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Timestamp: 2018-11-14 10:03:38+00:00

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alain-seve.com - LE PARADOXE DE LA CLARINETTE - Chapitre 1
et ses conséquences dans la production des multiphoniques
§1.1 GÉNÉRALITÉS ET DÉFINITION
La physique acoustique de la clarinette a déjà suscité une abondante littérature scientifique et musicologique. Toutes les questions sont loin d'être résolues, tant s'en faut, vu le nombre de paramètres difficilement maîtrisable qui dépendent autant des conditions d'utilisation que de l'instrument lui-même. Il est possible, cependant, d'en donner une définition relativement précise.
Cet instrument à vent, à anche battante simple, de la famille des bois, présente la particularité de posséder un spectre très riche en harmoniques impaires (mais les harmoniques paires ne lui font pas totalement défaut)(Cf.ANNEXE, §6,"Spectre de la clarinette" ).
Ceci est dû, semble-t-il, à l'alliance de son système excitateur (bec + anche) à un tube quasi cylindrique. Le même système excitateur couplé à un cône, comme dans le cas du saxophone, privilégie les harmoniques paires.
§1.2 NOTION DE PARTIEL ET D'HARMONIQUE
Le partiel est le composant d'un son complexe qui n'est pas son multiple entier, au contraire de l'harmonique. Ainsi un son obtenu à partir d'un son fondamental par l'utilisation de la clé de registre (dite clé de douzième) sur une clarinette, n'est pas un son harmonique, mais bien un partiel ; ce son ce rapproche, en effet, de l'harmonique n° 3 du son fondamental, mais ne correspond pas exactement à la fréquence de l'harmonique théorique (Cf. M.R.V.YOUNG - "Sur l'intonation de divers instruments de musique" inACOUSTIQUE MUSICALE - Colloque International du C.N.R.S. 1959 - p. 173 ; F. LEIPP - "Onde stationnaire, noeuds et ventres - Harmoniques et partiels." - Acoustique et musique - p. 224 - Ed. Masson - 1984.).
Par commodité et parce que c'est l'usage général chez les musiciens, nous serons amenés à utiliser le terme d'harmonique sans distinction entre harmonique et partiel, pour la technique purement instrumentale.
§2.1 LE SYSTÈME EXCITATEUR ET LA COLONNE D'AIR
Située dans la perce de l'instrument, la colonne d'air est le siège de l'onde stationnaire dont la longueur est déterminée par les trous utilisés sur le tuyau de la clarinette. C'est donc la colonne d'air qui influe sur le système excitateur - l'anche + le bec - et le contraint à battre à telle fréquence pour telle longueur de tuyau utilisé.
§2.2 L'ANCHE
L'anche a une conduite comparable à une lame de ressort, système déformable continu à deux degrés de liberté :
- oscillation de flexion (sens de la longueur)
- oscillation de torsion (sens de la largeur)
a) Oscillation de flexion
Quand la pression dans la cavitébuccale est plus grande que la pression dans la chambre du bec, un courant d'air passe entre l'anche et le bec. La pression dans le bec, moins importante que dans la cavité buccale, a pour effet de coller l'anche aux bords de bec. Ce faisant, l'anche coupe le mouvement aérien. Avec l'arrêt du flux d'air, la pression de part et d'autre de l'anche s'égalise. En situation d'équilibre, les propriétés élastiques de l'anche font qu'elle revient à sa position première. Le cycle peut se répéter de nouveau. C'est un mouvement d'oscillation de relaxation.(Cf. J.S. RIGDEN - Physics and the sound of music - p. 118 - New York University Press - 1977.)
b) Oscillation de torsion
L'anche se comporte comme une lame encastrée (Cf. figures 1 & 2). Si, sur une lame encastrée on pose un poids, celui-ci va imprimer à la lame un mouvement de flexion/torsion. Il imprimera uniquement un mouvement de flexion si, et seulement si, il est posé sur l'axe élastique de la lame - axe de symétrie, d'équilibre - (Cf. Y. ROCARD - Dynamique générale des vibrations - p.121 - Ed. Masson - 1941).
