Modelisation numerique et simulation experimentale de systemes acoustique. Application aux instruments de musique

• Auteur / Autrice : Jean Guérard
• Direction : Xavier Boutillon
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Physique
• Date : Soutenance en 1998
• Etablissement(s) : Paris 6

Résumé

Ce travail presente les elements d'un procede de synthese sonore ou le geste du musicien sur la partie excitatrice (non-lineaire) de l'instrument est conserve et ou l'element resonateur lineaire est remplace par une chaine capteur / traitement numerique en temps reel / actionneur integrant un processeur de signal (dsp). Parmi les outils necessaires, l'identification de systemes lineaires et la synthese de filtres numeriques de structure arma apparaissent a chaque etape. L'algorithme presente tend a minimiser le nombre de coefficients d'un filtre en vue de son implementation en temps reel. Une premiere experience est menee sur les instruments a corde frottee: une jauge de contrainte mesure la force de friction exercee par l'archet sur un troncon de corde ; un dsp calcule en temps reel la vitesse que prendrait une corde sous l'action de cette force et communique ce signal a un pot vibrant qui entraine le troncon de corde. La realisation d'une fonction de green et l'obtention d'un mouvement de helmholtz caracteristique valident les experimentations. La deuxieme experience concerne les instruments a embouchure de flute: le corps est remplace par un tube banal muni d'une antenne de 5 microphones et d'un haut-parleur, l'embouchure etant conservee. Une etape fondamentale est la separation en temps reel des ondes acoustiques progressive et retrograde dans le tube. Cette separation est realisee par un traitement analogique suivi d'un traitement numerique, offrant une dynamique de 40 db sur une bande passante de 3 khz. La separation d'ondes offre d'autres possibilites que la synthese hybride de flute. Il est ainsi possible d'annuler l'echo dans une conduite sans hypothese sur la stationnarite des signaux. Enfin, la separation facilite les mesures en reflectometrie puisqu'elle evite les longs tubes utilises jusqu'a present pour separer physiquement par temps de propagation les signaux d'excitation de leurs reponses.