|
(11) | EP 0 085 001 A1 |
| (12) | DEMANDE DE BREVET EUROPEEN |
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||||
| (54) | Instrument à vent à timbre réglable |
| (57) L'instrument à vent de l'invention, à embouchure, anche simple, anche doublé, biseau
etc. comporte un dispositif (6) de perturbation latérale de la colonne d'air, susceptible
de modifier le volume d'une section donnée (S) de la colonne d'air, et constitué d'un
piston susceptible de coulisser dans un corps agencé latéralement par rapport à la
colonne d'air et débouchant dans celle-ci, l'extrémité du piston vers la colonne d'air
étant susceptible de se déplacer grâce à un assemblage fileté dans le corps et même
de dépasser hors du corps en empiétant sur la colonne d'air. |
[0001] L'invention concerne les instruments à vent, du type comportant en amont un dispositif générateur d'ondes, tel qu'embouchure de trompette, anche simple de clarinette ou saxophone, anche double de hautbois, biseau, etc., suivi en aval d'un tuyau de développement d'ondes stationnaires et portant un nom différent selon les instruments concernés.
[0002] La physique de ces instruments fait l'objet d'études permanentes d'une grande complexité, étant donné le nombre et le caractère indéfini des facteurs qui entrent en jeu dans l'établissement et la réception d'un son.
[0003] Ainsi, dans la structure des instruments de musique à embouchure tels que la trompette, les paramètres sensibles, c'est-à-dire ayant une influence sur le rapport des fréquences (justesse) et sur le spectre rayonné (timbre) sont les suivants :
1 - Longueur totale du circuit principal
2 - Longueur du pavillon
3 - Degré de conicité du pavillon
4 - Diamètre de départ du pavillon
5 - Profil de la courbe du pavillon
6 - Diamètre de la perce
7 - Rayon de courbure des potences
8 - Profil cylindrique ou conique de la potence d'accord
9 - Longueur relative des coulisses de pistons par rapport au circuit principal
10- Diamètre de départ de la branche d'embouchure
11- Longueur relative de la branche d'embouchure par rapport au circuit principal
12- Degré de conicité et profil de la branche d'embouchure
13- Volume de la cavité (poche) qui sépare la fin de la queue de l'embouchure du départ de la branche d'embouchure.
14 - Rapport du volume de la cuvette de l'embouchure à la surface du "grain" de l'embouchure
15 - Longueur du grain de l'embouchure
16- Rapport du diamètre du grain au taux de conicité du cone intérieur de l'embouchure
17 - Longueur du cone intérieur de l'embouchure
18 - Profil du cone intérieur de l'embouchure
19 - Nature du métal constituant l'instrument.
[0004] A cette liste non exhaustive de paramètres liés à la construction de l'instrument, s'ajoutent les paramètres aléatoires suivants :
20 - Pression d'air fournie par les poumons de l'exécutant
21 - Physiologie de l'exécutant et en particulier tonus et aptitude à se réoxygéner des muscles de ses lèvres
22 - Acoustique de la salle
23 - Performances du système auditif, facultés d'intégration et culture musicale de l'auditeur.
[0005] La construction d'un instrument, qui doit allier justesse et qualité de timbre, s'efforce de tirer le meilleur parti de tout ou partie de ces paramètres.
[0006] On pourra se reporter à ce sujet à l'ouvrage "Musical Acoustics" par EARLE L. KENT paru en 1977 chez DOWDEN, HUTCHINSON & ROSS, INC., STROUDSBURG, Pennsylva- nia, U.S.A., et également aux brevets des Etats-Unis n° 3.507.181 et 2.987.950.
[0007] Cependant les documents cités proposent des solutions à caractère définitif et non modulable (en dehors de la correction classique de justesse par coulisse d'accord). Or l'élément aléatoire déterminant que constitue la physiologie de l'exécutant pose un problème permanent à la facture instrumentale et il convenait de rechercher un système qui permette d'accorder l'instrument à l'instrumentiste.
[0008] Ce système doit être commode à manoeuvrer par le musicien, simple à fabriquer et donc d'un prix de revient acceptable.