Figure n°1 Figure n°2
Lame encastrée A : Oscillation de flexion Appareil bec + anche
B : Oscillation de torsion
C : Axe de symétrie
D : Poids
Dans le cas de l'anche d'un tuyau d'orgue dont l'épaisseur n'est pas uniforme, le phénomène de torsion est dû au fait que le coefficient d'élasticité de l'anche n'est pas constant sur toute sa surface. Il y a formation d'un centre de résistance, qui réagit sous la pression mettant l'anche en oscillation (Cf. E. LEIPP - Acoustique et musique - p.219 - Ed. Masson - 1984).
Ceci a pour résultat un son qui vrille, comparable au son "roulant" que l'on obtient avec un doigté complexe à la clarinette, correspondant à l'émission simultanée de plusieurs fréquences.
En conclusion, la situation idéale d'une anche régulière sur toute sa surface, uniformément dense et élastique, parfaitement symétrique, étant irréalisable, force est d'admettre que l'oscillation de torsion est toujours présente. Mais son amplitude est trop insignifiante pour qu'elle paraisse dans le jeu traditionnel, si ce n'est peut-être au niveau de la couleur et du timbre.
Dans le cas des multiphoniques, la flexion de torsion est privilégiée pour entretenir simultanément plusieurs fréquences. L'anche ne travaille plus seulement longitudinalement, mais elle est aussi distordue latéralement pour répondre aux sollicitations multi-fréquentielles provoquées par la technique de souffle et la technique des doigtés spécifiques aux multiphoniques.
§2.3 LA COLONNE D'AIR
Située dans la perce de l'instrument, la colonne d'air est le siège de l'onde stationnaire dont la longueur est déterminée par les trous utilisés sur le tuyau de la clarinette.
A l'état naturel, la colonne d'air présente deux niveaux de vibrations :
a) entre l'embouchure et le dernier trou utilisé (niveau intense = son principal)
b) entre le dernier trou utilisé et le pavillon (niveau moins intense = son "chuchoté")
(Cf. J. MATRAS - Le son - p.115 - Ed. P.U.F. "Que sais-je" - 1977)
Au premier niveau, le son principal s'entoure lui-même d'une coloration formantique (partiels/harmoniques) plus ou moins riche en fonction du registre, des qualités du système excitateur, du type d'instrument et de sa tessiture, de la perce, etc...(Cf. G. GOURDET - Les instruments à vent - Ed. P.U.F. - "Que sais-je" - 1976).
Au second niveau, le moins intense, la zone de son "chuchoté" a une action qui est loin d'être négligeable, comme il a été prouvé lors des différentes expériences faites sur diverses formes de pavillon ou par le recours à la rallonge au Mib pour accorder le Lab grave sur le prototype MARCHI fabriqué par la maison SELMER-PARIS (Cf. J. MARCHI - bulletin du G.A.M. - Université Paris VI - 1978).
Cette zone de son chuchoté trouve son plein emploi dans les doigtés utilisés pour corriger les défauts de justesse ou de timbre inhérents à la facture de l'instrument : différents doigtés sont utilisés, par exemple, pour timbrer le Sib médium, accorder le Mib médium fourché (Exemple n°7).
Il en va de même dans le cas des doigtés de substitution, tel ce doigté de Lab clairon (Exemple n°8), libérant l'auriculaire de la main gauche et donc plus pratique pour certains arpèges et déplacements.
(Les exemples de base sont donnés à la clarinette Si bémol, à moins d'une précision, étant entendu que nous traiterons des possibilités sur les autres types de clarinettes au chapitre consacré à chaque anomalie sonore.)
