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DOCTORAT, Supérieur, Doctorat (bac+8)
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UNIVERSITE PIERRE & MARIE CURIE LA SCIENCE A PARIS THE UNIVERSITY OF NEW SOUTH WALES THESE de DOCTORAT de l'UNIVERSITE PARIS 6 et de the UNIVERSITY of NEW SOUTH WALES Specialite : Acoustique, Traitement du Signal et Informatique Appliques a la Musique La clarinette et le clarinettiste : Influence du conduit vocal sur la production du son Presentee par : Claudia Fritz pour obtenir le double titre de Docteur de l'Universite Paris 6 et de Doctor of Philosophy of the University of New South Wales Soutenue le 15 Decembre 2004 devant le jury compose de : M. Rene CAUSSE Directeur de these (IRCAM, Paris) M. Jean-Pierre DALMONT Rapporteur (LAUM, Le Mans
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Publié le : lundi 26 mars 2012
Lecture(s) : 45
Source : lam.jussieu.fr
Nombre de pages : 229
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THE UNIVERSITY OF
UNIVERSITE NEW SOUTH WALESPIERRE & MARIE CURIE
LA SCIENCE A PARIS
` ´THESE de DOCTORAT de l’UNIVERSITE PARIS 6 et de
the UNIVERSITY of NEW SOUTH WALES
Sp´ecialit´e : Acoustique, Traitement du Signal et Informatique
Appliqu´es `a la Musique
La clarinette et le clarinettiste :
Influence du conduit vocal sur
la production du son
Pr´esent´ee par : Claudia Fritz
´pour obtenir le double titre de Docteur de l’Universite Paris 6 et de
Doctor of Philosophy of the University of New South Wales
Soutenue le 15 D´ecembre 2004 devant le jury compos´e de :
M. Ren´e CAUSSE Directeur de th`ese (IRCAM, Paris)
M. Jean-Pierre DALMONT Rapporteur (LAUM, Le Mans)
M. Benoˆıt FABRE Examinateur (LAM, Paris)
M. Avraham HIRSCHBERG Rapporteur (Universit´e d’Eindhoven)
M. Jean KERGOMARD Directeur de th`ese (LMA, Marseille)
M. Xavier PELORSON Examinateur (ICP, Grenoble)
M. Joe WOLFE Directeur de th`ese (UNSW, Sydney)`a mes parents et mon Papy,
`a Pierre-Andr´e Taillard,Lesonchauddelaclarinette,`alafoisrude
et velout´e, ´eclatant dans l’aigu, sombre,
mais riche, dans les notes graves du cha-
lumeau, appelle l’id´ee du brun rouge, du
rouge Van Dyck, du grenat.
A. LavignacRemerciements
Puisque j’ai r´ealis´e ma th`ese dans trois laboratoires et que j’ai eu de nombreux contacts
en France comme `a l’´etranger, tant sur le plan scientifique que sur le plan musical, la liste des
personnes `a remercier est remarquablement longue... J’esp`ere sinc`erement n’oublier personne!
Commenc¸ons par Joe avec qui tout a commenc´e, il y a 5 ans de cela, lors de mon stage de
maˆıtrise : merci `a toi pour m’avoir donn´e le gouˆt de la recherche et fait r´eellement d´ecouvrir
l’acoustiquemusicale,etpuismercidem’avoirpropos´e,d´ej`a`al’´epoque,dem’encadrerpourune
th`ese. Merci pour ta physique avec les mains, ton encadrement parfait (ni trop ni pas assez),
ton enthousiasme incroyable et ton soutien continu (en particulier par t´el´ephone ces derniers
mois!). En plus du plaisir d’avoir travaill´e avec toi ces trois ann´ees, quel enchantement furent
les 14 mois pass´es `a Sydney! Ce fut une ann´ee tr`es riche, aussi bien sur le plan scientifique que
sur le plan humain. Thanks to The John Tann for his unbelievable availability when you need
him. Thanks to Ra, Paul, Alex and Attila for their support and their good mood.Many thanks
to Ken and Pritipal, from the workshop, who helped me a lot with the experiments, without
any complaint. Thanks to David for having finished in a hurry his wonderful program without
it I couldn’t have done the measurements!
