Anches de bourdon de cornemuse écossaise
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Anches de bourdon de cornemuse écossaise
CFA 2006 Anches de bourdon de cornemuse écossaise – Perception et analyse du signal Mathieu Paquier, Cédric Moign EA 3883 LISyC, Université de Bretagne Occidentale, 29238 Brest cedex 3, France. [email protected] Résumé Matériel et méthode Les bourdons de cornemuse écossaise sont munis d’anches simples battantes. Historiquement ces anches étaient fabriquées en roseau, mais de plus en plus de musiciens s’équipent désormais d’anches synthétiques. L’intérêt du plastique est la moindre dépendance de l’anche à l’humidité, à la chaleur, et au vieillissement ; la régularité de l’accord de l’instrument est donc meilleure lorsqu’il est « monté » en plastique. Malgré cela, certains musiciens considèrent que l’anchage synthétique dégrade le timbre de l’instrument, et restent donc fidèles au roseau. Bien sûr le débat roseauplastique est animé de pensées assez magiques et non fondées. Enregistrement Nous avons utilisé huit différents modèles d’anche; quatre modèles étaient en plastique (de fabrication industrielle), et quatre autres étaient en roseau (de fabrication artisanale). Toutes ces anches étaient neuves mais rodées. Pour chaque modèle d’anche nous disposions de deux jeux différents, Deux sonneurs profesionnels ont réalisé nos enregistrements, chacun avec leur propre instrument. Pour chaque jeu nous avons enregistré un bourdon basse seul, un bourdon ténor seul, et une mélodie au chanter accompagnée par les trois bourdons (plein jeu : deux bourdons ténors et un bourdon basse). Nous avons donc enregistré des sons de bourdons équipés d’anches en roseau ou en plastique. Nous avons ensuite interrogé des sujets – sonneurs ou non – sur les sons enregistrés. En plein-jeu, alors que les auditeurs nonsonneurs ont significativement préféré les anches en roseau, les auditeurs sonneurs sont apparus bien plus indécis. De plus, une des deux cornemuses enregistrées a semblée plus dédiée (en terme de jugement de qualité) aux anches en plastique, et l’autre plus dédiée aux anches en roseau. Les séquences de bourdon seul duraient 8s, et la mélodie en plein jeu durait environ 15s. En résumé nous avons enregistré 8 modèles × 2 exemplaires × 2 musiciens = 32 séquences pour chacune des trois expériences (bourdons ténor seuls, bourdons basses seuls , et chanter+plein jeu), soit au total 96 séquences. La prise était monophonique, et le micro était placé 1,20m devant le musicien, à une hauteur de 1,60m. Parallèlement à ces études perceptives, nous avons effectué des analyses de nos enregistrements, notre but étant ici de caractériser les anches par des paramètres temporels, spectraux, et spectro-temporel, et de corréler ces paramètres avec les résultats perceptifs. Protocole de test Nous avont mis au point trois expériences (à réaliser consécutivement) : la première concernait des bourdons ténor seuls, la seconde des bourdons basse seuls, et la troisième des jeux de bourdons complets accompagnés d’un chanter. Le protocole de test précis est décrit dans [1]. Introduction La littérature scientifique concernant la cornemuse est très limitée et ne concerne que l’échelle musicale particulière de cet instrument. Les rares études des matériaux des anches n’ont été effectuées que pour d’autres instruments, notamment pour la clarinette; néanmoins la structure de l’ensemble anche/bec de la clarinette étant totalement différente ce celle d’une anche de bourdon, les extrapolations sont difficiles. Nous avons souhaité interroger des auditeurs, naïfs et spécialistes, sur la qualité de différentes anches de bourdons, en plastique et en roseau. Pour cela nous avons réalisé trois expériences : (1) auditions et jugements de bourdons ténor seuls, (2) auditions et jugements de bourdons basse seuls, et (3) audition et jugements des trois bourdons, accompagnés par le chanter (conditions de jeu normales). Le principe des trois tests était identique : un auditeur était placé devant un écran d’ordinateur et était équipé d’un casque. Il