Exemple n°7 : Doigté naturel Doigté corrigé
Exemple n°8 : Doigté naturel Doigté substitué
Il faut noter que la fréquence choisie est émise au niveau du trou ouvert déterminant la longueur de tuyau utilisée.
Dans le cas des exemples n°7 précités, le point d'émission se trouve au :
Doigté naturel Doigté corrigé
Si bémol trou de la clé 12 trou de la clé 12
Mi bémol trou du Majeur gauche trou du Majeur gauche
Le point d'émission ne varie pas.
Au contraire dans le cas de l'exemple n°8 du doigté de substitution :
Doigté naturel Doigté substitué
La bémol trou de la clé 6 trou de l'annulaire gauche
Le doigté de substitution se comporte comme un La naturel abaissé et assombri par le doigté complémentaire - main droite - agissant dans la zone de son "chuchoté". Le caractère moins timbré du second doigté et son émission plus délicate en sont la preuve. Ce doigté, par le fait même qu'il n'est pas utilisable dans le registre du chalumeau, prouve que les propriétés de la zone de son "chuchoté" varient en partie avec les registres.
§2.4 NOTION DE DOIGTÉS COMPLEXES
L'utilisation de la zone de son chuchoté entraîne une technique de doigtés qualifiés de complexes, par opposition aux doigtés naturels utilisés linéairement jusqu'au registre du suraigu. Il faut remarquer que les doigtés du registres suraigu sont de structure complexe et que le système Marchi tend à leur substituer des doigtés naturels linéaires, permettant une plus grande virtuosité, par la création d'une seconde clé de registre (dite de 17ème) (Cf. J. MARCHI - "La clarinette système Marchi" - G.A.M. n°95 - 1978).
On appellera donc "doigté complexe" tout doigté dont la structure est en contradiction avec le mouvement linéaire consistant en la manipulation successive des trous de la perce de l'instrument.
Exemple : le doigté de Mib médium / Sibclairon utilisant la clé 7 ou 7 bis est naturel, au contraire des différentes fourches qui sont des doigtés complexes.
En conclusion, à l'état naturel une note de clarinette comprend, en plus de sa fréquence et de son spectre, toute une coloration due à des vibrations moins intenses de la colonne d'air. nous pouvons constater que, dans certaines conditions, il est possible de renforcer ces dernières au point d'obtenir des multiphoniques. Mais il apparaît, comme le montreront les exemples suivants, que la colonne d'air peut être le siège de vibrations inharmoniques intenses, qui se montrent rebelles à l'analyse si l'on ne se réfère pas à la technique instrumentale.
De plus, il faut noter que les instruments de la famille des bois doivent leurs qualités multiphoniques à la structure spécifique de leur colonne d'air, qui présente une succession d'ouvertures réglables.
§2.5 PROPRIÉTÉS DES DIFFÉRENTES CLARINETTES
Toutes les clarinettes n'ont pas les mêmes capacités "harmoniques". Ainsi une clarinette basse ou contrebasse présente des possibilités considérables d'extension de sa tessiture, en regard des possibilités de la clarinette Sib qui atteint difficilement Ré 6, Mi 6, Fa 6; seul un musicien exceptionnel peut aller au-delà. Plus la perce est courte et étroite, moins l'instrument présente de capacités à étendre sa tessiture vers l'aigu, comme le montre la technique des "sauts" d'harmoniques (appelés parfois "sons de flageolet" ou "sons de trompette").
La notion de "saut " d'harmoniques désigne le fait qui consiste à obtenir, sans changer de doigté, à l'aide de la poussée physiasmique seule, toutes les composantes (partiels/harmoniques) successives d'un son fondamental. Cette technique utilisée naturellement dans le registre suraigu (ainsi Mi (Ré 5) et La (Sol 5) ont le même doigté) peut s'appliquer à l'ensemble des fondamentales de l'instrument. Cependant, pour plus de commodité, il est préférable de partir du 1er rang d'harmoniques impaires (le registre du clairon) en se servant de la clé de douzième.