Continuons par l’IRCAM, mon laboratoire principal. Merci a` Ren´e pour son enthousiasme,
d`esled´ebut,pourcetteth`eseencotutelle,sonaideexp´erimentaleetsonsoutienpr´ecieuxdurant
lafindeth`eseplutˆotdouloureuse(legateauauchocolattoutfraisapr`esladeuxi`emenuitblanche
fut un vrai r´egal!). Comment remercier Andr´e pour son soutien au quotidien, son exp´erience
tant en linux qu’en simulation num´erique et en manip, les nombreuses discussions scientifiques,
et puis tout ce que j’oublie? Un grand merci `a Alain pour son savoir-faire incroyable (quelle
petite merveille cette bouche artificielle!) et `a G´erard pour son aide en´electronique. Merci aux
diff´erents stagiaires qui sont venus peupler le labo 7 et l’ont ´egay´e par leur bonne humeur.
Une pens´ee plus particuli`ere `a ceux qui m’ont directement aid´ee comme Aude (merci pour ton
assistance pourlesderni`eres manipsainsique pourtarelecture tr`es attentive), “mon”Matthias
qui m’a beaucoup apport´e durant ses quatres de mois de stage et puis l”’autre” Matthias pour
son programme Imagina. Et puis mille mercis `a toute l’´equipe syst`eme pour leur d´evouement
informatique. Merci `a tous les autres pour leurs conseils, les discussions scientifiques ou non,
leur aide administrative, et tout le reste!
Et terminons par mon troisi`eme laboratoire, le LMA. Merci a` Jean pour m’avoir ´et´e d’un
tr`es grand secours tout au long de cette th`ese. J’aurais eu du mal `a d´emarrer sans toi ...
et d’ailleurs, j’aurais aussi eu du mal `a finir sans toi! Merci d’avoir r´eorient´e le sujet sur la
clarinette, c’est d´ej`a suffisamment compliqu´e comme cela. Merci `a Vincent et toute l’´equipe.
iii
Un grand merci `a Snorre, avec qui j’ai beaucoup travaill´e en premi`ere ann´ee, et `a qui l’on doit
ce merveilleux programme qu’est Harmbal!
Maislalistenes’arrˆetepasl`a.Jetiensenparticulier`aremerciertouteslespersonnesquej’ai
rencontr´ees ou contact´ees et qui m’ont aid´e sur le plan scientifique, de pr`es ou de loin. Thanks
to Brad Story for his help regarding the vocal tract simulation and the mapping. Danke Malte
fu¨r deinen wissenschaftlichen Rat, for your really nice support at SMAC when I was not so
convinced by what I was doing, et pour tous les bons moments pass´es ensemble en congr`es.
Un grand merci `a l’´equipe du Mans, S´ebastien Ollivier, Jo¨el Gilbert et surtout Jean-Pierre
Dalmont, pour leur aide scientifique et le prˆet du capteur. Thanks to Neville Fletcher for his
fruitful comments and his interest. Merci `a Franck Lalo¨e pour ses commentaires int´eressants
et `a Mico Hirschberg pour son id´ee des poumons. Thanks to Tim Leash and Gordon Troup
for having provided me with dissertations or unpublished papers which were difficult to find.
Merci `a Shinji Maeda et Daniel Isabey pour m’avoir accord´e un peu de leur temps pour me
rencontrer.
Pour finir sur le plan scientifique, je tiens ´egalement `a remercier les membres de mon jury
d’avoir accept´e de juger ces travaux, et plus particuli`erement mes rapporteurs pour leurs com-
mentaires fructueux.
