Perception de la hauteur - M. Castellengo.pdf

Prsentation des recherches - Michle Castellengo - 1963-2002

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6 -

PERCEPTION DE LA HAUTEUR- ETUDE PAR ANALYSE/SYNTHESE DE PROBLEMES SINGULIERS.

Figure 6.1 - Particularits de la perception de la hauteur sonore selon la tessiture.

6-PERCEPTIONDELAHAUTEUR-ETUDEPARANALYSE/SYNTHESEDEPROBLEMESSINGULIERS.

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1. Introduction

La hauteur sonore a eu pendant plusieurs sicles un statut privilgi dans la musique occidentale. Le dveloppe-ment des instruments de musique " sons dtermins" et l'accent mis sur l'apprentissage des hauteurs dans l'ducationmusicale de mme que la valorisation de "l'oreille absolue" en tmoignent. Parmi les propositions des jeunes compo-siteurs des annes 70, l'emploi de nouveaux modes de jeu, et en particulier des sons multiphoniques, s'est heurt quelques difficults de description et de notation. En effet, un son "multiphonique" ne donne plus la sensation d'unehauteur unique, mais d'un accord plus ou moins complexe. Mais, ce qui est plus compliqu, les diffrents auditeursne sont pas d'accord sur les sons perus ni sur leur place dans l'chelle des frquences. Les musiciens se dbattaientdonc pour tablir un catalogue des doigts de ces sons et de leur notation. J'avais dj eu l'occasion d'tudier avec P.YArtaud et G. Geay les sons multiphoniques de la flte traversire. Lorsque la question a t pose l'IRCAM en 1977par V. Globokar et D. Wessel, j'ai pu bnficier d'un contrat de recherche, et surtout des nouvelles possibilits de l'in-formatique musicale pour l'analyse et la synthse des sons.

2. Sons multiphoniques des instruments vent

Les sons multiphoniques, dj qualifis de "scandale acoustique" par Bouasse

24

en 1929, se produisent lorsque letuyau entretient simultanment plusieurs modes vibratoires non harmoniques. Ce sont des "accidents" que l'on vitehabituellement dans la facture et dans le jeu des instruments, mais que l'on rencontre dans le jeu d'instruments d'autrescultures.

Les expriences systmatiques de raccourcissement de la chemine ralises dans la thse (3.44 3.55), cf Ex

Son 45

sur les tuyaux d'orgue chemine, m'avaient permis de confirmer l'analyse de Bouasse, de mme pour lessons des "doigts de fourche" de la flte bec. En effet, les modes propres du tuyau, trs inharmoniques pour ces doig-

24. Tuyaux et rsonateurs; Delagrave Paris, 1929, 167

Figure 6.2 - Tuyaudorgue chemine(Praetorius, 1618)Son 45

Emission sonore multi-phonique dun tuyaudorgue chemine -MC; Lam; 1972

Sons multiphoniques des instruments vent


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ts particuliers, sont prsents dans le transitoire d'attaque (thse 3.30). On les retrouve lors de la stabilisation enmission multiphonique.

Bul: 16. - Sons nouveaux sur les fltes : le problme des sons multiples, Bulletin GAM 74 - Paris , Juin 1974.

2.1. Inventaire, analyse, proposition d'une notation des sons multiphoniques.

Le travail effectu l'IRCAM a comport plusieurs aspects :

Figure 6.3 Etude du son multiphonique HB12. analyse FFT; spectrogramme; notation musicale . Ex Son 46

Son 46

Son multiphonique dehautbois, Hb12, et sonanalyse spectrale. MC, Ir-cam; 1980. Voir figureFigure 6.3 dans le texte.


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Description acoustique des sons multiphoniques proposs par plusieurs instrumentistes. Except la flte, l'usagede cette technique de jeu tait encore peu rpandue en 1977 et donc mal matrise par les instrumentistes. Il s'agissaitd'une phase exploratoire au cours de laquelle nous avons enregistr des sons de flte, clarinette, hautbois, clarinettebasse. Le trombone, longuement tudi avec V. Globokar se prsentait comme un cas particulier, repris ultrieurementavec B. Sluchin. L'analyse est faite au sonagraphe, complte par les rsultats numriques du Phase Vocoder (FFTglissante) calculs sur un PDP 10

25

(Digit. Equ. Corp.). Nous utiliserons galement l'Analyse Spectrale Diffrentielle(ASD) dveloppe par Prio. (C.36)

Cg: 41. - CASTELLENGO M., CHAINTREUL S., (1983) Analyses compares de divers sons multiphoniques instrumentaux, C.R. du 11meI.C.A., Paris.

tude perceptive - "Dictes" musicales de sons et synthses de sons modifis par la technique du Phase Voco-der

26

. Les expriences ont montr l'importance perceptive de la "zone de frquence des fondamentaux musicaux",comprise entre 100 et environ 1200 Hz. La plupart des composantes aigus, mme d'intensit notable l'analyse,n'taient pas prise en compte comme sons de l'accord not. L'tude de la perception des instabilits temporelles a tinitie grace a la prise en main du nouveau programme de synthse additive de Max Matthews (Music10)

Ct: 9. - CASTELLENGO M.,; Les sons multiphoniques aux instruments vent, Rapport IRCAM/DGRST - Paris , Dc.1980.