La capacité en sauts d'harmoniques (Exemple n°9) est le reflet de l'étendue de la tessiture potentielle de l'instrument et révèle donc ses possibilités multiphoniques. En effet, plus l'instrument présente une grande richesse d'harmoniques, plus grandes sont ses capacités à produire des multiphoniques et à accroître leur densité.
La comparaison entre les séries obtenues sur une clarinette Sib et une clarinette basse explique le fait qu'un même doigté ne produira pas, globalement, le même effet d'une petite clarinette Mib, à une clarinette Sib, à une clarinette alto, etc...
Il est facile de constater que la série d'harmoniques (partiels) n'est pas la même; qu'il existe un grand écart entre le son fondamental et le premier saut à la clarinette basse et que globalement la clarinette basse a une tessiture plus étendue.
Ainsi la longueur et le volume de la perce jouent un rôle déterminant, comme le confirmera l'analyse des rapports dynamiques multiphoniques (Cf. §4 de ce Chapitre II).
La différence de facture joue aussi un grand rôle :
- clétage à anneau
- clétage à plateau
- rallonges au Mib ou à l'Ut
[Dans la Sequenza IX de L. BERIO (Universal - 1980) ou le Concerto per clarinetto solo de V. BUCCHI(Ricordi -1969), les doigtés de multiphoniques sont prévus pour une clarinette Sib descendant au Mib. Il est possible parfois d'utiliser un multiphonique de substitution.]
- utilisation de deux trous de chalumeau
- modèle de perce variant d'un fabricant à l'autre
Enfin la taille de l'anche diffère d'un type de clarinette à l'autre. Plus elle est large, plus elle est à même de répondre aux flexions de torsion et donc de créer et d'entretenir plusieurs régimes de vibrations. De même, les limites de réponses dans le suraigu sont liées à la nature de l'anche, qui ne peut entretenir une oscillation au-delà d'une certaine vitesse de cycle dans des conditions normales d'utilisation.
Nous ne retiendrons pas la technique particulière qui consiste à utiliser les dents sur l'anche et qui produit des sifflements suraigus dont il est difficile de maîtriser la hauteur précise.
§3 ANALYSE DE DOIGTÉS MULTIPHONIQUES
Reprenons le multiphonique stable de faible densité sonore quant au nombre de ses éléments clairement perceptibles, sur une clarinette Si bémol (le doigté de l'Exemple n°3, Chapitre I, §2) :
Nous constatons qu'il présente une structure complexe et que, conformément au paradoxe décrit auparavant, l'aigu "sort" sur l'instrument au niveau de la clé 6, en dessous du grave qui, lui, est au niveau de la clé 9.
Le fait qu'il soit possible de les émettre séparément et de les combiner permet de penser qu'il existe une relative indépendance entre eux, d'autant qu'ils forment une 7ème Majeure, rapport inharmonique.
Si l'on compare ce doigté aux doigtés naturels et aux doigtés de substitution, on observe que :
- le premier élément se présente comme un Lab (Solb 3) dont le trou d'émission est naturellement la clé 9, assombri et abaissé par les doigtés en de ça de la clé 9, dans la zone de son chuchoté, produisant ainsi un détimbré.
Doigté naturel Doigté détimbré
- le second élément, Fa (Mib 5) diffère du doigté habituel (de structure complexe) par la clé 9 qui remplit les fonctions combinées de clé de registre (clé12 normalement) et du trou de l'index gauche.
Doigté habituel Doigté substitué
Dans ce type d'exemple, la perception se limite à deux éléments distincts, mais un grand nombre de multiphoniques présentent trois, quatre, cinq éléments ou plus. Cependant, plus les éléments sont nombreux, moins le multiphonique est stable. Toutes les fréquences émises n'ont pas la même dynamique et la perception devient très aléatoire (Cf. M. CASTELLENGO - IRCAM - n°38 - §2,1 - 1985). On remarque que très souvent il existe une grande distance entre le grave et l'aigu.
