Vibroacoustic Characterization and Sound Synthesis of the Viola Caipira
Caractérisation Vibroacoustique et Synthèse Sonore de la Viola Caipira
Résumé
The viola caipira is a type of Brazilian guitar widely used in popular music. It consists of
ten metallic strings arranged in five pairs, tuned in unison or octave. The thesis work focuses
on the analysis of the specicities of musical sounds produced by this instrument, which has
been little studied in the literature.
The analysis of the motions of plucked strings using a high speed camera shows the
existence of sympathetic vibrations, which results in a sound halo, constituting an important
perceptive feature. These measurements also reveal the existence of shocks between strings,
which lead to very clearly audible consequences. The modal analysis of the body vibrations,
carried out by a scanning laser vibrometer and an automatic impact hammer reveals some
differences and similarities with the classical guitar. Bridges mobilities are also measured using
the wire-breaking method, which is simple to use and inexpensive since it does not require the
use of a force sensor. Combined with a high-resolution modal analysis (ESPRIT method), these
measurements enable to determine the modal shapes at the string/body coupling points and
thus to characterize the instrument.
A physical modelling, based on a modal approach, is carried out for sound synthesis
purposes. It takes into account the strings motions with two orthogonal polarizations, the
couplings with the body and the collisions between strings. This model is called a hybrid model
because it combines an analytical approach to describe the vibrations of strings and experimental
data describing the body. Simulations in the time domain reveal the main characteristics of the
viola caipira
La viola caipira est un type de guitare brésilienne largement utilisée dans la musique
populaire. Elle comprend dix cordes métalliques organisées en cinq paires, accordées à l’unisson
ou à l’octave. Le travail de thèse porte sur l’analyse des spécificités des sons musicaux produits
par cet instrument, peu étudié dans la littérature.
L’analyse des mouvements des cordes pincées au moyen d’une caméra rapide montre
l’importance des vibrations par sympathie qui donnent lieu à un halo sonore, constituant une
signature perceptive importante. Ces mesures révèlent également l’existence de chocs entre
cordes, qui ont des conséquences très clairement audibles. L’analyse des mouvements vibratoires
de la caisse, menée par des moyens classiques (marteau et vibromètre laser à balayage) révèle
une structure modale différente de la guitare classique. Les mobilités vibratoires au chevalet
sont par ailleurs mesurées au moyen de la méthode du fil brisé, simple de mise en oeuvre et
peu couteuse dans la mesure où elle évite l’utilisation d'un capteur d’effort. Associée à une
analyse modale haute résolution (méthode ESPRIT), ces mesures permettent de déterminer les
déformées modales aux points de couplage corde/caisse et donc de caractériser l’instrument.
Une modélisation physique, basées sur une approche modale, est réalisée à des fins de synthèse
sonore. Elle prend en compte les mouvements des cordes selon 2 polarisations, les couplages
avec la caisse ainsi que les collisions entre cordes. Ce modèle est qualifié de modèle hybride
car il combine une approche analytique pour décrire les vibrations des cordes et des données
expérimentales décrivant la caisse. Les simulations dans le domaine temporel rendent compte
des principales caractéristiques identifiées de la viola caipira.
Origine : Fichiers produits par l'(les) auteur(s)
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