entendait tout d’abord une séquence sonore; à la fin du son il devait juger la qualité de la séquence entendue sur une échelle de trois niveaux : - , ~ , + ; une autre séquence était alors envoyée dans le casque de l’auditeur, suivie d’une nouvelle étape de jugement, etc… En fait les sujets étaient intérogés sur la qualité globale du son, à la suite de quoi il leur était aussi demandé de juger d’autres paramètres (clarté, agressivité, chaleur, volume, immersion), mais ces autres paramètres perceptifs ne seront pas abordés ici. Il était bien précisé aux sujets que le test concernait le son des bourdons exclusivement, donc que lorsque le chanter jouait, dans la troisième expérience, les jugements devaient porter sur les bourdons en condition de jeu avec chanter, mais pas sur le chanter lui-même. 463 CFA 2006 De plus des différences significatives (p<0.0001) sont observables entre les auditeurs non sonneurs et les auditeurs sonneurs (figure 2) : les anches les mieux notées par les auditeurs sonneurs n’ont pas forcément été les anches préférées par les auditeurs non sonneurs. Vingt sujets auditeurs ont participé à l’étude. Dix d’entre eux étaient musiciens ou intéressés de près à la musique (incluant notamment de la cornemuse), mais n’étaient pas sonneurs de cornemuse. Les dix autres sujets étaient sonneurs, de différents niveaux, et de différentes cultures musicales (solistes ou musiciens d’ensembles exclusivement). QUALIT 3 Résultats du test perceptif 2,5 SONNEURS 2 MODELE 8 (roseau) MODELE 7 (roseau) MODELE 6 (roseau) MODELE 5 (roseau) MODELE 4 (synthetique) MODELE 3 (synthetique) MODELE 2 (synthetique) 1 Tout d’abord nous n’avons pas observé d’effet simple des facteurs « auditeur » et « musicien ». Par contre nous avons observé des effets et interactions très significatif concernant la matière de l’anche : MODELE 1 (synthetique) 1,5 Qualité sonore des bourdons en plein jeu MODELE D'ANCHE Figure 2: Qualité des bourdons en situation de plein jeu, en fonction du modèle d’anche et des auditeurs Effet de la matière de l’anche L’ensemble des auditeurs (non sonneurs et sonneurs confondus) a significativement mieux noté les bourdons équipés d’anches en roseau que les bourdons équipés d’anches en plastique (p=0.0025). Interaction Modèle d’anche/Musicien Nous avons précédement observé que la préférence des auditeurs vers le roseau était observable uniquement pour les séquences enregistrées par le musicien 2. De même, les préférences des auditeurs pour tel ou tel modèle d’anche (en plastique ou en roseau) ont été significativement différentes selon le musicien ayant enregistré la séquence (p=0.037). Ces différences sont apparues particulièrement notables pour les anches en plastiques, peu appréciées pour les séquences enregistrées par le musicien 2. Interaction Matière/Auditeur La figure 1 montre que le paramètre “matière” n’est pas significatif pour les sonneurs (p=0.6476), alors qu’il l’est franchement pour les non sonneurs (p=0.0006). 3 SYNTHETIQUES NON SONNEURS ROSEAU Qualité sonore des bourdons basse seuls 2 Pour les bourdons basse seuls, nous n’avons pas observé d’effets simples de la matière, de l’auditeur, et du musicien. De même, aucune interaction mettant en jeu les auditeurs (non sonneurs vs sonneurs) n’est apparue pour les jugements de bourdons basse seuls. Le seul effet simple observé est celui du modèle d’anche (indépendamment de la matière). 1,5 1 SONNEURS AUDITEURS Figure 1: Qualité des bourdons en situation de plein jeu, en fonction de la matière des anches et des auditeurs Effet du modèle d’anche Même si aucun effet direct de la matière n’a été observé pour les jugements de bourdons basse seuls, les auditeurs ont tout de même préféré certains modèles d’anche à d’autres (p=0.0393; figure 3). Ces préférences étaient les mêmes pour les auditeurs non sonneurs et pour les sonneurs. Interaction Matière/Musicien Pour les séquences enregistrées par le musicien A, les sujets n’ont pas semblé avoir de préférence pour le plastique ou le roseau ; en revanche pour les séquences enregistrées par le musicien B, la préférence des sujets est nettement allée au roseau (p<0.0001). La cornemuse du musicien B serait donc plus dédiée aux anches en roseau qu’aux anches en plastiques (alors que celle du musicien A ne serait pas plus destinée à un type d’anche qu’à un autre). L’interaction Matière/Musicien pourrait aussi être due au musicien plutôt qu’à sa cornemuse, mais cette hypothèse semble moins probable. 