De même le son grave est sensiblement d'une dynamique plus faible, se comportant comme un détimbré.
Pour les multiphoniques stables, il est possible, en se référant à la configuration du doigté employé, de justifier l'origine de chaque fréquence dominante dépendant d'un des quatre registres (chalumeau, médium, clairon, suraigu). Nous verrons les règles d'ambitus au Chapitre V "Les Multiphoniques".
Si on prend un doigté de ce type :
on obtient un multiphonique d'une densité d'éléments si grande que sa stabilité ne peut plus être assuré. Le résultat est un "roulement" de fréquences dont il est parfois possible de maîtriser les régions (rarement plus de quatre) à l'instar des multiphoniques d'embouchure basés sur un doigté fondamental grave de l'instrument. Dans ce cas, il est parfois demandé, dans la partition, d'enchaîner successivement les différentes régions ou "zones" du multiphonique, comme ici dans CHARISMA de I. XENAKIS (pour clarinette et violoncelle, Edition Salabert)où le Fa dièse (Mi 3) sert ici de fondamental.
Nous verrons plus loin par quelle technique de la poussée physiasmique, il est possible d'isoler ces régions.
Les multiphoniques instables présentent des doigtés complexes dont la structure crée un nombre important de dépressions sur la colonne d'air, trop pour que le système excitateur puisse régler son régime. L'anche est obligée de passer d'une fréquence à l'autre sans pouvoir les stabiliser simultanément. En outre une forte densité d'éléments crée un grand nombre de combinaisons parasites (différentiels) au sein de la colonne d'air.
§4 LES RAPPORTS DYNAMIQUES MULTIPHONIQUES
La différence dynamique entre les éléments d'un même multiphonique est très sensible. Pour matérialiser l'impression auditive, il fut utilisé un matériel simple composé d'un analyseur (Inovonics 500) en temps réel et en tiers d'octave, affichant le rapport en décibels des fréquences produites. L'analyse en tiers d'octave ne permet pas de déterminer avec précision les fréquences comprises dans le multiphonique (ce qui a peu d'importance dans la mesure où elles sont connues de l'instrumentiste) ; l'intérêt réside dans la détermination du rapport en décibels des masses sonores, correspondant à chaque registre, donnant une vision du profil général du son multiple.
Exemple n°11 : Clarinette Sib, doigté multiphonique stable
(Cf. photo n°1 de l'écran de l' Acoustic Analyzer model 500 INOVONICS)
Photo n°1bis
Les carrés noirs représentent graphiquement les points lumineux de l'écran de l'Inovonics qui situent en décibels [verticalement] les masses de fréquences [horizontalement] . Pour plus de commodité nous utiliserons dorénavant la transposition graphique suivante.
Graphe de la photo n°1
Ce graphe, déduit de l'écran de l'Inovonics, figure l'affichage de l'ensemble du multiphonique composé de trois masses de fréquences (Cf. ANNEXE, §5 "Tableau des fréquences" ) dont l'analyseur situe les crêtes entre :
a) 250 & 315 Hertz
b) 800 & 1.000 Hertz c) 1.250 & 1.600 Hertz
Il est possible de vérifier la justesse de l'approximation en comparant les fréquences des notes émises à la clarinette (accord :La 3 = 442 Hertz).
a) Mib (Réb 3) = 278,442 Hertz
b) Reb (Si 4) = 992,256 Hertz
c) Sol (Fa 5) = 1403,262 Hertz
On remarque une coupure nette entre la note grave et la masse des sons supérieurs.
La photo n°2 figure le grave émis seul.
Les photos n°3 et 4 représentent l'émission successive des deux éléments supérieurs. La comparaison des résultats met en évidence la difficulté d'isoler les éléments supérieurs entre eux au contraire du grave, qui est quasi indépendant et qui présente toutes les caractéristiques d'un détimbré.
