Module d’ouverture
Intitulé de l’enseignement : Son et Musique	Année concernée : 2^ème X 3^ème Indifférent		Semestre : 1^er 2^ème X Indifférent
Objectifs L'objectif de ce cours est de donner un aperçu sur le son musical, depuis sa production par les instruments de musique classiques jusqu'aux sons obtenus par synthèse numérique. Le cours sera illustré par de nombreux travaux pratiques sur ordinateur, comprenant en particulier la fabrication d’un synthétiseur numérique élémentaire avec lequel nous simulerons des sons d’instruments acoustiques (piano, trompette, cloche) ou électroniques. Après une initiation à l’acoustique et une étude de différents types de sons, nous aborderons les modes vibratoires de quelques instruments, l’étude de leurs timbres et le lien avec la question des gammes (tempéraments). Certains phénomènes acoustiques seront étudiés en détail, comme les vibrations libres ou entretenues ou le son rémanent des unissons d’un piano. Nous traiterons ensuite le son numérique : l’échantillonnage, la compression basée sur les propriétés de l’audition (mp3), les effets sonores (simulation de la réverbération d’une salle, effet Leslie) et les sons de synthèse comme par exemple la célèbre technique FM de J. Chowning (DX7). Nous aurons également l’occasion d’expérimenter quelques illusions acoustiques étonnantes comme le son ascendant perpétuel de J.C. Risset.
Description I. Introduction Historique. II. Les sons C - Propagation des sons : ondes planes, équation de Helmholtz, intensité. Quelques types de sons : périodiques, avec partiels, la voix et le chant, bruit blanc. Représentation : temps, fréquence, temps-fréquence, principe d’incertitude, sonogramme. Filtrage : fonction de transfert et réponse impulsionnelle. TD TICE (avec ordinateur) - Exemples de problèmes d’acoustique : réflexion, réponse d’une salle, filtrage en peigne d’un micro situé à proximité d’un mur. Génération de sons simples : sinusoïdal, périodique, avec partiels, bruits, son de la sirène, filtrage de ces sons, fonction specgram (matlab). III. Les instruments C - Vibration de quelques corps sonores : corde, tige, plaque, tuyau et accordage de quelques instruments : piano, accordéon, orgue. Timbres : sons libres et sons entretenus, harmoniques, inharmonicité (partiels), transitoires, enveloppe. TD TICE - Calcul des fréquences propres de quelques corps sonores, génération des sons correspondants. Modèle de l’unisson à quatre degrés de libertés, calcul numérique, mise en évidence du phénomène de rémanence. Travail sur le timbre, lien avec la reconnaissance de la hauteur d’un son (présence ou absence du fondamental). IV. Les gammes C - Histoire des gammes : Pythagore, Zarlino, Werkmeister, tempérées, orientales, problème théorique de la justesse en lien avec l’inharmonicité. TD TICE - Programmation de différentes gammes, écoute des battements. V. Psycho-acoustique C - Propriétés de l’audition, effets de masque (fréquentiel et temporel), illusions acoustiques. TD TICE - Expérimentation de l’effet de masque. Programmation de quelques illusions sonores. Calcul des formules du son ascendant perpétuel de J.C. Risset, programmation en discret (chromatique) et en continu (glissando). VI. Le son numérique C - Echantillonnage, critère de Shannon, utilisation des sons échantillonnés dans les instruments numériques. Filtrage numérique. Convertisseurs AN et NA, quantification, compression MPEG 3. TD TICE - Effet de repliement du spectre. Synthèse de quelques instruments acoustiques : flûte, piano, trompette, cloche. Sons issus de la technologie électronique : synthèse AM et FM de J. Chowning. VII. Effets sonores C - Echos, réverbération, déphasage, effet Doppler et effet Leslie. TD TICE - Ajout d’effets aux instruments synthétisés : vibrato, réverbération, son tournant, et obtention d’un son le plus réaliste possible.
Bibliographie P. Bailhache. Une histoire de l'acoustique musicale, CNRS Editions, 2001. Serge Cordier. Piano bien tempéré et justesse orchestrale, Buchet / Castel, 1982. L. Fichet. Les théories scientifiques de la musique, Librairie J. Vrin, 1996. N.H. Fletcher et T.D. Rossing. The physics of musical instruments, Springer-Verlag, 1991. S. Jargy. La musique arabe, collection Que sais-je, PUF, 1971. H. Junghanns. Der piano und flügelbau, Verlag Das Musikinstrument Frankfurt, 1979. E. Leipp. Acoustique et musique, Masson, 1980. W.M. Hartmann. Signals, Sound, and Sensation, Springer-Verlag, 1998. M.V. Mathiews. La technologie de la musique par ordinateur. N. Moreau. Techniques de compression des signaux, Masson, 1995. J. Pierce. Le son musical, bibliothèque Pour La Science, Belin, 1999. J.C. Risset. Hauteur, harmonie, timbre, synthèse, in Musique, rationalité, langage - l'harmonie : du monde au matériau, L'Harmattan, Paris-Montréal, 153-167, 1999. E. Zwickler et R. Feldtkeller. Psychoacoustique, l'oreille récepteur d'information, Masson, 1981. Colloque acoustique et instruments anciens, factures, musiques et science. Musée de la musique, 1998. DAFX - Digital Audio Effects, John Wiley & Sons, 2002 Les instruments de l’orchestre, bibliothèque Pour La Science, Belin, 1995. Sons et musique, bibliothèque Pour La Science, Belin, 1979.
Types d’évaluation Contrôle continu, projet ou examen		Répartition horaire CM/TD/TP/projet…/ Cours : 15h, TD avec ordinateur : 22h30, examen ou soutenance projet : 2h30
Intervenant Philippe GUILLAUME		Capacité d’accueil maximale 48
Complément d’information Ce module est destiné à tout élève intéressé par la musique et souhaitant approfondir ses connaissances scientifiques sur le sujet. Il ne correspond à aucune pré-orientation ou filière particulière, et serait donc ouvert à tout étudiant de seconde année. Ce cours sera éventuellement prolongé par un cours plus spécialisé en 3^ème année portant sur les effets et transformations sonores, selon la disponibilité de personnes extérieures à l’INSA pressenties pour cette suite.