3 QUALIT 2,5 2 1,5 MODELE 8 (roseau) MODELE 7 (roseau) MODELE 6 (roseau) MODELE 5 (roseau) Effet du modèle d’anche Nous avons vu que les auditeurs préféraient globalement les anches en roseau aux anches en plastique. Ces préférences peuvent être explicitées : l’effet du modèle d’anche, indépendament de la matière est significatif (p<0.0001), et contrairement à la tendance générale, certaines anches en plastique peuvent être préférées à certaines anches en roseau. MODELE 4 (synthetique) MODELE 1 (synthetique) 1 MODELE 3 (synthetique) NON SONNEURS MODELE 2 (synthetique) QUALIT 2,5 MODELE D'ANCHE Figure 3: Qualité des bourdons basse seuls, en fonction du modèle d’anche 464 CFA 2006 celles enregistrées par le musicien B. Pour d’autres modèles d’anche, c’est le phénomène inverse qui a été observé (p<0.0001). Cette interaction confirme l’interaction Matière / Musicien décrite précédemment car les modèles d’anche en plastique étaient généralement préférés lorsque les séquences avaient été enregistrées par le musicien A, et les modèles d’anche en roseau étaient généralement préférés lorsque les séquences avait été enregistrées par le musicien B. Interaction Modèle d’anche/Musicien Les auditeurs ont bien noté certains modèles d’anches dans les séquences enregistrées par le musicien A, et pas dans celles enregistrées par le musicien B. Pour d’autres modèles d’anches, c’est le phénomène inverse qui a été observé (p<0.0001). Ces différences sont particulièrement marquées pour les anches en plastique; pour les anches en roseau les auditeurs ont jugé les anches assez identiquement sur les séquences enregistrées par les deux musiciens. Analyse des signaux et corrélation avec les jugements de qualité Qualité sonore des bourdons tenor seuls Pour les bourdons ténor seuls, nous n’avons pas observé d’effets simples de la matière, de l’auditeur, et du musicien. De même, aucune interaction mettant en jeu les auditeurs (non sonneurs vs sonneurs) n’est apparue pour les jugements de bourdons ténor seuls. Le seul effet simple observé est celui du modèle d’anche (indépendamment de la matière). Plusieurs paramètres ont été calculés à partir de chaque enregistrement de bourdon seul (ténor et basse) : niveau RMS, niveau dB SPL, fréquence fondamentale (moyenne et évolution temporelle), différents indices de balance harmoniques impairs/pairs, centre de gravité spectral (moyenne et évolution temporelle), indice d’irrégularité (indique un degré de constance de l’énergie dans des bandes spectrales voisines), skewness (indique le degrés d’asymétrie de la distribution), kurtosis (indique une distribution plus ou moins pointue), rapport Ai/A1 (entre l’énergie de l’harmonique i et l’énergie de la fréquence fondamentale), rapport Ai/ΣAi (entre l’énergie de l’harmonique i et l’énergie totale des n harmoniques), indices tristimulus 1, 2 et 3 [3]. Effet du modèle d’anche Comme pour les bourdons basse seuls, même si aucun effet direct de la matière n’a été observé, les auditeurs ont tout de même préféré certains modèles d’anche à d’autres (p<0.0001) pour les bourdons ténor seuls (figure 4). Ces préférences étaient les mêmes pour les auditeurs non sonneurs et pour les sonneurs. Notons que les préférences de modèles d’anche pour les bourdons ténor seuls ont été assez proches de celles observées en condition de plein jeu (les préférences pour les bourdons basse seuls en étaient plus éloignées). Nous n’avons pas effectué d’analyse sur les enregistrements en « plein jeu », car il aurait été difficile d’expliquer l’origine (bourdon ténor ? basse ? chanter ?) des différentes propriétés du signal total. 