Paramètres de construction

Paramètres de construction

La conception des flûtes est une affaire de compromis. L’objectif est de placer les toutes les notes jouables à des hauteurs prédéfinies, mais en respectant un positionnement ergonomique des trous. Il s’agit de plus de compenser les variations de comportement acoustique de l’embouchure et du pied. Enfin le facteur cherche à créer un timbre particulier en contrôlant la production des harmoniques.

Les paramètres listés ci-dessous sont issus de la tradition des facteurs, reformulée récemment par la communauté scientifique de l’acoustique des vents.

Tête

Fenêtre

Sa section inférieure à la perce a pour effet d’élargir les rapports entre les modes (sa longueur acoustique diminue avec la fréquence). L’épaisseur de la fenêtre augmente la stabilité des notes, mais limite l’émission des modes supérieurs.

La hauteur de la fenêtre détermine le domaine de jeu (force relative des modes 1 et 2) et la force du jet nécessaire.

La largeur de la fenêtre favorise le volume sonore.

Biseau

Un angle du biseau aigu favorise les modes élevés et l’octaviation. Un angle plus obtus favorise la stabilité, et produit un peu de souffle (valeurs typiques : 15° pour les flûtes à bec baroques, 45° pour les tin-whistles, 60° pour les traversières).

La position du biseau par rapport à l’axe du canal (offset) est un paramètre primordial, qui détermine la production des différents harmoniques, et la flexibilité de jeu.

Le biseau est généralement positionné à la hauteur du plancher du canal, ce qui favorise le nombre des harmoniques (richesse du son) et la stabilité de hauteur des notes en fonction des variations de souffle. Des variations de 1/10 mm sont critiques sur le timbre résultant.

Bloc

Le chanfrein du bloc en sortie du canal est un paramètre critique de jeu, en particulier pour l’équilibre de volume/timbre entre notes hautes et basses (pas de modélisation physique claire à ce jour).

La présence d’une cavité en extrémité de bloc semble renforcer/stabiliser certaines notes.

Cas des flutes traversières

La géométrie aérodynamique du couplage transverse entre le jet et la colonne d’air est complexe, mais le flûtiste possède en revanche plus de liberté pour contrôler le son que pour une flûte à bec.

La hauteur de cheminée joue le même rôle que l’épaisseur de la fenêtre d’une flute à bec, et produit une « résistance » apparente pour le joueur.

L’angle de biseau est aussi un paramètre important de la flexibilité du jeu, et Boehm préconise un angle d’évasement interne de 7°. L’effet des autres paramètres de forme du trou d’embouchure sont plus complexes à identifier.

La cavité formée par le bouchon sert à compenser partiellement l’élargissement des modes provoqué par le diamètre réduit du trou d’embouchure couvert partiellement par les lèvres. Le positionnement des modes supérieurs peut donc être ajusté par le bouchon, mais doit tenir compte de la façon de jouer de l’instrumentiste (couverture variable du trou d’embouchure). Il n’existe donc pas de position idéale absolue.

La perce de la tête est pseudo-conique pour les flûtes Boehm (forme ‘parabolique’ d’après T. Boehm, bien que les mesures exactes ne justifient pas cette appellation). Un rétrécissement s’observe aussi sous le biseau de certaines flûtes à bec. Ce rétrécissement de perce a pour effet d’élargir les octaves, compensant ainsi le tassement des modes produit par les trous ouverts, ou la couverture progressive de l’embouchure par le flûtiste jouant les notes aiguës. Là encore, il n’y a pas de forme acoustiquement idéale.

Corps

Perce

La perce doit fournir des modes libres harmoniques(*) pour chaque note, en compensant les effets : – de l’embouchure (élongation des modes), – des trous ouverts (tassement des modes), – de l’extrémité du pied (élongation des modes).

L’effet dysharmonique de l’embouchure peut être compensé par un rétrécissement de la perce à ce niveau (cf. raccord entre biseau et perce des flûtes à bec, ou tête conique Boehm).

L’effet dysharmonique du pied est d’autant plus marqué que le diamètre de la perce est grand. Cet effet peut être compensé par un évasement de la perce dans le pied (ex. flûte Ganassi), ou en utilisant un pied plus long percé de trous. Ces solutions permettent de donner à la note la plus basse un timbre homogène avec les autres notes.

Une perce cylindrique convient donc pour des instruments aux trous larges, sans doigtés de fourche (tin whistles, flutes renaissance, flûte Boehm). Les flutes bansuri (Inde) en bambou sont une exception, mais offrent une flexibilité d’embouchure permettant au joueur de corriger les notes.

Les variations locales de diamètre de la perce sont employés pour ajuster la hauteur de certaines notes. Cette technique est très employée pour les instruments à ‘petits’ trous (flûte à bec baroque, clarinette), et a été volontairement abandonnée par Boehm en employant des trous très larges. D’une manière générale, un élargissement local de la perce abaisse la fréquence des notes possédant un ventre de pression à cet endroit, et relève celle des notes y possédant un noeud de pression ; un rétrécissement de la perce aura l’effet opposé.

(*) en réalité un positionnement du mode 2 un peu au dessus (10-20 cents) favorise la production du son

Trous

Une série de trous ouverts définit une longueur acoustique de l’instrument qui augmente légèrement avec la fréquence, ce qui a pour effet d’abaisser les notes des registres supérieurs par rapport au mode 1.

Cet effet des disharmonique des trous ouverts est d’autant plus marqué que les trous sont petits et proches de l’embouchure. La flûte Boehm, les tins whistles (sauf les notes les plus aiguës) sont peu affectés par ce problème. En revanche, les flutes baroques exploitent cet effet pour offrir des doigtés de fourche, mais nécessitent en retour des perces complexes pour la compensation harmonique.

Au-delà d’une certaine fréquence (cut-off frequency fc), le réseau de trous ouverts perd de son efficacité, et la flûte se comporte comme un tube de longueur fixe. Par conséquent, l’émission des notes de la gamme (modes supérieurs) décroit très fortement au-delà de fc. Ce paramètre constitue donc un formant caractéristique du timbre de l’instrument (valeurs typiques : flute baroque 1000 Hz, classique 1500, Boehm 2500). Cette fréquence de coupure dépend du diamètre de la perce, des trous et de leur espacement.

Le diamètre des trous permet de régler la hauteur des notes. A diamètre égal, un trou aura un effet d’autant plus marqué sur la longueur acoustique que le diamètre de la perce est petit. Cet effet est mis à profit dans les instruments à perce conique pour réduire les écartements entre les trous de la main droite.

Le sous-coupage (évasement interne) des trous permet dans une certaine mesure de rapprocher les modes des notes (en remontant le mode 1 tout en affectant peu le mode 2), mais suppose une hauteur de cheminée significative. L’arrondi réduit un peu les pertes acoustiques à la jonction trou-perce.

Terminologie :

  • note : hauteur correspondant à un doigté
  • modes : hauteurs successives correspondant à un doigté, en augmentant la vitesse du souffle
  • note/mode libre ou joué : distinction entre la résonance naturelle de la flûte et la note émise en soufflant, qui peut différer légèrement (interactions jet/colonne d’air, modification de la bouche du joueur, etc.)
  • partiels : composantes spectrales d’un son
  • harmonique : fréquence multiple d’un son (les partiels d’un son de flute sont tous harmoniques, à la différence des marteaux et des cordes)