25. Systme de 192 ko de mmoire centrale et mmoire disques magntiques de 30 Mo.26. L'opration tait lourde. Une analyse synthse d'un son de 2 secondes immobilisait la machine pour environ 1h de calcul...quand tout

se passait bien. L'ordinateur ne travaillant pas encore en multi-tache, il fallait attendre patiemment le moment propice pour lancer une analyse-synthse.

Sons multiphoniques des instruments vent


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Nous avons propos de classer les sons multi-phoniques selon quatre catgories perceptives.

1/ Les sons multiphoniques dits "harmoni-ques".

2/ Les sons stables admettant un fondamental de synchronisation dont la frquence est le PGCD des composantes principales;

3/ Les sons dits de roulement simples (en rapport d'octave ou de quinte);

4/ Les roulements complexes, instables.

Sur le trombone, le phnomne multiphoniquedcouvert par V. Globokar, s'apparente un roule-ment de trs basse frquence. Contrairement auxautres instruments, le rsultat est trs systmatiqueet ne dpend que du rang du partiel mis. Il n'a tou-tefois pas reu d'explication physique ce jour.L'tude du trombone a t poursuivie avec B. Slu-chin, et a permis de mettre en vidence deux autresproductions multiphoniques (voir bitonalit vocaleet instrumentale).

Cg: 40. - CASTELLENGO M., SLUCHIN B., CAUSSE R., (1983) Etude acoustique de l'mission multiphoniqueaux cuivres, C.R. 11me I.C.A. , Paris.

La notation des sons multiphoniques stables, propose dans la grille du PGCD

27

, permet daffecter aux compo-santes du spectre des numros d'harmoniques de ce PGCD. Cette notation respecte la valeur relle des intervalles entrecomposantes, non tempre, qui troublait tant loreille des musiciens. Lide a retenu l'attention de Grard Grisey quia compos une pice sur ce principe (

Solo pour deux

pour clarinette et trombone - Cration Mondiale la Biennalede Venise, 1982) ainsi que celle de Claudy Malherbe et Grard Assayag avec qui sest engage une recherche.

27. PGCD pour Plus Grand Commun Diviseur des frquences des composantes du spectre.

Figure 6.4 - Analyse spectrale de trois sons multiphoniques : flte, hautbois, flte,et notation sous forme de composantes dun PGCD (hauteur fondamentale de syn-chronisation). Ex Son 47

Son 47

Trois sons multiphoni-ques : flte traversire,Fl8; Hautbois Hb3; Fltetraverire Fl5. Voir figureFigure 6.4. MC, Ircam1980


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2.2. Simulation sonore par synthse des composantes principales.

Groupe de travail : C. Malherbe; G. Assayag

Le travail avec un compositeur pose d'emble d'autres exigences. L'analyse l'oreille est ncessaire mais impr-cise; l'analyse acoustique fournit un ensemble exhaustif de donnes, difficilement manipulables par le compositeur.Il faut donc trouver un compromis permettant de rduire cet ensemble aux lments ncessaires et suffisants uneexploitation musicale. Tout au long du travail que nous avons entrepris s'est tablie une interaction permanente entreles donnes de la perception et celles de l'analyse acoustique; l'oreille s'affinait cette comparaison. L'tude a t li-mite aux "bois" de l'orchestre.

Un catalogue complet des sons multiphoniques a t ralis avec 2 fl-tistes, 2 hautbostes, 2 bassonistes, 2 clarinettistes (sib et basse) et 1saxophoniste. Les sons, transfrs sur ordinateur ont t analyss sys-tmatiquement par FFT , et les composantes classes par ordre d'impor-tance perceptive selon l'algorithme de Terhardt. Cette opration arduit de faon considrable les oprations traiter en nous autorisant ne conserver, selon les sons, que 5 10 composantes significatives.Une synthse de ces composantes permettait de valider les rsultats,par comparaison auditive du son original et de la simulation.