[0010] Ces buts sont atteints par le fait que l'instrument est pourvu d'un dispositif de perturbation latérale de la colonne d'air, qui comporte un piston susceptible de coulisser dans un corps creux agencé latéralement par rapport à la colonne d'air et débouchant directement dans celle-ci, l'extrémité du piston tournée vers la colonne d'air étant susceptible de se déplacer dans le corps et même de dépasser hors du corps en empiétant sur la colonne d'air, et en ce qu'il est prévu des moy- ens de déplacement fin et précis du piston, moyennant quoi, le timbre de l'instrument peut être modifié sans affecter de façon perceptible la hauteur sonore de l'instrument.
[0011] L'artiste peut ainsi accorder l'impédance du résonateur que constitue l'instrument sur l'impédance que délivre le couplage lèvre-embouchure (cas de la trompette) par variation du volume de la cavité jouant un rôle dans la sélection des harmoniques. On rappelle que l'impédance est la résistance à la propagation de l'onde à l'intérieur du tube.
[0012] En d'autres termes, un tel instrument permet au musicien :
1) de choisir le timbre qui lui plait
2) de choisir en toute liberté un type d'embouchure conforme à son anatomie
3) d'adapter sa sonorité à des conditions particulières d'oeuvres musicales, d'acoustique de salle ou de jeu en plein air
4) d'obtenir avec un potentiel d'énergie donné un rendement sonore optimal.
[0013] Des variations très faibles du volume de la section de colonne d'air sur laquelle est implantée le dispositif perturbateur, induisent des changements de timb.re considérables sans toutefois altérer la justesse de façon sensible.
[0014] Afin d'assurer la souplesse et la finesse de réglage voulues, le déplacement du piston dans le corps de piston se fait avantageusement par un assemblage fileté, de préférence associé à une graduation fine de repérage, par exemple de type. "Palmer".
[0015] Le Demandeur a constaté que l'invention permet un réglage de timbre facile, en cours de jeu même, et la richesse des timbres ainsi obtenus est très grande.
[0016] La richesse sonore est d'autant plus vaste que l'implantation du dispositif perturbateur peut se faire pratiquement n'importe où sur la longueur de la colonne d'air de l'instrument avec, à chaque fois, un résùltat différent. Le. système peut, par ce moyen, affecter tout ou partie de la tessiture de l'instrument. On peut même disposer sur un même instrument plusieurs dispositifs conformes à l'invention : c'est ainsi que le montage de deux dispositifs,l'un sur le bec et l'autre sur le barillet d'une clarinette, donne une possibilité de choix pratiquement illimitée dans une palette sonore très large.
[0017] L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui va suivre, faite en référence aux dessins sur lesquels :
- la figure 1 représente une vue fragmentaire de dessus d'une trompette,en coupe partielle au niveau de l'embouchure, équipée du dispositif de réglage conforme à l'invention ;
- la figure 2 représente une section II-II de la figure 1 ;
- la figure 3 représente un autre mode de réalisation de dispositif de réglage conforme à l'invention ;
- les figures 4, 5 et 6 indiquent les emplacements préférés pour l'implantation du dispositif de réglage conforme à l'invention dans le cas d'un saxophone, d'une clarinette et d'un hautbois respectivement.
- la figure 7 est un graphique comparant le spectre sonore d'une même note pour trois réglages différents du dispositif de l'invention.
[0018] La figure 1 montre l'embouchure 1 fixée par sa queue dans le boisseau ou support d'embouchure 2, et prolongée par la branche d'embouchure 3, à laquelle fait suite de façon classique la perce cylindrique de la trompette, non représentée, se raccordant au niveau d'un coude 4 au départ du pavillon 5.
[0019] Le dispositif 6 de la perturbation latérale de la colonne d'air est implanté, dans cet exemple de ré=. alisation, au niveau de l'entretoise existant sur la plupart des trompettes pour relier le boisseau 2 au départ du pavillon 5. Cette disposition 2 est pratique mais nullement critique, d'autant que l'emplacement du dispositif influe sur les changements opérés sur le timbre : de façon générale, plus on place le dispositif en amont plus on joue sur les harmoniques élevés ; l'implantation du dispositif tient donc compte d'un choix de sonorités préférées par le facteur d'instrument.
