Les flûtes (à bouche) en bois
Les auteurs classent généralement les flûtes ( quelques plus de 600 types) (voir aussi L’encyclopédia sur: http://www.organstops.org/FullIndex.html ) en: flûtes à bouche et flûtes à anche puis, généralement les subdivisent également en flûtes en bois et flûtes en métal. Il y a les flûtes bouchés (bourdons) et les flûtes ouvertes. Donc ici on va s'intéresser aux flûtes à bouche et en bois.
L'anatomie et le vocabulaire de base est sur l'article " anatomie d’une flûte"
Le vocabulaire pour décrire une flûte à bouche est fortement influencé par notre anthropomorphisme et utilise celui de notre physiologie. Mais une flûte ne fonctionne pas du tout comme notre larynx.
Les formes et les différentes modifications portent sur l'excitateur et le résonateur pour produire des timbres qui approchent ceux de différents instruments ou sons connus.
La meilleure source sur la question se trouve dans le volume II de « the art of organ-building » de George Ashdown Audsley.
Il faut noter que si l'ouvrage est très intéressant comme il ne concerne que les orgues d'églises; en conséquence il ne mentionne pas les types de flûtes propres aux orgues de barbarie comme les jazz-flûtes les picolos (qui ne sont pas des flûtes à bouche au sens habituel) et les vibratones (qui permettent un effet de vibrato).Ces flûtes utilisent les techniques du trou nodal et des biberons et cheminées.
On peut donc, pour ces cas, se référer à l'ouvrage d'Eric Cockaine "the fairground organ" (isbn '0715349856) qui lui par contre les montre.
le diapason des picolos:
Mais ni l'un ni l'autre ne mentionnent non plus les flûtes à courant d'air induit. Qui ne sont pourtant pas qu'une simple curiosité. Ce qui démontre qu'il est très difficile d'être exhaustif (ce qu'on ne tentera même pas ici).
Ce type de flûte est à la fois différent et dans le même esprit d'un autre type les flûtes à double langue vues sur le site fonema de Johan liljencrants:
Les orgues de barbarie utilisent souvent des violons. Des flûtes équipées de freins harmoniques qui donnent un timbre de violon.
Un topo de Victor sur le sujet.
La vidéo de la fabrication d’une flûte violon.
Il en existe plusieurs autres type comme les flutes cubiques, les polyphones de Debièrres, etc...
Nous avons aussi un oubli quasi systématique et incompréhensible qui concerne les diaphones
Un cas original, les flutes en bambou : siflet, gazoullis, et anche à trous multiples dans une même vidéo de grand père Amu.
Un article sur la façon de tordre ( mitronner) nos flûtes pour calculer la longueur acoustique
Les flutes de Hasckell sont une autre façon de mitronner un corps:
http://www.organstops.org/_apps/HaskellBasses.html
Avec la technique des vannes à membrane on a d'abord envisagé les flutes à vannes accolées.
La vidéo d’une flûte à VMT accolée
à 12' 40" il manque une astuce importante l'utilisation d'une cale biaise humidifiée pour presser l'extrémité de la lèvre supérieure sans la déformer et sans coller cette cale sur la bavure de l'excès de colle qui va fluer lors du pressage.
La VMT dans la vidéo ci-dessus n'est pas incorporée mais accolée, ce qui allonge le corps de flûte et compense le gain d'espace que l'on peut espérer en supprimant la boîte à soupape! De plus le fait de placer la chambre de VMT à l'avant complique le trajet du tuyau de commande qui demande généralement à être positionné sur l'arrière pour rejoindre la flûte de pan. Son trajet est donc compliqué et mal expliqué donc incompréhensible. Cette technique a permis de diffuser et partager l'utilisation des vannes à membrane mais n'est plus pratiquée.
Ensuite les flûtes à vanne incorporées:
Une méthode déjà utilisée par Jean-Claude Augiron non traditionnelle mais utile pour gagner de la place et pour simplifier l'harmonisation qui rend chaque élément individuel et qui permet des réglages sans risque de déranger les autres flûtes.