Par ailleurs, cette th`ese n’aurait pu exister sans les principaux int´eress´es, c’est-`a-dire les cla-
rinettistes. Mille mercis `a Pierre-Andr´e qui est venu illuminer mes derniers mois de th`ese grˆace
`a ses remarques et ses exp´eriences, son soutien et son int´erˆet, mˆeme si je me retrouvais souvent
assomm´ee le matin par ses tr`es longs mails, parfois farfelus mais toujours tr`es int´eressants. Un
tr`es grand merci aussi `a Debbie pour son devouement lors de la mise en place du syst`eme de
mesure d’imp´edance. Merci aux clarinettistes parisiens comme Emmanuel, pour qui l’essence
du propos r´eside finalement dans l’affirmation suivante “le /æ/ c’est joli, le /i/, c’est trop
fort!”, Massimo qui s’est lib´er´e un certains nombres d’heures pour moi, Gunilla qui d´ebarqua
de Su`ede le jour ou` je d´esesp´erais de ne trouver aucun clarinettiste `a l’Ircam, Jean-Baptiste,
Cyrille, qui m’ont tous pr´et´e main forte pour les exp´eriences `a l’Ircam et Jean-Brice qui a
courageusement accept´e d’ingurgiter une pˆate d’aspect tout `a fait d´elicieux (bleu flash!) pour
r´ealiser un moulage de sa cavit´e buccale. Et puis, bien suˆr, many thanks `a tous les cobayes
de Sydney, Sneha, Stephanie, Lawrence, Don, Ian, Philip, CatherineS, Karl, Margery, Peter,
Deanne, David, Juliet, Johanna.
Enfin, un grand merci `a mes amis : tous les “ex-lyonnais” pour leur soutien permanent; les
aikidokas, franc¸ais et australiens, pour m’avoir permis de me d´efouler sur eux, et vlan, kote
gaeshi!; mes compagnons de cord´ee, d’iciet d’Oz;les v´eliplanchistes etles surfeurs de downun-
der; les musiciens et les m´elomanes, avec une pens´ee particuli`ere pour Olivier et sa pr´ecieuse
relecture; et puis tous les autres, qui ne rentrent pas dans ces cat´egories... Merci ´egalement
`a ma famille, et puis bien suˆr merci `a Pierrick pour m’avoir suivie dans cette extraordinaire
aventure que fut l’Australie et pour avoir support´e mon “absence” les derniers mois.Sommaire
Introduction 1
1 Etat des connaissances 3
1.1 Le conduit respiratoire . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3
1.2 La clarinette . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13
1.3 R´esolution num´erique : La m´ethode d’´equilibrage harmonique . . . . . . . . . . 16
1.4 Exp´erimentation : Bouche artificielle . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17
2 Le conduit vocal et son imp´edance 19
2.1 Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19
2.2 Dispositif de mesure d’imp´edance . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19
2.3 Les mesures . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25
2.4 Simulations num´eriques du conduit respiratoire . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30
2.5 Conduit vocal artificiel . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 44
2.6 Incertitude au niveau de la glotte . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 45
2.7 Conclusion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 47
3 Etude th´eorique 49
3.1 Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 49
3.2 Prise en compte du conduit vocal : modification des ´equations . . . . . . . . . . 49
3.3 Influence qualitative du conduit vocal . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 52
3.4 Description du syst`eme th´eorique . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 53
3.5 Etude analytique `a trois harmoniques, pr`es du seuil . . . . . . . . . . . . . . . . 53
3.6 Simulations avec Harmbal . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 60
3.7 Conclusion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 78
4 Etude exp´erimentale `a l’aide d’une bouche artificielle 79
iii4.1 Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 79
4.2 La bouche artificielle . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 80
4.3 D´etermination des param`etres . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 84
4.4 Mesure de la r´esistance glottique . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 88
4.5 Etude sur des tuyaux cylindriques . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 89
4.6 Etude sur une vraie clarinette . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 98
4.7 Conclusion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 121
Conclusion 123
Annexes 125
A Liste des symboles 127
B Tableau r´ecapitulatif des imp´edances utilis´ees 129
C Harmbal et l’´equilibrage harmonique 131
C.1 Harmbal et la clarinette . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 131
C.2 Modification de Harmbal pour l’´etude du conduit vocal . . . . . . . . . . . . . . 150
D Sondage de clarinettistes `a propos de l’influence du conduit vocal 157
D.1 En Australie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 157
D.2 En Europe . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 162
E Banque de donn´ees de mesures d’imp´edance du conduit vocal de clarinet-
tistes 163
E.1 Deborah de Graaff . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 163
E.2 Catherine McCorkill . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 164
E.3 Margery Smith . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 165
E.4 Lawrence Dobell . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 167
E.5 Peter Jenkin . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 167
F Compl´ement exp´erimental 169
F.1 Le banc de mesure d’imp´edance de l’UNSW . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 169
F.2 La bouche artificielle de l’IRCAM . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 170
G Au sujet de la clarinette 173
G.1 Glossaire . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 173

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