Soutenance de thèse de SZWARCBERG Nathan

Résumé de la thèse

La naissance de la clarinette est marquée par l'invention du trou de registre, un petit tube métallique inséré près de l'extrémité supérieure de l'instrument.
L'ouverture de ce trou permet une transition systématique et fiable entre le premier registre (la tessiture grave) et le deuxième registre, situé une octave et une quinte plus haut, pour presque tous les doigtés.
Pourtant, les modèles physiques de clarinette ont tendance à produire un régime de premier registre, alors que des doigtés de deuxième registre sont simulés.
Cette divergence empêche d'étudier la clarinette dans sa fonction essentielle : la capacité à jouer des notes de deuxième registre.
Dans cette thèse, nous explorons le rôle des pertes non linéaires localisées (issues de la séparation de l'écoulement et du détachement tourbillonnaire à forte vitesse particulaire) dans les transitions de registre de la clarinette.
Nous commençons par le cas simplifié d'un tube cylindrique avec des pertes non linéaires à l'extrémité ouverte.
Deux modèles complémentaires sont développés.
Le premier étend le modèle classique de Raman, en ajoutant une condition aux limites d'écoulement quasi-statique.
Le deuxième repose sur une décomposition modale de l'impédance d'entrée.
Des coefficients modaux variables permettent de prendre en compte l'impédance non linéaire à la sortie du résonateur.
Le comportement dynamique de ces modèles est comparé à des résultats expérimentaux publiés.
Des conséquences pour la pratique musicale sont discutées.
Nous abordons ensuite le rôle du trou de registre.
Du point de vue linéaire, une analyse de sensibilité montre comment sa géométrie influence les propriétés modales de l'instrument.
Pour évaluer sa capacité à rendre le premier registre instable, nous réalisons des tests de jeu à l'aveugle sur un tube cylindrique percé latéralement, avec différents diamètres et positions de trous.
Les clarinettistes doivent maintenir des paramètres de contrôle constants, tandis qu'un trou est ouvert aléatoirement.
Les résultats sont comparés à deux modèles physiques par décomposition modale, avec et sans pertes non linéaires dans le trou de registre.
Seul le modèle prenant en compte les pertes non linéaires reproduit les transitions observées expérimentalement, à condition que la géométrie du trou de registre soit représentée avec précision.
L'étude est ensuite étendue à toute la tessiture du deuxième registre.
En utilisant des résonateurs de longueur variable et le même protocole de tests en aveugle, nous validons un modèle physique parcimonieux intégrant les pertes non linéaires dans le trou de registre.
À partir de ce modèle, nous identifions l'ensemble des dimensions et positions de trous permettant de basculer du premier vers le deuxième registre, sur toute la tessiture de la clarinette.
Cependant, le trou de registre est également utilisé pour jouer le si bémol "de gorge", la note la plus aiguë du premier registre.
Nous montrons que cette exigence limite fortement les possibilités de dimensionnement du trou de registre.
Libérer cette contrainte permet d'améliorer la justesse du deuxième registre sur l'ensemble de la tessiture de l'instrument.
Enfin, nous mettons en évidence un effet de "phase tipping" : dans certaines zones resserrées de l'espace des paramètres de contrôle, l'instant d'ouverture du trou de registre peut influencer le régime vers lequel le système converge.
Ce phénomène est exploré expérimentalement à l'aide d'un Musicien Artificiel.
Cette thèse contribue à la compréhension de la clarinette en mettant en évidence le rôle des pertes non linéaires localisées dans la jouabilité du deuxième registre, en développant des outils prédictifs soutenus par des expériences, et en formulant des lignes directrices pour la conception et l'étude des instruments à anche.