Les flûtes à vanne à membrane concentrique intégrée dans le pied et le noyau:
Qui par la suite a été simplifiée et appliquée aux VMC et VMT
En concentrique ou en tangentielle
Depuis nous proposons un type de flûte nouveau les phicophones:
Le but du présent article est plus simplement de parler aussi des trois manières d'obtenir la lumière cet espace entre la lèvre inférieure et le noyau dont la dimension doit être très précisément dimensionnée pour obtenir un son le plus puissant et simultanément une consommation d'air minimale.
La meilleure source sur la question se trouve dans le volume II de « the art of organ-building » de George Ashdown Audsley.
Page 440 la figure CCLIX présente les trois types de bouches en coupe:
En A la bouche de type anglaise avec une lumière creusée dans la lèvre inférieure et un arrondi concave. Le noyau est à fond plat et légèrement au dessus de la surface supérieure de la lèvre inférieure. La lèvre supérieure quand à elle se présente avec une pente tournée vers l'extérieure et le fond dans l'alignement du noyau qui a une surface verticale. La tonalité est douce et chantante et bien sûr particulièrement appréciée des constructeurs anglais.
En B la bouche de type Allemande avec une lèvre inférieure plate, un noyau dont le fond descend en pente vers l'arrière de la flûte, la lumière est creusée dans le noyau avec une pente droite et le dessus du noyau affleure la surface supérieure de la lèvre inférieure. Pour certains c'est le biseau qui est cachée par lèvre inférieure et que l'on confond souvent avec la lèvre supérieure qui elle est toujours visible et comme elle aussi en forme de biseau, d'autres lui attribuent ce nom ce qui participe à une confusion permanente. La tonalité est plus puissante, quelques fois plus incisive et le plus souvent mise en œuvre pour les basses.
En C la bouche de type inversée (et non pas de type française) avec une lumière creusée dans la lèvre inférieure comme celle du type anglaise et le même décalage par rapport au dessus du noyau mais la pente de la lèvre supérieure est tournée vers l'intérieur du corps de flûte. Le fond du noyau lui est en dépression. La façade avant peut être prise entre les deux cotés pour éviter d'avoir à faire les potelets.
La tonalité est plus nerveuse et claire.
La première technique (et la plus fréquente par habitude) consiste à limer le noyau en suivant l'angle de la lèvre supérieure avec une ale (de dimension plus petite que la largeur interne de la flûte et sur laquelle on a collé un abrasif) .
On écoute (en insufflant de l'air avec une pompe d'essais pour ne pas introduire d'humidité en soufflant avec la bouche) au fur et à mesure de l'usure en faisant bailler la lèvre inférieure pour agrandir cette lumière. Lorsque le volume n'augmente plus (si l'on continue il va même diminuer), on s'arrête. Et même plutôt légèrement avant le maximum pour minimiser la consommation d'air. c'est la méthode pour le type de bouche B dite de type allemande. Son inconvénient est que si l'on lime trop on peut rattraper en ponçant la surface du corps de flûte cachée par la lèvre inférieure, cette opération doit rester légère car au delà d'une certaine limite les harmoniques vont se modifier par décalage du jet du vortex et il ne reste plus qu'à jeter la flûte et à la refaire (on peut éventuellement coller un morceau de placage mais cette opération ne pourra pas être répétée plusieurs fois).
C'est donc la plus risquée.
Un exemple d’application de cette méthode
La seconde méthode consiste à intercaler un carton découpé en forme de U entre le noyau et la lèvre inférieure. Cette méthode est relativement rapide.
Elle permet un réglage fin car il est possible de disposer d'épaisseurs multiples et précises que l'on peut empiler.
La lumière est toujours bien parallèle et net sur les bords.
On peut facilement pratiquer le lustrage coté noyau et lèvre inférieure et même vernir le noyau et la lèvre inférieure puisque l'on vient plus rectifier avec une lime.
Les lumières sont généralement de l'ordre de 3/10 de millimètres pour les plus aigues et augmentent progressivement pour les graves, comme dans les diapasons du blog.
Cette méthode est particulièrement recommandée dans le cas de flutes en carton plume.
On peut aussi calculer le diapason avec une épaisseur constante de lumière c'est la méthode désignée sous le nom de Van de Vrie dans les diapasons téléchargeables sur ce blog, mais l'inconvénient d'une telle disposition sera des basses trop faibles. Cette méthode est plus couramment pratiquée avec les bouches de type A donc avec la méthode anglaise.
