Brevet FR2520538A1 — publié le 19830729

Instrument à vent à timbre réglable. 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. La physique de ces instruments fait l'objet 1 o 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. Ainsi, dans la structure des instruments de musique à embouchure tels que la trompette, les para- mètres 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 Profil de la courbe du pavillon 6 Diamètre de la perce 7 Rayon de courbure des potences Profil cylindrique ou conique de la potence d'accord 9 Longueur relative des coulisses de pistons par rap- port au circuit principal 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'embou- chure 13 Volume de la cavité (poche) qui sépare la fin de la queue de l'embouchure du départ de la branche d'em- bouchure. 14 Rapport du volume de la cuvette de l'embouchure à la surface du "grain" de l'embouchure 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. A cette liste non exhaustive de paramètres liés à la construction de l'instrument, s'ajoutent les paramètres aléatoires suivants: Pression d'air fournie par les poumons de l'exécu- tant 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'inté- gration et culture musicale de l'auditeur. 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. 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. Cependant les documents cités proposent des solutions à caractère définitif et non modulable (en dehors de la correction classique de justesse par cou- lisse d'accord) Or l'élément aléatoire déterminant que constitue la physiologie de l'exécutant pose un pro- blème permanent à la facture instrumentale et il conve- nait de rechercher un système qui permette d'accorder l'instrument à l'instrumentiste. Dans cette optique là, le Demandeur a déjà pro- posé dans sa demande de brevet français N O 81 23519 de prévoir entre le dispositif générateur d'onde et le tuyau une cavité cylindrique de longueur finement va- riable, dans le sens de la colonne d'air, grâce à un as- semblage fileté à réglage micrométrique. 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 r 8 le dans la sélection des harmoniques. 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 particu- lières 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. Cependant, si le système proposé a su répondre à toute attente quant aux résultats acoustiques, il s'est avéré que sa réalisation n'était pas toujours exempte de difficulté pour certains types d'instruments Surtout, il est apparu que le réglage du timbre ne pouvait pas se faire sans s'arrêter de jouer, voire même dans certains cas, sans démonter une certaine partie de l'instrument. Les buts de la présente invention sont de propo- ser une nouvelle possibilité de réglage du timbre d'un instrument à vent qui, tout en conservant, voire amélio- rant les performances acoustiques du système connu, ne présente pas les inconvénients pratiques de celui-ci, mais permette notamment, au contraire, le réglage perma- nent du timbre en cours de jeu. Ces buts sont atteints, conformément à l'in- vention par le fait que l'instrument comporte un dispo- sitif de perturbation latérale de la colonne d'air, suscep- tible de modifier le volume d'une section donnée de la colonne d'air. Avantageusement, le dispositif de perturba- tion latérale comporte un piston susceptible de coulis- ser dans un corps agencé latéralement par rapport à la colonne d'air et débouchant 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. Des variations très faibles du volume de la section de colonne d'air sur laquelle est implantée le dispositif perturbateur, induisent des changements de timbre considérables sans toutefois altérer la justesse de façon sensible. 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 file- té, de préférence associé à une graduation fine de repé- rage, par exemple de type "Palmer". Le Demandeur a constaté que non seulement l'in- vention permet un réglage de timbre facile, en cours de jeu même, mais encore la richesse des timbres obtenus est supérieure à celle que donnait le système connu, notamment grâce à la possibilité qu'a le piston pertur- -bateur de dépasser à l'intérieur même de la colonne d'air. La richesse sonore est également augmentée du fait que l'implantation du dispositif perturbateur peut se faire pratiquement n'importe o sur la longueur de la colonne d'air de l'instrument avec, à chaque fois, un résultat différent Le système peut, par ce moyen, affec- ter 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. 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 réa- lisation de dispositif de réglage conforme à l'invention; les figures 4, 5 et 6 indiquent les emplace- ments préférés pour l'implantation du dispositif de ré- glage 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 diffé- rents du dispositif de l'invention. La figure 1 montre l'embouchure 1 fixée par sa queue dans le boisseau ou support d'embouchure 2, et pro- longée par la branche d'embouchure 3, à laquelle fait suite de façon classique la perce cylindrique de la trom- pette, non représentée, se raccordant au niveau d'un cou- de 4 au départ du pavillon 5. 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 plu- part 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 dis- positif 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. 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 peu- t 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. Le piston 7 coulisse dans un corps 9 et est ren- du solidaire d'un manchon 10 taraudé se vissant sur un appui fileté Il 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 perturba- tion, 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. : Une graduation 14 du type"Palmer" permet le repérage facile du réglage correspondant à un timbre choisi. Bien entendu, il y a de nombreuses variantes possibles de réalisation du montage du dispositif pertur- bateur de l'invention. * 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 o 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. Grâce à l'implantation latérale du dispositif perturbateur, l'exécutant peut facilement modifier le timbre de l'instrument au cours du jeu même. Un avantage particulier du système de l'inven- tion est qu'il s'adapte particulièrement bien à tous les instruments 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 com- promis entre l'effet acoustique recherché et les faci- lités de montage. 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 o l'accès à la colonne d'air vibrante est le plus simple (une seule paroi,cepen- dant suffisamment résistante et dégagée, à traverser). 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. Pour ce qui est d'un instrument à anche double du type hautbois (fig 6), on implante le dispositif de l'invention dans la zone e du corps de hautbois 21 en aval de l'emboîtement 22 de l'an- che, ou sur le bocal pour les instruments à anche double qui en ont un. Pour de faibles variations de la position du piston, dans le cas de la clarinette, on note un renfor- cement ou une diminution de l'importance relative des harmoniques existants plutôt qu'une adjonction d'harmo- niques supplémentaires comme dans le système connu, le 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 inté- rêt pour l'obtention 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 d B sur un harmonique suppose une variation d'éner- gie double à la source (loi de Fechner) d'o la nécessité pour l'artiste de pouvoir disposer d'un réglage aussi fin que possible, ce qui est le cas. 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 (in- téressant 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. Afin de rendre compte des changements du spectre sonore en fonction du réglage du piston 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 K Hz en abscisse et d B en ordonnée Afin de simplifier la lecture des résultats, on n'a représenté que les sommets des courbes d'enregistrement: un rond noir plein con- cerne un résultat obtenu pour le piston en position re- tirée 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 con- traire, à savoir un renforcement des premiers harmo- niques, et même des harmoniques de rang plus élevé. REVENDICATIONS 1 Instrument à vent, à embouchure, anche simple, anche doublé, biseau, etc permettant le développement d'ondes stationnaires dans une colonne d'air, caractérisé en ce qu'il 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. 2 Instrument selon la revendication l,caractéri- sé en ce que le dispositif ( 6) de perturbation latérale comporte un piston ( 7) susceptible de coulisser dans un corps ( 9) agencé latéralement par rapport à la colonne d'air et débouchant 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. 3 Instrument selon la revendication 2, caractéri- sé en ce que le dispositif ( 6) de perturbation latérale comporte des moyens de déplacement fin du piston ( 7). 4 Instrument selon la revendication 3, carae- térisé en ce que les moyens de déplacement du piston ( 7) dans le corps ( 9) comprennent un assemblage fileté à pas fin. Instrument selon la revendication 4, caracté- risé en ce que l'assemblage fileté est associé à une graduation fine ( 14). 6, Instrument à anche simple selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, 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. 7 Instrument à anche double selon l'une quel- conque des revendications 1 à 5, du type hautbois, caractérisé en ce que le dispositif de perturbation laté- rale est situé sur le corps ( 21) du hautbois, en aval (e) de l'emboîtement de l'anche.