La modlisation des sons multiphoniques en termes de numros decomposantes d'un spectre harmonique a permis dutiliser un ensemblede programmes conu comme outil de composition (constructiond'chelles; cribles; algorithme du peigne, construction de graphes figu-rant les relations entre ces sons) afin de construire des espaces de tran-sition musicalement cohrents entre multiphoniques. Avec ceformalisme Claudy Malherbe a crit deux pices : "

Non sun

" pourquintette vent (cr en 1984 l'Ircam) et "

Color

" pour 15 instruments(cr en 1986 Darmstadt). Ce travail a donn lieu plusieurs conf-

rences prsentes l'IRCAM, au cours d't de Darmstadt, ainsi qu' deux communications crites.

Cg: 37. - MALHERBE C., ASSAYAG G., CASTELLENGO M., (1985) Functional integration of complex instrumental sounds in musical writing,C.R. International Computer Music Conferences, Vancouver.

Au: 20. - MALHERBE C., ASSAYAG G., CASTELLENGO M., (1985), Nouvelles techniques instrumentales : composition et formalisation, Rap-port de recherche IRCAM , Paris.

Figure 6.6 - Extraction des composantes essentiellespour la perception de sons multiphonique, par analysespectrale et simulation sonore. Ex Son, 48et 49.

Son 48

Son multiphonique declarinette : Cl107, suivid'une synthse additivedes composantes princi-pales.

Son 49

Mme squence pour unson de saxophone, Sx7.MC, C. Malherbe et G.Assayag ; Ircam 1985.

Justesse, accordage, oreille absolue, diapason.


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3. Justesse, accordage, oreille absolue, diapason.

Nous rassemblons sous ce titre plusieurs tudes relevant de la sensation de hauteur dans la pratique musicale.

Le diapason.

Le diapason, question rgulirement souleve par les musiciens fait l'objet de discussions et de conflits rcurrents.Restitu dans son contexte historique le problme apparat beaucoup plus complexe et ne peut tre ramen au simplecontrle d'une frquence de rfrence.

Au: 34. - LEIPP E., CASTELLENGO M., (1969), La normalisation du diapason, Revue d'Acoustique N6 Paris

Sollicits par le responsable des churs de l'Opra de Parispuis par le Conseil de l'Europe qui devait procder une"nime" normalisation du diapason, nous avons effectudes enregistrements d'excutions musicales "in vivo", pen-dant une reprsentation musicale. La frquence moyenned'accord d'un orchestre fluctue selon la temprature am-biante, mais aussi en fonction de la "tension" dramatiquede l'uvre. Comme pour le justesse des instruments de mu-sique il y a lieu de considrer les marges de fluctuation decette frquence.

Au: 31. - LEIPP E., CASTELLENGO M., (1977), Du diapason et de sa re-lativit la Revue Musicale, N 294, Paris.

Mettant profit le fait d'avoir l'oreille "absolue", j'ai effec-tu des centaines de mesures au cours d'enregistrements, enprenant pour rgle de mesurer la tonique et la dominante dela tonalit, et non simplement le "la" dont la frquence peutvarier en fonction de sa position dans l'chelle tonale. Undiapason lectronique variable en temprature a t ralispour l'Opra de Paris.

Au: 33. - LEIPP E., CASTELLENGO M., AGOSTINI L., (1971), Un dia-pason electronique nouveau a l'opra de Paris, Revue d'AcoustiqueN16 Paris.

Figure 6.8 - Relev de la mesure des fluctuations du diapason pendantlinterptation dune uvre. Opra de Paris, la Damnation de Faust de Ber-lioz.


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Justesse et accordage.

De nombreux ouvrages paraissent sur l'accordage des instruments sons fixes, en rduisant le problme au seulcalcul des frquences des notes de la gamme. Initie dans la pratique de l'accord du clavecin par P.Y. Asselin qui aprpar une thse au laboratoire en travaillant avec le Cantor

28

, j'ai ralis un grand nombre d'exemples sonores dansdivers tempraments, qui ont t utiliss dans le cadre du cours d'acoustique musicale. En 1984, la dcouverte d'un

Pokilorgue

, instrument anches libres du XIXme sicle construit par A. Cavaill-Coll, et rest dans son accordd'origine, a montr que le temprament msotonique tait encore en usage cette poque.

Au: 22. - CASTELLENGO M., (1984), Un tmoin insoupconn du temprament chez Cavaille-Coll, La flte harmonique, 30, Paris.

Par ailleurs, la distorsion de sensation d'intervalle qui se manifeste partir de 1000Hz et qui explique l'agrandis-sement des octaves dans l'aigu des instruments de musique a pu tre explore au cours d'expriences systmatiquesfaites avec des musiciens. (Bu.17).