La dernière méthode (qui n'est pas réservée aux bouches inversées) consiste à creuser la lumière dans la lèvre inférieure. On se trouve alors avec une lumière décalée vers l'extérieur de la flûte par rapport au plan de la lèvre supérieure comme dans la méthode anglaise mais avec une possibilité de réglage.
En effet si l'on a trop creusé la lumière il suffit de passer la lèvre inférieure sur une ponceuse pour réduire cette lumière sans risque de décalage puisque le plan de joint reste le même coté noyau. Si la lumière est insuffisante on peut toujours la creuser.
Elle est donc moins risquée que la première mais tout aussi complexe.
Elle n'est plus conseillée aujourd'hui.
Fraisage avec la scie fraise:
Les inégalités sont finies au ciseau à bois: puis on ponce au raz de la sortie de la lumière:
Le reste , la place de la lumière sera poncée à l’harmonisation...
Si on fait une lumière trop profonde on peut la diminuer en ponçant la face intérieure de la lèvre inférieure.
Et cette opération peut être répétée autant que nécessaire jusqu'à usure complète de la lèvre inférieure qui est alors bien plus facile à refaire que la flûte entière comme dans la première méthode.
C'est comme si on disposait d'une lime à épaissir!!
C'est bien évidemment cette méthode que nous avons pratiqué et recommandé un temps
Son avantage une large possibilité de réglage en augmentation comme en diminution de la lumière sans risque de devoir refaire la flûte.
De plus cette méthode supporte de vernir aussi bien la flûte que la lèvre inférieure sans modifier les dimensions de la lumière.
Quelques recommandations en images qui se dégagent des retours d'expérience des stagiaires sur la façon de faire la lumière. Les vues en profil de la lèvre inférieure qui tient compte aussi des recommandations de l'article sur l'harmonisation en lumière:
Cette méthode est maintenant abandonnée au profit de la précédente depuis les essais avec la flute en carton plume.
Quelque soit la méthode, l'état de surface de cette partie de la lumière doit être d'un poli le plus fin possible des deux cotés tant du coté de la lèvre inférieure que du coté du noyau. C'est pour cette raison que personnellement j'utilise des bois à grains fins comme le buis. Certains finissent même le polissage en passant une mine de plomb pour lustrer cette surface.
C'est aussi pour cette raison que l'on évite de souffler dans la flûte avec la bouche donc avec de l'air humidifié par la respiration qui a tendance à faire hérisser les fibres du bois sur cette partie très sensible à l'état de surface.
Dans cette zone où l'écoulement s'accélère donc où la pression chute progressivement les effets des couches limites entre la zone d'écoulement centrale et les parois (contre lesquelles la vitesse d'écoulement est nulle) sont prépondérants.
C'est aussi ce qui explique le fonctionnement radicalement différent des flûtes des basses avec des lumières plus importantes et le fonctionnement des flûtes des aigües avec des lumières 3/10 de mm. tel que nous l'explique les pages extraites du livre " les instruments de l’orchestres"
Voir sur la page 56 les points de vues d'Helmholtz et Rayleigh sur la commande en phase avec la vitesse maximale ou en phase avec la pression maximale et qui ont chacun raison mais pour l'un avec les basses ou pour l'autre avec les aigües seulement mais pas pour l'ensemble des flûtes.
Voir tout particulièrement l'article sur l’harmonisation par réglage en lumière.
La forme de la lumière vue du dessus doit aussi éviter quelques écueils:
Si on fait toutes les flûtes avec la même épaisseur de lumière (méthode Van de Vrie) les basses sont faibles. voir feuille de Calcul du Diapason méthode V.de Vrie à la page 3 "graph1" et feuille 1. C'est pourtant la méthode qu'adoptent sans le savoir ceux qui utilisent un carton d'épaisseur constante pour faire la lumière sans limer le noyau. Dans ce cas on fixe l'épaisseur de la lumière et on en déduit la hauteur de bouche par le calcul d'Ising.
Si on fait toutes les flûtes sur la pente d'Ising les aigües sont trop petites pour être fabriquées. voir feuille de Diapason méthode Ising à la page 3 "graph1" et feuille 1. Dans ce cas on fixe la hauteur de bouche (par exemple en proportion de la largeur interne de flûte généralement 1/3) et on en déduit l'épaisseur de la lumière.