La photo n°5 représente une note traditionnelle, un son "unique", dont le profil présente deux masse distinctes :
- la première correspond au son "fondamental",
- la seconde représente un groupe supérieur d'éléments formantiques de dynamique plus faible.
La comparaison montre dans la photo n°1 la présence plus forte des éléments supérieurs (effet multiphonique), dans la photo n°2 l'absence des éléments supérieurs (effet détimbré).
Nous allons maintenant comparer le même doigté à la clarinette basse.
Exemple n°11bis : Clarinette Basse
(Cf. photo n°6 de l'écran de l' Acoustic Analyzer model 500 INOVONICS)
Les fréquences affichées photo n°6 se situent vers :
a) 125 & 160 Hertz d) vers 1.600 Hertz
b) vers 500 Hertz e) 4.000 & 5.000 Hertz
c) 630 & 800 Hertz
Le nombre d'éléments distincts est plus important ; la tessiture couverte est plus étendue ; le second élément est nettement plus faible et les éléments supérieurs dominent. Cependant les fréquences émises à la base sont bien à l'octave grave de la clarinette Sib et respectent la relation naturelle entre les deux instruments.
a) Mib (Reb 2) = 139,221 Hertz
b) Réb ( Si 3 ) = 496,128 Hertz
c) Sol (Fa 4) = 701,631 Hertz
La photo n°7 figure le son grave émis seul.
Les photos n°8 et 9 confirment la présence d'éléments jusqu'à 4.000/5.000 Hertz.
La photo n°10 présente le profil d'un son unique traditionnel. Il faut noter l'absence des éléments supérieurs à 1.600 Hertz qui apparaissent dans le son multiple correspondant.
Le profil est quasi identique au son unique (Cf.: photo n°5) de la clarinette Sib à l'octave inférieure ; la différence réside dans la masse plus importante des éléments supérieurs à la clarinette basse.
Aux vues des propriétés de l'anche et de la relation entre un multiphonique et son doigté, on constate que :
1) l'anche, par ses qualités de flexion/torsion, entretient naturellement plusieurs régimes d'oscillations. Le multiphonique est une variation combinatoire où plusieurs fréquences sont exploitées grâce à une technique spécifique de la poussée physiasmique (Cf.: Chapitre III, §1 et sqq.) et de la colonne d'air,
2) la colonne d'air peut être le siège de plusieurs phénomènes vibratoires simultanés,
3) le rapport des fréquences émises est de deux types : soit harmonique comme dans le cas des multiphoniques d'embouchure ou le cas des éléments conséquents aux fréquences principales des multiphoniques stables ; soit inharmonique justifié par le jeu du doigté complexe ou par les différentiels créés par le choc des fréquences à l'intérieur de la perce.
4) le son roulant, multiphonique instable, est le cas limite de production multiphonique ou le nombre de possibilités de régimes dépasse les capacités de réponse du système excitateur, l'anche, ce qui oblige à passer très rapidement des uns aux autres. Il est le produit, soit d'un doigté complexe qui par sa configuration donne trop de possibilités fréquentielles, soit d'un doigté fondamental grave (multiphonique d'embouchure) qui possède par essence tout l'ensemble de ses composants (partiels/harmoniques),
5) la perce de l'instrument (diamètre, longueur, facture, etc...) détermine également les capacités de fractionnement de la colonne d'air. Pour cette raison, la clarinette basse n'a pas les mêmes propriétés que la clarinette Sib, de même la clarinette Sib que la petite clarinette Mib, etc...
Un même doigté de son multiple n'aura pas le même rendement sur l'ensemble des représentants de la famille des clarinettes bien que le principe soit le même.
On assiste en fait à des variations combinatoires du même phénomène.

References: §1
 §6

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 §4

§3
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§4
 §5
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