Bul: 17. - Un problme de perception des hauteurs : la justesse des octaves mlodiques, Bulletin GAM 76 - Paris 1974

Oreille absolue

Plusieurs des expriences portant sur la sensation de hauteur, dont celles qui concernent le vibrato, ont t prsen-tes au colloque de Marseille. A cette occasion s'est confirme l'ide que la sensation de hauteur des sons se construit partir de repres propres chaque catgorie de sons. Nous apprenons reconnatre la hauteur sonore du son duninstrument donn : le piano, la flte, le violon. Le comportement curieux dune possible adaptation de l'oreille absolue un diapason diffrent, exclusivement pour des timbres particuliers (clavecin, flte une cl) semble bien montrerque la hauteur mmorise par les musiciens qui ont loreille absolue, sancre dans la matire sonore du timbre et nepeut-tre rduite la seule expression numrique dune frquence fondamentale!

Au: 13. - CASTELLENGO M., (1991)Quelques aspects de la perception de la hauteur et du timbre dans un contexte musical, Gense et percep-tion des sons, Actes du Cinquantenaire du L.M.A.,

28. le Cantor, orgue lectronique construit au Laboratoire de St Cyr l'Ecole sur la demande d'Emile Leipp comportait 64 gnrateurs de frquence rglables de faon indpendante. Il permettait la pratique de toutes sortes d'accordages, et, muni de trois claviers, offrait la possibilit de jouer des musiques dans un temprament donn et avec trois sonorits diffrentes.

Perception de la hauteur des cloches.


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4. Perception de la hauteur des cloches.

Les cloches produisent des partiels fortement inharmoniques, dont la rpartition spectrale, conditionne par la for-me gomtrique du corps (profils externe et interne) s'approche au mieux d'un "accord" musical donnant la sensationd'une note fondamentale dominante.

L'attention que jai port ltude des cloches provient la fois de la demande des professionnels (fonderies Pac-card, Cazar et Bergamo, Guilde des carillonneurs) et de lintrt suscit par les questions de perception de la hauteurqu'elles posent.

Le travail a dmarr en 1971 la faveur de la premiremission Malraux (Inventaire gnral des monuments etrichesses artistiques de la France; canton de Lyons-La-Fort) qui nous a permis de constituer une base de don-nes de 11 cloches. Il a t repris pour tre prsent auCongrs de Campanologie de Chlons/Marne en 1989.

La simulation d'une cloche relle par synthse additive(programme crit par B. Fabre) a permis de confirmer lesobservations suivantes :

le rle prpondrant du partiel 5 dans la justesse de la "note au coup".

la participation des partiels suprieurs (8 12) dans la perception d'une deuxime note au coup des grosses cloches, la quarte suprieure de la premire. Ex

Son 50, 51, et 52.

le rle des partiels du groupe I dans la perception du fondamental de 3ce mineure dont la production est tout fait spcifique des cloches de Normandie. Ce son est produit par un deuxime marteau roulant externe, exci-tant la cloche vers le milieu du profil, de sorte que les partiels du groupe I sont considrablement attnus

Figure 6.9 - Trac du profil dune cloche dglise. (Mersenne, 1636)

Son 50

Hauteur d'une cloche : ladeuxime note au coup :la quarte. Cloche de Ho-chfelden (Alsace); Mis-sion 1981.

Son 51

Synthse additive du sonde la cloche, sans les par-tiels de la quarte (2fois)

Son 52

Synthse additive du sonde la cloche, avec les par-tiels de la quarte (2fois) MC; lam 1992.


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alors que ceux du groupe III sont sollicits. Une seule cloche produit donc deux fondamentaux successifs (son-nerie du glas). Lalternance ainsi produite trouve explication dans le cadre de la thorie cognitive des flux. Un phnomne similaire a t rcemment signal lors de la redcouverte des cloches chinoises anciennes, de forme ovale, qui possdent deux points de frappe donnant chacun un fondamental diffrent.

Au: 9. - CASTELLENGO M., La perception de la hauteur des cloches. (1992).1res journes nationales de campanologie organises par le Mi-nistre de la Culture, pp. 97-104, Chlons sur Marne.

Cg: 55. - LEIPP E., CASTELLENGO M., (1965); L'acoustique des cloches, Comptes rendus du 5me ICA , Lige.Bul: 4. - Les cloches, Bulletin GAM 18, Paris 1966.

5. Le vibrato vocal et le trille 1987-1994

Groupe de travail G. Richard; Ch. d'Alessandro; D. Colas;

5.1. Introduction

Ce thme de recherche, issu de la voix chante, s'est rapidement constitu en thme de recherche sur la perceptionde la hauteur. Son dveloppement a bnfici du nouvel outil de synthse vocale dvelopp par X. Rodet et port surordinateur individuel (le premier IBM/PC du labo + TMS 320 20) par F. Dechelle et Ch. D'Alessandro.

