un doigte detrompette, ou uneposition de coulisse detrombone donnee, lemusicien obtient uneserie de notes (lespartiels) se rapprochantd’une serie harmonique

Par exemple la serieharmonique basee surun si bemol.

A chaque longueur detube est associees unesuite de moderesonnant.

() Les cuivres May 30, 2006 40 / 42

Les notes

Partiels

Pour un doigte detrompette, ou uneposition de coulisse detrombone donnee, lemusicien obtient uneserie de notes (lespartiels) se rapprochantd’une serie harmonique

Par exemple la serieharmonique basee surun si bemol.

A chaque longueur detube est associees unesuite de moderesonnant.

() Les cuivres May 30, 2006 40 / 42

Les notes

Partiels

Pour un doigte detrompette, ou uneposition de coulisse detrombone donnee, lemusicien obtient uneserie de notes (lespartiels) se rapprochantd’une serie harmonique

Par exemple la serieharmonique basee surun si bemol.

A chaque longueur detube est associees unesuite de moderesonnant.

() Les cuivres May 30, 2006 40 / 42

Les notes

Partiels

La tessiture complete est obtenue grace a des mecanismes permettantde faire varier la longueur du tube : piston ou coulisse.

Avec trois pistons, le trompettiste (tubiste, corniste) possede huitdoigtes, permettant a l’instrumentiste de couvrir l’intervalle.

Pour le trombone, la variation de longueur est continue.

() Les cuivres May 30, 2006 41 / 42

Les notes

Partiels

La tessiture complete est obtenue grace a des mecanismes permettantde faire varier la longueur du tube : piston ou coulisse.

Avec trois pistons, le trompettiste (tubiste, corniste) possede huitdoigtes, permettant a l’instrumentiste de couvrir l’intervalle.

Pour le trombone, la variation de longueur est continue.

() Les cuivres May 30, 2006 41 / 42

Les notes

Partiels

La tessiture complete est obtenue grace a des mecanismes permettantde faire varier la longueur du tube : piston ou coulisse.

Avec trois pistons, le trompettiste (tubiste, corniste) possede huitdoigtes, permettant a l’instrumentiste de couvrir l’intervalle.

Pour le trombone, la variation de longueur est continue.

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Comparatifs

Trompette Cor Trombone Tuba

Fondamentale Sib3 Fa2 Sib2 Sib1

Longueur (cm) 140 375 275 536

Diam. Pavillon (cm) 11 32 18 35−60

() Les cuivres May 30, 2006 42 / 42