[0020] Le dispositif 6, détaillé sur la figure 2, comporte un piston 7 muni d'une étanchéité 8, coulissant dans un corps creux 9 agencé latéralement par rapport à la colonne d'air et débouchent dans celle-ci. Le piston peut être implanté perpendiculairement à l'axe de la colonne d'air comme représenté , ou de façon plus ou moins oblique par rapport à celle-ci.
[0021] Le piston 7 coulisse dans un corps 9 et est rendu solidaire d'un manchon 10 taraudé se vissant sur un appui fileté 11 du départ de pavillon 5, coaxial au corps 9. Une bride moletée 12 permet de faire tourner le manchon 10 et de déplacer le piston 7 dans le corps 9. Les dimensions respectives des différents éléments de l'assemblage peuvent être prévues pour que non seulement le piston 7 puisse coulisser et se retirer à l'intérieur du corps 9, augmentant ainsi le volume de la section de colonne d'air affectée par le dispositif de perturbation, mais pour que l'extrémité 13 du piston puisse faire saillie à l'intérieur de la section S de la colonne d'air considérée et en diminuer le volume.
[0022] Une graduation 14 du type"Palmer" permet le repérage facile du réglage correspondant à un timbre choisi.
[0023] Le dispositif de l'invention fonctionne pour des déplacements très petits, Par exemple, si le pas du filetage est de 0,5mm et que le vernier comprend 10 divisions, chaque division correspond à une varias tion de course du piston de 0,05mm. Comme il est facile de diviser à l'oeil chacune des divisions du vernier en dix, on peut repérer des déplacements de 0,005mm
[0024] Une rotation du vernier de l'ordre de l'épaisseur du trait de la graduation est nettement perceptible à l'oreille tant dans le domaine du timbre que celui de la facilité d'émission (adaptation de l'impédance du système bucco-respiratoire du musicien avec l'impédance de l'instrument et l'impédance de la salle).
[0025] Pour une course du piston de 5mm (par exemple), on peut donc repérer 5/0,005 = 1.000 timbres différents avec un dispositif unique. Avec deux dispositifs, on a 1.0002= 1.000.000 timbres, etc., ce qui montre l'extrême richesse sonore permise par l'invention.
[0026] L'artiste pourra choisir parmi les différents timbres à- sa disposition celui qui lui permet d'obtenir une facilité d'émission, une précision du détaché et un rendement sonore optima, tout en conciliant ce timbre avec le style de la musique jouée et le style de l'intér- prétation choisie par le chef d'orchestre, dans le cas d'un orchestre.
[0027] Bien entendu, il y a de nombreuses variantes possibles de réalisation du montage du dispositif perturbateur de l'invention..
[0028] Ainsi la figure 3 montre une variante dans laquelle le dispositif est implanté à un endroit de la branche d'embouchure indépendant de l'entretoise boisseau- pavillon, et où le manchon tournant 10 solidaire du piston 7 forme avec celui-ci un bouton de réglage en forme de capuchon. Le corps 9 peut être fixé à la branche d'embouchure 3 au moyen d'une bride soudée 15.
[0029] Grâce à l'implantation latérale du dispositif perturbateur, l'exécutant peut facilement modifier le timbre de l'instrument au cours du jeu même.
[0030] Un avantage particulier du système de l'invention est qu'il s'adapte particulièrement bien à tous les in.struments à vent , mêmes autres que la trompette. Il ne demande en effet que la réalisation d'un alésage latéral, à un emplacement dont le choix résulte d'un compromis entre l'effet acoustique recherché et les facilités de montage.
[0031] C'est ainsi que pour un instrument à anche simple du type saxophone (figure 4), l'implantation préférée du dispositif de l'invention (non représenté) se fait dans la zone a du bec 16, ou b du bocal 17 sur lequel le bec 16 s'emmanche par l'intermédiaire du liège 18 ; ces zones étant celles où l'accès à la colonne d'air vibrante est le plus simple (une seule paroi,cependant suffisamment résistante et dégagée, à traverser).
[0032] De la même façon on a intérêt à choisir pour un instrument à anche simple du type clarinette (figure 5), la zone c du bec 19, ou d du barillet 20.