Le vibrato de frquence, prsent dans la quasi totalit des productions musicales occidentales, pose d'intressantsproblmes de perception de hauteur. La plupart des tudes psychoacoustiques existantes ne portaient que sur des sonsmoduls de faon stable (vibrato rgulier, dure 2 3 secondes) alors que lanalyse de la pratique instrumentale etvocale fait apparatre des vnements transitoires brefs pour lesquels lapprciation de justesse est trs prcise de lapart des musiciens. C'est le cas des sons vibrs de transition entre deux notes enchanes en legato, ou encore des no-tes piques vibres, extrmement courtes, des chanteuses colorature. Par ailleurs le trille vocal qui est un vibrato detrs grande excursion en frquence, navait encore fait lobjet daucune recherche approfondie.

Pour cette recherche des tests systmatiques ont t raliss laide de sons vocaux synthtiques dexcellente qua-lit. Une pr-tude du vibrato de sons stables de synthse (C. Marin 1982) avait dj montr qu lcoute, les audi-teurs ntaient pas seulement sensibles des variations de hauteur, mais dcrivaient aussi des changements de timbreet d'intensit. Nous avons donc t convaincue de la ncessit de travailler avec des sons vocaux synthtiques d'ex-cellente qualit.

Le vibrato vocal et le trille 1987-1994


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5.2. Etude des transitions vibres en chant legato par synthse vocale.

Le vibrato d'un chanteur est principalement une modulation de frquence dont la "rapidit" est comprise entre 5et 8 oscillations par seconde. L'excursion en frquence,

f/fm, varie selon les interprtes, et selon le contexte musical.Sa valeur est comprise entre 3 et 6% de la frquence moyenne fm, c'est dire entre le demi-ton et le ton tempr. Lesproblmes lis aux transitions entre sons successifs lis, avaient dj t explors par C. Seashore en 1938.

Nous avons tudi systmatiquement la manire dont se fai-sait la transition d'une note l'autre et dans quelle mesure lechanteur pouvait modifier la rapidit de son vibrato pourl'adapter des changements de tempo. L'tude s'est drouleavec la participation de M.A. Faure, mdecin-spcialiste enphoniatrie, ainsi qu'avec ses lves chanteurs.

Si la transition d'une note la note suprieure peut se faire divers moments de la phase du vibato, les analyses des chan-teurs et les tests ont montr que le dbut de la transition as-cendante devait tre synchronise avec la phase descendantedu vibrato.

Les rsultats, obtenus par G.Richard dans le cadre de sonmmoire d'informatique (1988) ont t prsents aux con-grs d'audiophonologie de Besanon et l'ICA de Belgrade.

Cg: 36. - CASTELLENGO M., D'ALESSANDRO C., RICHARD G., (1989)Study of vocal pitch vibrato perception using synthesis, C.R. du 13meCongrs international d'Acoustique, Belgrade.Au: 14. - CASTELLENGO M., D'ALESSANDRO C., (1991).Etude par lasynthse de la perception du vibrato vocal dans les transitions de notes,Bulletin d'Audiophonologie, VII N.S., p.551-564

Figure 6.10 - Gammes diatoniques synthtiques. A - transition enphase avec le vibrato; B - Transition sans vibrato; C - Transition enopposition de phase avec le vibrato.


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5.3. Perception des notes courtes vibres : tests psychoacoustiques d'ajustement.

De nombreuses tudes avaient montr que la hauteur perued'un son vibr "stable" (dure 1s) est assimilable celle dela frquence moyenne, fm. Lors de passages de virtuosit,comme dans le clbre air de la Reine de la Nuit de la Fl-te enchante de Mozart, les chanteurs produisent des notespiques trs courtes dont la dure est trs infrieure uneseule priode de vibrato (160 ms environ). Ex

Son 53

Comment, dans ce cas, relier la hauteur perue au signalacoustique ? Cette recherche, dj prsente l'ICA de Bel-grade en 1989, a fait lobjet d'une srie de tests dajustementsystmatiques qui ont permis dtablir des relations entre lahauteur perue et respectivement la dure, la phase termina-le et la forme de la variations de frquence (ascendante oudescendante). cf Ex sonore N46.

L'auditeur doit apparier l'oreille la hauteur perue d'un sonvibr, avec celle d'un son stable choisi parmi une collectionde sons voisins diffrant entre eux par des intervalles inf-rieurs au seuil diffrentiel de hauteur. Dans une premireexprience (Fo = 440 Hz, Fvib = 6 Hz; larg.= 100 cents soit1/2 ton), nous avons fait varier la dure des sons (de 0.5 2cycles de vibrato), et la phase initiale du vibrato. Les rsul-tats ont montr clairement l'importance de la forme de laphase terminale du vibrato sur la perception de la hauteur.

Figure 6.11 - Analyse de la squence chante en notes pi-ques. Air de la Reine de la nuit de la Flte enchante (Mo-zart)/ En haut : amplitude; en bas, sonagramme. La lignemlodique de lharmonique 4, dgage de la rverbration,montre les formes varies des la chants en notes piques(numros 1 8). Ex (son 53). Ltude de ces portions de vi-brato a fait lobjet de tests dcoute systmatiques.