Ces deux pentes illustrent aussi (selon mon opinion) l'influence des interactions en jeu qui génèrent le vortex d'une flûte telles que Raleigh et Helmotz l'expliquent.
En conclusion on recommande l'utilisation d'un diapason avec progression progressive qui réuni les avantages des deux méthodes ci-dessus des aigües sur l'horizontale et des basses sur une pente d'Ising avec des flûtes intermédiaires qui raccordent progressivement.
Mais les diapasons circulent librement sur le net et il en existe beaucoup d'autres.
Voir aussi l'article sur le trou nodal
A gauche, une flûte en coupe avec potelet et à droite à bouche inversée (mais qui conserve les potelets vers l'intérieur)
La plus part des professionnels considèrent que les potelets sont indispensables pour les flûtes en bois.
C'est la partie qui prolonge la face avant quand on fait la lèvre supérieure au ciseau en ne la creusant que sur la partie en face de la lumière et sur la hauteur de bouche. Si on prolonge les potelets sur la profondeur (parallèlement aux cotés) on leur donne un autre nom: "les oreilles".
Ces professionnels n'ont en général même pas fait d'essais pour des flûtes sans potelets puisqu'ils affirment qu'elles ne peuvent pas fonctionner sans alors que justement nous les faisons sans potelets et que ça marche quand même. Même avec des flûtes sans potelets sous les yeux qui fonctionnent pour leurs oreilles, ils nous affirment que ce n'est pas possible dans les festivals. C'est très étonnant!
Le fait de faire la pente de la lèvre supérieure sur toute la largeur de la face avant comme on le fait dans nos blogs, fait disparaître ces potelets et facilite grandement la fabrication des flûtes (c'est plus rapide et plus facile).
Par contre la présence des potelets abaisse la fréquence (environ un demi-ton) par rapport à une flûte sans potelets et donc permet un fonctionnement avec une longueur raccourcie. Ce qui permet une économie (peu importante) de bois.
Si on supprime ces potelets pour une flûte calculée avec un diapason prévue pour potelets, alors le tampon sort de la flûte quand on accorde pour obtenir la note prévue. C'est en cela qu'elles ne peuvent pas fonctionner.
Nos diapasons tiennent compte de cette sur-longueur nécessaire et nos flûtes fonctionnent parfaitement.
Les seules différences sont le contenu harmonique (donc le timbre) et la transition (passage du silence au son stabilisé). Mais à ma connaissance, actuellement aucune étude scientifique n'a abordée ce sujet, pour considérer les potelets comme indispensables.
Chacun peut faire selon son expérience et ses gouts! Il s'agit là d'un débat stérile tant qu'on ne peut démontrer la suprématie d'une méthode sur l'autre.
Par contre il semble que les bruits de bouches pendant la transition seraient moins importants mais cela reste aussi à démontrer.
Un bon sujet de thèse pour doctorant en acoustique musicale!
les mêmes facteurs d'orgue professionnels répandent une autre croyance selon laquelle on peut reconnaitre la nature du bois d'une flûte à l'oreille
Pour vous convaincre du contraire écoutez Nicolas Bras dans sa vidéo. C'est donc une idée fausse.
Il fait aussi un tas de recherches sur les flutes et sifflets.
Et comme il est inutile de réécrire ou paraphraser ce qui existe déjà voici quelques liens utiles:
Un lien sur les caractéristiques sonores des orgues de Cavaillé-Coll
l’étude de tuyaux de Cavaillé-Coll
qui concerne plutôt les flûtes en métal mais aussi un peu les flûtes en bois mais les explications sur l'harmonisation entre réglage en pied ou sur la lumière sont particulièrement intéressantes, ce qui contredit certaines affirmations erronées répandues sur les forums.
Un autre lien très utile aussi pour comprendre le fonctionnement des flûtes comme par exemple le passage d'une flûte ouverte à fermée paramètres d’un tuyau.
Un lien vers les explications de MMD (malheureusement en anglais) sur le nombre d’Ising et son application aux diapasons
Un autre lien vers MMD sur la construction des diapasons par Johan Lijencrans et celui vers le site de Johan Lijencrans
La construction d’un diapason.
