rapport d'activité 2009 - WWW Ircam

5 Développer la recherche et les logiciels applicatifs■ Synthèse par modélisation physiqueArriver à ne plus distinguer un instrument virtuel d’un instrumentréel est un des objectifs visés en synthèse. On saitaujourd’hui que le réalisme du contrôle est aussi importantque celui du modèle physique. Si ces derniers sontde plus en plus affinés, voir l’étude sur la prise en comptede régimes non-linéaires, c’est loin d’être le cas pour lecontrôle de la synthèse où nous n’en sommes qu’aux balbutiements.Limitations actuelles en synthèse sonoreUn des points faibles du logiciel Modalys, est de ne pasreproduire le rayonnement de la source à modéliser. Pourpallier ce défaut, les compositeurs utilisent plusieurssources, vitesses vibratoires de la table d’harmonie, parexemple, ou pression acoustique au niveau des trous latéraux,qu’ils mixent en stéréo ou diffusent à partir d’un dispositifmulticanal.Ce point nous semble prioritaire ainsi que deux autresdomaines qui permettraient d’affiner les modèles existants :les régimes non-linéaires liés à des grandes amplitudes devibration et les interactions réparties pour les chocs et lesfrottements.Utilisation de la méthode des éléments de frontière :modèles physiques et rayonnement des instrumentsSi la prédiction du champ rayonné à partir de sourcessonores est relativement simple (potentiels retardés),la prise en compte du rayonnement en synthèse dans lefonctionnement même de l’instrument est déjà plus compliquée.En ce qui concerne les instruments à vent, l’utilisation de laméthode des éléments de frontière ou méthodes intégralessemble bien appropriée pour obtenir des modèles numériquesde synthèse en présence de trous latéraux, dont lagéométrie peut être quelconque. La difficulté vient alors dela contradiction entre le confort d’utilisation (temps réel) etla masse critique des calculs à effectuer. L’utilisation de lathéorie modale permet de séparer les calculs en deux parties: calcul des modes de vibration incluant le rayonnementet synthèse temps réel. Pourtant, bien que la méthode nenécessite que le maillage de la surface (et non le volumetout entier), une première étude, effectuée au cours d’unstage d’étudiant, a montré que la manipulation (stockage,inversion) des matrices est délicate.En première approche, l’évaluation des méthodes numériquess’est faite pour des problèmes plans pour lesquels dessolutions analytiques existent.Dans un second temps, un code tridimensionnel a été développéen langage « matlab ».À l’heure actuelle, l’algorithme à deux dimensions est completet, au vu des résultats, utilisable pour résoudre unproblème de recherche des valeurs propres pour un résonateuren milieu infini. Il permet de calculer les valeurspropres, puis de calculer le champ rayonné en tout pointde l’espace 2D.L’algorithme en 3D donne de bons résultats pour des casacadémiques, mais les temps de calcul mesurés interdisentson utilisation dans des cas concrets aux géométries pluscomplexes. Afin d’optimiser les temps de calculs, l’adaptationd’un algorithme type Fast Multipole est envisagée[Aussal09a].■ Mesure et reproduction du rayonnementdes instruments de musiqueProfitant d’une nouvelle synergie au sein de l’institut etpoussés par les demandes de plus en plus nombreuses decompositeurs, nous avons renouvelé l’approche sur cetteproblématique. Le thème du rayonnement regroupe plusieursvolets sur sa modélisation physique, sur la perceptionde ses effets dans un espace fermé et sur sa reproduction.Cependant, selon les applications envisagées, lesdescriptions du rayonnement ne sont pas les mêmes etles angles d’attaque sont différents, comme nous avons pul’entrevoir au chapitre précédent.Dans le cadre d’un stage, une campagne de mesure a puêtre menée pour deux instruments à trous latéraux : saxophoneténor et cor de basset, dont on peut attendre unevariation du comportement angulaire du rayonnement avecla direction mais aussi la fréquence.Cette étude a permis de répondre aux problèmes engendréspar le dispositif de mesure dont nous disposons enchambre anechoïque (24 microphones répartis sur en arcde cercle). En effet, ce dispositif génère des contraintesfortes qui induisent plusieurs difficultés lors de la reconstructiondu champ.Deux classes de problèmes ont été identifiées : les problèmesextérieurs et les problèmes intérieurs. La BEM estparticulièrement efficace pour les problèmes extérieurscar celle-ci présente l’avantage de prendre exactement encompte les effets de rayonnement à l’infini. Dans ce cadre,la méthode d’éléments finis (FEM) n’est pas très adaptéedans la mesure où le domaine considéré doit être en pratiquede dimension finie.IRCAM – RAPPORT D’ACTIVITÉ 200976