Son 53

Chant; Notes courtes vi-bres : air de la Reine dela nuit (Mozart).



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Plusieurs sries de tests ont ensuite tconduites en prenant pour paramtre la fr-quence fondamentale (de 220 1500 Hz),la rapidit du vibrato (de 4 8 Hz) et sontendue en frquence (de 50 200 cents).Nous avons ainsi pu tablir des relationssystmatiques entre la hauteur perue et lesdiffrents paramtres. Ex

Son 54

Un modle numrique simple prenanten compte la pondration temporelle miseen vidence par les rsultats des tests a tpropos par Ch. d'Alessandro. Le travail,qui s'est droul sur 4 ans, a fait l'objet deprsentations divers congrs, au fur et mesure du dveloppement des expriences(123me Meeting de l'ASA, Salt Lake CityMai 1992; SMAC 93, Stokholm);CoMeT93, Utrecht et de trois publications,dont la dernire dans le JASA.

Cg: 33. - CASTELLENGO M., D'ALESSANDRO C., (1991) Perception of vocal pitch vibrato in short tones, Rsum dans J. Acoust. Soc. Am. 89(4 Pt. 2), p. 1987, Baltimore.

Cg: 34. - CASTELLENGO M., D'ALESSANDRO C., (1991).Etude de la perception des notes courtes chantes en prsence de vibrato, XIIth In-ternational Congress of Phonetic Sciences, Aix en Provence.

Cg: 31. - CASTELLENGO M., COLAS D., (1992).Making and hearing the vocal trill : An acoustical study. Rsum publi dans J. Acoust. Soc.Am. 91 (4, Pt. 2), p. 2434, Salt Lake City.

Cg: 27. - d'ALESSANDRO Ch., CASTELLENGO M., (1993), Pitch of very short vocal tones: a parametric study, XIX International CoMeT Con-gress, Utrecht

Cg: 28. - d'ALESSANDRO Ch., CASTELLENGO M., (1993), The pitch of short-duration vibrato tones: experimental data and numerical model,Stockholm Music Acoustics Conference, Stockholm pp. 25-30

P3. - d'ALESSANDRO Ch., CASTELLENGO M., (1994), The pitch of short-duration vibrato tones ; J.Acous. Soc. Am., 95 ( 3), pp. 1617-1630.O 2. - d'ALESSANDRO C., CASTELLENGO M., (1995), Pitch of very short vocal tones : a parametric study, in Vibrato, dit par P.H.Dejonkere,

Singular Publishing Group Inc., Sant Diego.

Figure 6.12 - Perception de notes courtes vibres en fonction de la dure (gauche) et pour unedure donne, en fonction de la phase finale du vibrato (droite)

Son 54

Perception de hauteur denotes courtes vibres. Ex-trait du test d'ajustement(synthse par FOF). Leson test est suivi d'unson rglable des hau-teurs diverses. La derni-re paire est ajuste. 1993;MC et C. d'Alessandro.


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5.4. Perception du trille vocal

Ltude du trille vocal, amorce dans le cadredun mmoire de la classe dAcoustique Musicale duCNSMDP (D. Colas, 1989), illustre trs bien l'intrt,mais aussi les difficults d'un travail portant sur unproblme musical rel .

Contrairement au trille instrumental, constitu del'alternance discontinue de deux "notes" de frquen-ces dfinies, l'analyse acoustique d'un trille vocal r-vle que celui-ci n'est autre qu'une modulation defrquence, analogue au vibrato, mais de plus grandeexcursion. Figure 6.13 et Ex

Son 55

.

Une modulation peut tre caractrise par deuxparamtres : l'tendue ou excursion en frquence de lamodulation (E =

f/Fm) et la rapidit de modulation.

Le trille vocal nous place devant un curieux paradoxe perceptif :

pourquoi unemodulation de frquence donne-t-elle lieu, dans le cas du vibrato, la sen-sation d'une hauteur unique assimilable la frquence moyenne, et, dans lecas du trille celle de l'alternance de deux "notes"

correspondant respective-ment aux limites suprieure et infrieure de la variation de frquence? (fig. 6.14).Quelles sont les valeurs de la frquence et de sa modulation qui font passer d'untype de perception l'autre?

Un grand nombre de mesures ont t effectues sur des enregistrements d'artistesde haut niveau. En ne considrant que l'tendue E, nous avons montr l'existence d'une zone critique (0,12<

f/Fo



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largeur de modulation suprieure 0,18, la fusion ne s'opre plus et apparat une "fission mlodique" donnant la sen-sation du trille, quel que soit le contexte. Les premiers rsultats de cette recherche ont t prsents au 123me congrsde lASA Salt Lake City, au SMAC93 de Stockholm et au CoMeT Utrecht.