La plus théorique des façons d'aborder le sujet, c'est d'apprendre ou de réviser les lois ou équations de Bernoulli, Bessel, Maxwell, Poisson, Stockes, le nombre de Reynolds, les couches limites laminaires et turbulentes la dynamique des fluides en somme et de lire les thèses du LAM ou de l'IRCAM mais là on est plus dans l'amateurisme qui est ici l'objectif initial, donc à réserver aux fondus des maths et de la physique (si, si j'en connais).
La thèse de Laurent Millot L'instabilité des valves appliquée à l'harmonica
La thèse de Claire Ségoufin production du son par interaction écoulement/résonateur.
Ou encore celle d'un anonyme sur les anches qui prend correctement en compte les couches limites dans le canal avant la lumière. (sur lesquelles il y a encore beaucoup à dire)
Et le phénomène de Weber
L'influence des couches limites et la nature des bois ( je ne crois pas à l'influence de l'essence des bois mais à l'influence l'état de surface des parois).
Une étude ancienne pour montrer l'évolution des connaissances sur le domaine.
L' acoustique de la flûte à bec (modélisation et analyse spectrale) de Anne- Emmanuelle Abrassart
Qui nous explique pourquoi ces flûtes ont la même fréquence:
C'est ce qui poussé à l'extrême nous permet d'envisager les flûtes cubiques.
Et pour se détendre après ces saines lectures une maxime de bon sens trouvées sur le Net:
Citation du 27.12.2007
La théorie, c'est quand on sait tout et que rien ne fonctionne. La pratique, c'est quand tout fonctionne et que personne ne sait pourquoi. Si la pratique et la théorie sont réunies, rien ne fonctionne et on ne sait pas pourquoi.[ Albert Einstein ]
Citation du 08.03.2007
Loi de Murphy: La Théorie c'est quand ça ne marche pas mais que l'on sait pourquoi. La Pratique c'est quand ça marche mais qu'on ne sait pas pourquoi. Quand la théorie rejoint la pratique ça ne marche pas et on ne sait pas pourquoi.
Sauf qu'Einstein est mort bien avant 2007!?
Les sujets suivants concernant les flûtes ont été traités dans ce blog:
Répartition des harmoniques dans les flûtes ouvertes et fermées, Page 9 du document et numérotée 60 sur le livre.
l’influence d’ un trou nodal et les tampons à biberon et cheminée
on présente une innovation qui n'est pas dans nos bouquins les tampons en silicone,
la spirale d’admittance, Page 6 du document et numérotée 57 sur le livre
les VMC intégrées dans le pied de flûte,
l’effet du décalage du jet d’air par rapport à la lèvre supérieure, Page 8 du document et numérotée 59 sur le livre
la comparaison des point de vue de Rayleigh et Helmholtz sur la génération du son dans une flûte,
le calcul de la section du tuyau d’alimentation en pied
les trémolo (fort et doux) vibrato et voix célestes,
Le passage progressif d'une flûte ouverte à fermée avec les modifications des partiels
Les flûtes à hauteur de bouche variable
Mais il reste quelques points à décrire comme:
l'utilité des corps de Bessel,le rôle des freins harmoniques et des rouleaux,
le rôle de la pente de la lèvre supérieure,les différents calculs de la hauteur de bouche et les relations avec la lumière (et ici aussi une astuce les flûtes à noyaux et lumières variables),
les "swell box" ou boîtes d'expression,
j'en oublie encore et ce programme est bien trop chargé pour la place qu'il nous reste sur ce blog...
Pour vous donner envie d'aller un peu plus loin, voici un florilège de quelques uns des autres croquis ( les commentaires sont dans le livre d'Audsley et comme d'habitude en anglais). Mais les images sont plus parlantes que dix pages de texte.
Il existe bien évidemment d'autres type de Flûtes comme les flûtes en métal, dont certaines sont des exceptions dans les exceptions comme les flutes à bouches à lumières partiellement ou totalement circulaires
des orgues calliopes qui sont des orgues généralement équipant des bateaux à vapeur sur le Leman ou le belle of louisville aux US
et même des flûtes en papier...
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