Introduction
Les physiciens et les mathématiciens ont depuis longtemps cherché à rationaliser les sensations et la production des sons musicaux, à expliquer l’origine des consonances, harmonies et effets de timbres, à décrire les phénomènes vibratoires par des lois simples. De nombreux physiciens et théoriciens se sont donc intéressé à l’acoustique musicale. Parmi eux, on trouve de grands noms tels Pythagore, Zarlin, Ohm, Savart, Fourier, Helmholtz...
Pour ma part, ayant poursuivi des études de physique avant de me consacrer entièrement à la musique, j’ai eu envie de réaliser un travail réunissant ces deux centres d’intérêt. C’est donc naturellement que je me suis intéressée à l’acoustique de mon instrument : la flûte à bec.
Dans une première partie, je tenterai de réaliser un modèle succinct du principe d’émission sonore à l’aide d’une flûte à bec en me basant sur les notions d’acoustique acquises lors de mes études scientifiques. Ce modèle simple, limité à des connaissances mathématiques de premier cycle universitaire, ne donnera qu’une idée très approximative de la réalité des phénomènes mis en jeu. En effet, comme le souligne E.Leipp[1] « les « vrais » physiciens, comme Bouasse, qui se sont attaqués aux problèmes de l’acoustique musicale, ont rapidement constaté de leur côté qu’il ne pouvait, par exemple, être question d’appliquer aux instruments de musique les lois élémentaires de la physique et qu’il fallait se contenter d’observer l’allure des phénomènes si l’on ne voulait pas se fourvoyer de paradoxe en paradoxe ». C’est en suivant cette recommandation que je poursuivrai mon travail par une partie expérimentale s’appuyant sur l’analyse spectrale des sons produits par mon instrument.
Cependant le terme d’analyse spectrale est ambigu, l’acoustique est une science et la musique est un art, aussi, même si l’acoustique permet d’améliorer certaines pratiques musicales (technique instrumentale, création et amélioration d’instruments, méthodes d’enregistrement...), il faut garder à l’esprit que l’expression artistique repose avant tout sur la sensibilité du musicien, ses années de pratique et sur l’expérience et le savoir faire des facteurs d’instruments.
Par ailleurs,
notons que l’acoustique musicale est en développement permanent, mais les
travaux actuels exigent une grande spécialisation. Il m’a donc semblé plus
raisonnable de me limiter pour ce mémoire à une étude modeste, compatible avec
mes connaissances et que je peux appréhender dans sa globalité. En particulier
j’ai choisi de ne pas aborder les problèmes de dynamique des fluides,
phénomènes d’enroulements et de tourbillons dont on sait qu’ils sont parmi les
plus difficiles de
Dans la partie expérimentale, indépendante de la partie théorique, j’étudierai certaines caractéristiques des sons émis par la flûte à bec : Caractéristiques du spectre, influence des doigtés sur celui-ci, modification du timbre et du spectre en fonction de la forme de la cavité buccale et mise en évidence des différentes attaques.
Pour le
lecteur peu coutumier du formalisme mathématique, je commencerai par décrire
sans formalisme le cheminement de pensée du paragraphe I de