Cg: 29. - CASTELLENGO M., (1993), The vocal trill, an auditive illusion, XIX International CoMeT Congress, Utrecht.Cg: 31. - CASTELLENGO M., COLAS D., (1992).Making and hearing the vocal trill : An acoustical study. Rsum publi dans J. Acoust. Soc.

Am. 91 (4, Pt. 2), p. 2434, Salt Lake City.O 2. - d'ALESSANDRO C., CASTELLENGO M., (1995), Pitch of very short vocal tones : a parametric study, in Vibrato, dit par P.H.Dejonkere,

Singular Publishing Group Inc., Sant Diego.

Une srie de tests paramtriques, analogues ceux mis en oeuvre pour l'tude des notes courtes vibres a t d-finie pour apporter des rponses aux questions suivantes :

- Pour quelles valeurs de E (intervalle dExcursion en frquence) passe-t-on de la perception d'une note unique, moyenne des variations de frquence, celle de deux hauteurs successives alternes ?

- Quel est le degr de prcision peru dans l'intervalle du trille ?

- Quel rle jouent les lments du contexte musical tels que la prparation et la terminaison du trille ?

Le travail men dans le cadre d'un mmoire de matrise de Musicologie (Verteneuil-1996) a permis une explora-tion trs fructueuse. L'importance de la prparation a t confirme. Par contre, l'hypothse que nous avions formulequand la perception de l'intervalle s'est trouve invalide.

La difficult de cette tude tient son aspect plus "co-gnitif" que psychoacoustique. Le trille est un ornement vocal appris, cod dans un contexte musical donn.

Lajustesse de l'intervalle est fortement dpendante du contexte tonal ainsi que des ralisations de la prparation et de leterminaison. L'tude doit tre reprise dans un cadre musicologique bien dfini.

5.5. Bitonalit vocale et labiale.

Collaborations : B. Sluchin; R. Causs; V. Gibiat.

L'analogie entre les vibrations des lvres d'un tromboniste et celles des cordes vocales a t souligne par de nom-breux chercheurs.


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En collaboration avec B. Sluchin soliste l'E.I.C., nous avons ralis une embouchure de trombone transparente(de faon permettre une prise de vue cinmatographique) munie de deux lectrodes raccordables un electroglotto-graphe. Le trac obtenu rend compte des moments d'ouverture et de fermeture des lvres pendant l'mission.

Ce dispositif a permis d'tudier un 2me type de multiphonique qui s'est rvl trs proche acoustiquement de ceuxque l'on rencontre en phonation. Communication des rsultats l'ICA (83), au SMAC (83) et la Socit Franaisede phoniatrie (83).

Dans le mme temps nous avons men l'instigation d'une orthophoniste une recherche parallle sur la bitonalitvocale. Il s'agit, comme pour la 2me sorte de multiphonique au trombone d'une multiphonie de la source, laquellefonctionne simultanment sur le fondamental et sur un sous-multiple F/2 ou F/3. Communication la Socit Fran-aise de Phoniatrie.

Au: 21. - CASTELLENGO M., SLUCHIN B., CAUSSE R., GEOFFROY A., (1984), Bitonalit vocale et labiale, Bulletin d'audiophonologie, 17,N5, Paris, p.510-520.

Figure 6.15 - Bitonalit vocale. A gauche, analyse sonagraphique dune mission vocale bitonale avec enregistrement electroglottographi-que. A droite, chant pratiqu par les femmes Xhosa dAfrique du Sud. La bitonalit produit des doublements et des triplements de priode(F/2 et F/3) Exemples sonores 57 et 58.

Son 57

Doublement de Priode.Ex vocal, voix fminine(voir figure). MC; Lam;1985

Son 58

Doublement de Priode.Chanteuse Xhosa d'Afri-que du Sud, (voir figure).

La quintina des polyphonies Sardes : un fondamental virtuel formantique.


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L'analyse de ces phnomnes, complte par celle de productions vocales observes dans plusieurs cultures tradi-tionnelles (Femmes Xhosa de l'Afrique du Sud et chant du Tibet) a t intgre dans une tude des phnomnes nonlinaires des systmes excitateurs (doublement de priode) dveloppe par V.Gibiat. cf Exemples

Sons 57 et 58

.

P1. - GIBIAT V., CASTELLENGO M., (2000),.Period doubling occurences in wind instruments musical performance. Acta Acustica, 86, p.746-754

Il nous importait de montrer que ce type d'mission, gnralement considr comme "pathologique" dans notreculture, pouvait relever au contraire, de techniques intentionnellement pratiques des fins esthtiques.