3 QUALIT 2,5 Importance relative des harmoniques 2 Une première observation des spectres des bourdons basse et ténor nous a indiqué que la répartition des harmoniques semblait différente pour les deux types de bourdons. Nous avons donc observé (1) les corrélations entre les analyses des signaux de bourdon basse avec la qualité perçue des sons de bourdon basse, et la qualité perçue des sons en plein jeu, puis (2) les corrélations entre les analyses des signaux de bourdon ténor avec la qualité perçue des sons de bourdon ténor, et la qualité perçue des sons en plein jeu. 1,5 MODELE 8 (roseau) MODELE 7 (roseau) MODELE 6 (roseau) MODELE 5 (roseau) MODELE 4 (synthetique) MODELE 3 (synthetique) MODELE 2 (synthetique) MODELE 1 (synthetique) 1 MODELE D'ANCHE Figure 4: Qualité des bourdons ténor seuls, en fonction du modèle d’anche L’observation des corrélations entre les analyses d’un signal de bourdon seul avec la qualité perçue en plein jeu est utile car elle peut indiquer que certains paramètres ont une influence sur la qualité du son en jeu « normal » (plein jeu), indépendamment de leur influence sur la qualité du bourdon considéré seul. Interaction Matière/Musicien Cette interaction est significative (p<0.0001). Pour les séquences enregistrées par le musicien A, les sujets ont largement préféré le plastique au roseau ; en revanche pour les séquences enregistrées par le musicien B, la préférence des sujets est plutôt allée au roseau, mais n’était pas aussi flagrante. Globalement les jugements des auditeurs non sonneurs et des auditeurs sonneurs ont permis d’observer des corrélations importantes avec les mêmes paramètres, avec des valeurs de corrélation plus ou moins importantes selon les paramètres et les auditeurs. Rappelons que pour les conditions de plein jeu, la préférence des auditeurs allait aussi au roseau pour les séquences enregistrées par le musicien B, mais aucune préférence n’était visible pour les séquences enregistrées par le musicien A. Analyse des sons de bourdon ténor seul Rapport Ai/A1 : Le rapport pour l’harmonique 15 est inversement corrélé avec les jugements de qualité du bourdon ténor seul (r(32)=-.688, p<.0001) et du plein jeu (r(32)=-.468, p=.002), pour tous les auditeurs. Les rapports Interaction modèle d’anche/musicien Les auditeurs ont bien noté certains modèles d’anches dans les séquences enregistrées par le musicien A, et pas dans 465 CFA 2006 Le paramètre Tristimulus 1 est lui aussi corrélé avec les jugements de bourdon seul, ténor (r=+.651, p<.0001) comme basse (r(32)=+.451, p=.0089). Il indique l’énergie de la fréquence fondamentale (pondérée par l’énergie de tous les harmoniques) . Cette corrélation est positive : les auditeurs ont apprécié les bourdons seuls dont la fréquence fondamentale était particulièrement énergétique. pour les harmoniques 14, 18, et 19 sont aussi inversement corrélés avec les jugements de qualité, mais les valeurs de corrélation sont plus faibles et variables selon le groupe d’auditeurs et l’expérience bourdon ténor seul / plein jeu. Rapport Ai/ΣAi : Comme pour le rapport précédent, le rapport pour l’harmonique 15 est inversement corrélé avec les jugements de qualité du bourdon ténor seul (r(32)=-.468, p=.002) et du plein jeu (r(32)=-.661, p<.0001), pour tous les auditeurs. Le rapport pour l'harmonique 6 est inversement corrélé avec le jugement de qualité du bourdon ténor seul (mais pas pour le jugement de qualité en plein jeu), pour tous les auditeurs : r(32)=-.574, p=.0005. En revanche, le rapport pour l'harmonique 19 est seulement corrélé avec les jugements de qualité en plein jeu. Le paramètre IP [2] est corrélé – négativement - avec les jugements de bourdon seul, ténor (r=-.419, p=.00182) comme basse (r(32)=-.392, p=.0255). Il représente le logarithme du rapport entre la somme des amplitudes des harmoniques impairs et la somme des amplitudes de la fréquence fondamentale et des harmoniques pairs. Enfin le niveau RMS est aussi corrélé avec les jugements de bourdon seul, ténor (r=-.488, p=.0048) comme basse (r(32)=-.401, p=.0220). Analyse des sons de bourdon basse seul Les paramètres physiques calculés à partir des bourdons basse sont