[0033] Pour ce qui est d'un instrument à anche double du type hautbois (fig. 6), on implante 1e dispositif de l'invention dans la zone e du corps de.hautbois 21 en aval de l'emboîtement 22 de l'anche, ou sur le bocal pour les instruments à anche double qui en ont un.
[0034] Pour de faibles variations de la position du piston, dans le cas de la clarinette, on note un renforcement ou une diminution de l'importance relative des harmoniques existants plutôt qu'une adjonction d'harmoniques supplémentaires, la timbre général conservant ainsi un "air de famille" particulier à l'instrument, à la marque, à la facture ou au style de l'artiste, ce qui est du plus haut intérêt pour l'ob.tention d'un son bien timbré dans la nuance pianissimo tant recherché par les musiciens. La moindre variation du spectre étant nettement perceptible au niveau de la facilité d'émission, un gain (ou une perte) de 3 dB sur un harmonique suppose une variation d'énergie double à la source (loi de Fechner) d'où la nécessité pour l'artiste de pouvoir disposer d'un réglage aussi fin que possible, ce qui est le cas.
[0035] Naturellement, on peut envisager des variations plus importantes dans la course du piston ou l'emploi d'un plus grand diamètre.de piston, qui amènent des changements de timbres plus contrastés par addition ou soustraction d'harmoniques de rangs plus élevés et de partiels (intéressant pour les saxophonistes de jazz et de rock) et ce d'une manière relativement plus linéaire que dans le système connu ; mais il convient toujours de considérer qu'en matière d'acoustique musicale, de spectres sonores, de sensation auditive, un tout n'est pas perceptivement la somme de ses composantes.
[0036] Afin de rendre compte des changements du spectre sonore en fonction du réglage du pistnn du dispositif perturbateur conforme à l'invention, on a enregistré au moyen d'un spectrographe et d'une table traçante, le spectre sonore émis par une clarinette jouant un ré 4 (590 Hz), dans trois positions du piston du dispositif perturbateur. Les résultats de ces enregistrements sont reportés sur le graphique de la figure 4 gradué en KHz en abscisse et dB en ordonnée. Afin de simplifier la lecture des résultats, on n'a représenté que les sommets des courbes d'enregistrement : un rond noir plein concerne un résultat obtenu pour le piston en position retirée de lmm, une croix correspond à une position neutre, et un rond vide à une position de sortie de lmm à l'intérieur de la perce. On constate sur cette figure que le retrait du piston entraîne un affaiblissement sensible des premiers harmoniques (I à II), tandis que l'avancée du piston dans la perce produit l'effet contraire, à savoir un renforcement des premiers harmoniques, et même des harmoniques de rang plus élevé.
1. Instrument à vent, à embouchure, anche simple anche doublé, biseau, etc. permettant
le développement d'ondes stationnaires dans une colonne d'air, comportant un dispositif
(6) de perturbation latérale de la colonne d'air, caractérisé en ce que le dispositif
(6) de perturbation latérale comporte un piston (7) susceptible de coulisser dans
un corps creux (9) agencé latéralement par rapport à la colonne d'air et débouchant
directement dans celle-ci, l'extrémité (13) du piston tournée vers la colonne d'air
étant susceptible de se déplacer dans le corps (9) et même de dépasser hors du corps
(9) en empiétant sur la colonne d'air, et en ce qu'il est prévu des moyens de déplacement
fin et précis du piston (7), moyennnant quoi, le timbre de l'instrument peut être
modifié sans affecter de façon perceptible la hauteur sonore de l'instrument.
2. Instrument selon la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens de déplacement
du piston (7) dans le corps (9) comprennent un assemblage fileté à pas fin.
3. Instrument selon la revendication 2, caractérisé en ce que l'assemblage fileté
est associé à une graduation fine (14).
4. Instrument à anche simple selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, du type
saxophone ou clarinette, caractérisé en ce que le dispositif de perturbation latérale
est situé sur le bec (16,19) et/ou sur le bocal ou barillet (20), respectivement.
5. Instrument à anche double selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, du type
hautbois, caractérisé en ce que le dispositif de perturbation la= térale est situé
sur le corps (21) du hautbois, en aval (e) de l'emboltement de l'anche.