6. La quintina des polyphonies Sardes : un fondamental virtuel formantique.

Bernard Lortat-Jacob, ethnomusi-cologue, a men une tude approfon-die d'un ensemble de chantspolyphoniques sardes pratiqus dans levillage de Castelsardo, qui prsententune curiosit acoustique reste nigma-tique pendant plusieurs annes. Lors-que les chanteurs, au nombre de quatre,sont en bon accord, une cinquime voixse fait entendre, plus aigu. Nous avonspu montrer, en utilisant l'analyse syn-thse du programme Audiosculpt del'Ircam, que cette voix "fminine" clai-rement perceptible, dont la hauteur estnote en ronde sur la figure, disparais-sait ds que l'on supprimait deux com-posantes du spectre, F1 et F2. Ex

Son59

L'explication perceptive du phno-mne repose sur les faits suivants.

Figure 6.16 - Analyse dun accord chant faisant entendre la 5me voix (quintina). De gauche droite : sonagramme, spectre, notation musicale, harmoniques communs. Ex Son 59

Son 59

La quintina. 1) Un accordvocal extrait du chantSarde (2 secondes); 2)mme accord filtr; En-chanement 2) et 1) encontinu. Synthse et fil-trage avec Audiosculpt.MC; Lam 2000.


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Les deux composantes responsables de la cinquime voix constituent les harmoniques 2 et 3 de cette voix. Il s'agitdonc d'une hauteur fondamentale virtuelle ("virtual pitch" de Plomp).

La forte prgnance de ces deux composantes responsables de la hauteur perue tient au fait qu'elles sont situesdans la zone dominante dj signale par Plomp (400-1500 Hz) et qu'elles ont une grande intensit. Nous avons mon-tr que leur intensit rsulte de l'ajustement soigneux des deux premiers formants vocaliques (principalement A et Oouvert), ajustement opr par les chanteurs dans une pratique d'coute extrmement concentre.

Le plus tonnant de cette recherche fut dcouvrir que, dans la complexit du spectre acoustique d'un chant poly-phonique produisant plusieurs dizaines d'harmonique, 2 frquences bien places, suffisaient produire une cinquimevoix.

Cg: 1. - CASTELLENGO M., LORTAT-JACOB B., LEOTHAUD G., (2001); Pitch perception : five voices with four sardinian singers; ISMA,Perugia.

7. Conclusions

Tout au long de mes recherches j'ai port un vif intrt aux problmes poss par la perception de la hauteur sonore,en raison de mes dispositions personnelles (oreille absolue et sensibilit la justesse) et grace aux nouvelles possibi-lits d'exprimentation objective qu'offait la synthse par ordinateur. Au fur et mesure de leur parution j'ai pris enmain les outils qui se sont prsents : phase vocoder sous Unix; synthse par FOF

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en C sur Bull; synthse additivesous Unix (music 10) et en C (labo); et dernirement le programme Audiosculpt (l'Ircam) sous Mac OS.

Les musiciens instrumentistes et les compositeurs sont constamment confronts des problmes de perception dehauteur et les divers points abords ont aliment mon enseignement au CNSM. Il se confirme que pour expliquer lasensation de hauteur il faut toujours prendre en compte le contexte et l'identit des sons avec lesquels on travaille.

On peut mener des expriences sur la sensation de hauteur en laboratoire, avec des artefacts ne relevant d'aucunecatgorie instrumentale, mais les rsultats ne sont pas transposables aux sons rels. Notre apprentissage du mondesonore et plus particulirement des sons musicaux se fait sur la base d'un corpus de sons rels lis aux sources qui lesont produits et que nous structurons en catgories. Les qualits de hauteur, d'intensit, sont ensuite codes par com-paraison aux sons d'une mme catgorie de source. La sensation de hauteur peut donc tre lie aux modifications du

29. pour Formes dOndes Formantiques.

Conclusions


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spectre (piano), l'intensit (sifflet), la sensation d'effort (voix). Et comme nous lavons vu, la modulation de fr-quence du vibrato produit des sensations de hauteur trs diffrentes selon le contexte musical et selon l'esthtique.

Ces rflexions, dj prsentes Marseille (1991) et exposes dans "Psychologie de la musique" (1994) se sonttrouves confortes par l'approche "catgorisation perceptive" dveloppe avec Danile Dubois.

O 4. - CASTELLENGO M., (1994), La perception auditive des sons musicaux, in Psychologie de la Musique, dit par A. Zenatti, P.U.F.,pp.55-87, Paris.

Cg: 11. - CASTELLENGO M.; Hauteur et timbre des sons musicaux, in "Fisica, Matematica, Musica", Confrence pleinire prsente au Con-grs, Atti del Congresso, Locarno, 57-61.


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Documents

Perception de la hauteur - M. Castellengo.pdf