globalement moins corrélés avec les jugements que ceux calculés pour les bourdons ténor. Cette observation peut être mise en parallèle avec l'observation des sonneurs indiquant que le son des bourdons basse est généralement moins critique que celui des bourdons ténor. Le kurtosis (r=-.482, p=.0055) et le skewness (r=-.513, p<.0027) calculés à partir des sons de bourdons ténor uniquement sont corrélés avec les jugements de qualité des bourdons seuls. Les auditeurs n’ont pas apprécié les bourdons ténor seuls dont la distribution était plutôt asymétrique à droite et plutôt pointue. Rapport Ai/A1 : les harmoniques pour lesquels les rapports sont corrélés avec les jugements de qualité du bourdon basse ne sont pas les mêmes que ceux observés pour le bourdon ténor: le rapport pour l’harmonique 13 est inversement corrélé avec les jugements de qualité du bourdon basse seul pour tous les auditeurs (r(32)=-.423, p=.0150), et avec les jugements de qualité en plein jeu pour les auditeurs non sonneurs (r(32)=-.376, p=.0332). La même observation est faite avec l'harmonique 11, avec des valeurs de corrélation légèrement inférieures. Le rapport pour l’harmonique 6 est inversement corrélé avec les jugements de qualité en plein jeu (r(32)=-.407, p=.0199), pour tous les auditeurs, mais pas avec les jugements de qualité du bourdon basse seul. Les autres paramètres calculés sont très faiblement corrélés avec les jugement de qualité des bourdons seuls. Les jugements de qualité en plein jeu sont très peu corrélés avec les paramètres calculés sur les sons de bourdon seul. Cela peut signifier que la perception des bourdons est modifiée par leur mélange et l’ajout du chanter. Conclusion En plein jeu, les anches de bourdon en roseau ont été préférées aux anches synthétiques chez les auditeurs non sonneurs. En revanche les sonneurs n’ont n’ont pas montré de préférence significative pour une des deux matières. Lors des écoutes de bourdon seul (basse ou ténor), la matière des anches ne dirigeait pas forcément les préférences. Chaque cornemuse (ou musicien?) a semblé plus adaptée à certains modèles d’anche (bourdon seul et plein jeu). Une des cornemuses que nous avons enregistrée a notamment semblé plus dédiée aux anches synthétiques (ténor seul) et l’autre cornemuse aux anches en roseau (ténor seul et plein jeu). L’énergie de certains harmoniques élevés (différents pour les bourdons basse et ténor) semble défavorable à la qualité perçue des bourdons. Une fréquence fondamentale énergétique semble par contre bénéfique. Rapport Ai/ΣAi : les corrélations de ce rapport avec les jugements de qualité concernent les mêmes harmoniques que celles observées avec le rapport Ai/A1 et les valeurs de corrélation sont du même ordre de grandeur. L’harmonique 6 apparait encore plus génant pour le jugement de qualité en plein jeu (r(32)=-.511, p=.0024). Autres paramètres Les corrélations suivantes sont celles observées pour les jugements de qualité par l’ensemble des auditeurs (en fait les jugements des auditeurs sonneurs et auditeurs non sonneurs sont corrélés avec les mêmes paramétres, avec des valeurs de corrélation légèrement supérieures pour les jugements des auditeurs sonneurs). Références [1] M. Paquier et C. Moign, Quality of Bagpipe drone reeds: plastic versus cane ?, Forum Acusticum, Budapest (2005) Le paramètre Tristimulus 3 est le paramètre physique le plus corrélé avec les jugements de bourdon seul, ténor (r=-.755, p<.0001) comme basse (r(32)=-.545, p=.001). Il reflète la quantité d’énergie contenue dans les harmoniques de rang supérieur à 5 (pondérée par l’énergie de tous les harmoniques). Cette corrélation est négative : les auditeurs n’ont pas apprécié les bourdons seuls qui possédaient une forte répartition de l’énergie dans les harmoniques de rang supérieur à 5. [2] F. Guyot Etude de la pertinence de deux critères acoustiques pour caractériser la sonorité des sons à spectre réduits. DEA d’Acoustique, université du Maine (1992). [3] H. Pollard et E. Jansson, A tristimulus method for specification of musical timbre, Acustica, 51: 162-71 (1982). 466