La physique du didgeridoo




Comment ça marche ?

Cette section s'adresse aux personnes intéressées par la technique, curieuses ou qui s'ennuient vraiment… Le didgeridoo est une tube creux recouvert à un bout d'un chapeau de cire percé. La colonne d'air contenue dans le didgeridoo peut être mise en vibration ou pulsée en introduisant une vibration à l'extrémité recouverte de cire. Les vibrations parcourent la longueur du tube et ressortent de l'autre côté. C'est cette vibration qui est perçue par les oreilles comme un son. La qualité du son d'un instrument dépend de plusieurs facteurs. Le matériau utilisé et l'épaisseur du matériau constituant le tube déterminent les caractéristiques et la chaleur du son. La forme (conique ou cylindrique) du didgeridoo détermine la plénitude du son. Les dimensions physiques (longueur, diamètre) déterminent la hauteur du son (la note, en quelque sorte).



Considérations matérielles

Nous avons dit (enfin, écrit) que le matériau utilisé détermine la qualité du son. Le bois, par exemple, a des caractéristiques d'atténuation des vibrations qui produisent un son moelleux. Les tubes en plastique, au contraire, tendent à mieux transmettre les vibrations, ce qui tend à améliorer la dynamique de l'instrument. Cette dynamique peut masquer des subtilités de son qui seraient présentes dans un didgeridoo en bois. Dans tous les cas, des parois plus épaisses tendent à rendre le son plus moelleux, voire à l'assourdir. Des parois trop fines peuvent absorber des vibrations qui auraient dû se transmettre à l'air, et ainsi empêcher la formation d'ondes stationnaires dans l'instrument. C'est pourquoi les tubes en papier ou en carton ne marchent pas bien.

Le didgeridoo a sa propre fréquence de résonance qui va s'ajouter ou se soustraire au son musical produit par la colonne d'air du tube, contribuant dans une certaine mesure à la qualité du son final. Des études scientifiques sérieuses ont soi-disant montré que le matériau n'influence pas le son : un chercheur a ainsi comparé le son d'un didgeridoo en béton et d'un autre en matériau traditionnel, et affirme ne pas détecter de différence audible. Personnellement, je perçois clairement une différence entre un didge en PVC et un autre en bois, de même dimensions. Il me semble même qu'il y ait des différences d'un type de bois à l'autre. La forme contrôle la plénitude du son.

Le didgeridoo se comporte en fait comme une chambre de résonance. Le bourdonnement de base est le son produit quand les vibrations créées en soufflant dans la partie en cire (l'embouchure) crééent une onde stationnaire correspondant à la fréquence de résonance naturelle de la colonne d'air présente dans le tube.
Notons que ce n'est pas la fréquence de résonance du didgeridoo ou du tube lui-même, mais bien de celle de l'air contenu dans le tube. Un tube fermé à un bout peut être utilisé pour modéliser simplement un didgeridoo.

Les lèvres pressées sur l'embouchure agissent -acoustiquement parlant- comme une paroi fermée vibrant à la même fréquence, ce qui fait que la vibration fondamentale de l'air dans le tube est égale à un quart de la longueur d'onde.
Exemple: Un didge de 1 mètre a donc une longueur d'onde fondamentale de 4m. Des harmoniques sont aussi présentes dans le son ; les harmoniques sont des vibrations qui ne peuvent avoir que des longueurs d'onde égales à des fractions entières de la fondamentale, c'est-à-dire 4m/2=2m (pour la deuxième harmonique, la première étant en fait la fondamentale), 4m/3=1.3m (pour la troisième), 4m/4=1m, etc. La n-ième harmonique a une longueur d'onde égale à ln=4*L/n où L est la longueur du tube et n le numéro de l'harmonique considérée. Habituellement, seules les premières harmoniques sont suffisamment fortes pour qu'on les entendent.



Didgeridoos cylindriques

Si le didge est cylindrique, c'est-à-dire qu'il a le même diamètre interne tout du long, alors seules les harmoniques impaires seront présentes : la fondamentale, et les harmoniques numéro 3, 5, 7, etc. L'absence des harmoniques paires créée son "creux", comme pour la clarinette. La fréquence de résonance de la colonne d'air contenue dans un tube fermé à une extrémité est donnée par la formule : F=V/(4*L) où V est la vitesse du son dans l'air (mètre pas seconde), et L la longueur du tube (en mètres) Il est à noter que l'embouchure est considérée dans ce modèle comme un "næud" de vibration, origine de toutes les harmoniques (l'amplitude des vibrations y est nulle). La sortie, au contraire, est un "ventre" de vibration, c'est-à-dire que l'amplitude des vibrations y est maximale.




Didgeridoos coniques

Certains didgeridoos sont coniques, avec un diamètre de sortie égal environ à une fois et demi le diamètre à l'entrée. Le modèle à considérer est alors différent, il s'agit dans ce cas, allez savoir pourquoi, d'un tube ouvert aux deux extrémités. Toutes les harmoniques sont alors présentes, mais la fréquence fondamentale est donnée par : F=V/(2*L) En gros, pour avoir la même note, il faut un tube bouché d'un certaine longueur, ou un tube ouvert deux fois plus long. (Si, si je vous assure !). Les équations données ci-dessus relient la fréquence (c'est-à-dire la note) de l'instrument directement à sa longueur. Cette relation est gouvernée par V, la vitesse de propagation du son dans l'air. V n'est pas constante, elle varie avec la pression de l'air, donc notamment avec l'altitude, ou plus faiblement avec la température. On peut considérer que la vitesse du son est égale à 347 mètres par seconde. Pour les personnes intéressées par la construction d'un didgeridoo, et qui veulent l'accorder sur une note précise, pourront utiliser les équations suivantes: L=[V/4f]-(0.6*r) F=V/[4*(L+0.6*r)] Avec : V = vitesse du son = 347 m/s L = longueur du tube (en mètres) R = rayon interne du tube (en mètres également) F = fréquence de la note.