Le coup de sifflet final retentit

Dec 04 2022

Auparavant, nous avons discuté des applaudissements et des rebonds. Poursuivant notre examen des sons de tous les jours, nous vous apportons… le sifflet.

Auparavant, nous avons discuté des applaudissements et des rebonds . Poursuivant notre examen des sons de tous les jours, nous vous apportons… le sifflet.

voici un lien vers le modèle procédural du sifflet sur Nemisindo :https://nemisindo.com/models/whistle.html

Celui-ci est un peu difficile cependant. Pour n'en nommer que quelques-uns, il y a les sifflets à pois, les sifflets en étain, les sifflets à vapeur, les sifflets pour chiens et bien sûr, le sifflement humain. Couvrir tout cela est bien plus qu'une simple entrée de blog. Restons donc fidèles au sifflet à pois standard ou au sifflet à granulés (ou «escargot» ou sifflet à baril en raison de sa forme en forme d'escargot), qui est à la base de beaucoup de sifflets que vous avez entendus.

Sifflet à pois en métal typique, avec embout buccal, bord biseauté et trou sonore où l'air peut s'échapper, et chambre à air en forme de tonneau et une pastille à l'intérieur.

Les sifflets sont le plus ancien type de flûte connu. Ils ont une extrémité inférieure arrêtée et un conduit qui dirige le souffle du joueur du trou de la bouche à l'extrémité supérieure contre le bord d'un trou découpé dans le mur du sifflet, faisant vibrer l'air enfermé. La plupart des instruments à sifflet n'ont pas de trous pour les doigts et ne sonnent qu'une seule hauteur.

Un sifflet produit un son à partir d'un flux de gaz, le plus souvent de l'air, et généralement alimenté par de la vapeur ou par quelqu'un qui souffle de l'air. La conversion de l'énergie en son provient d'une interaction entre le flux d'air et un matériau solide.

Dans un sifflet à pois, le flux d'air entre par l'embout buccal. Il frappe le biseau (bord incliné pour l'ouverture) et se fend, vers l'extérieur dans l'air et vers l'intérieur remplissant la chambre à air. Il continue de tourbillonner et de remplir la chambre jusqu'à ce que la pression de l'air à l'intérieur soit si élevée qu'elle ressorte du trou sonore (une petite ouverture à côté du biseau), ce qui permet au processus de recommencer. La hauteur dominante du sifflet est déterminée par la vitesse à laquelle l'air emballe et déballe la chambre à air. Le mouvement de l'air force le pois ou la pastille à l'intérieur de la chambre à se déplacer encore et encore. Cela interrompt parfois le flux d'air et crée un gazouillis au son du sifflet.

La taille de la cavité du sifflet détermine le volume d'air contenu dans le sifflet et la hauteur du son produit. L'air se remplit et se vide de la chambre tant de fois par seconde, ce qui donne la fréquence fondamentale du son.

La construction du sifflet et la conception de l'embout buccal ont également un effet dramatique sur le son. Un sifflet fabriqué à partir d'un métal épais produira un son plus brillant par rapport au son doux plus résonnant si un métal plus fin est utilisé. Les sifflets modernes sont fabriqués à partir de différents types de plastique, ce qui augmente les tonalités et les sons désormais disponibles. La conception de l'embout buccal peut également modifier considérablement le son. Même une différence de quelques millièmes de pouce dans les voies respiratoires, l'angle de la lame, la taille ou la largeur du trou d'entrée peut faire une différence drastique en ce qui concerne le volume, le ton et le souffle (respiration ou solidité du son) sont concernés. Et selon la page wiki du sifflet , qui pourrait être modifiée au moment où vous lisez ceci, "Une caractéristique d'un sifflet est qu'il crée un son pur ou presque pur."

Eh bien, est-ce que tout cela est correct? Quand nous avons regardé les sons de verser de l'eau chaude et froide, nous avons constaté que les explications simples n'étaient pas correctes . Pour expliquer le sifflet, pouvons-nous aller un peu plus loin qu'un peu de signe de la main sur le pois provoquant un gazouillis ? Les différents sifflets diffèrent-ils beaucoup dans le son ?

Commençons par quelques sons de sifflet. Voici une superbe vidéo où l'on entend une dizaine de sifflets d'arbitres.

En regardant le spectrogramme ci-dessous, vous pouvez voir que tous les sifflets produisent des fréquences dominantes quelque part entre 2200 et 4400 Hz. Certaines autres caractéristiques sont également apparentes. Il semble y avoir un contenu de deuxième et même de troisième harmonique. Et cela ne semble pas être juste une fréquence et ses harmoniques. Au lieu de cela, il y a deux ou trois fréquences étroitement espacées chaque fois que le coup de sifflet est donné.

Mais cet échantillon sonore est tous des coups de sifflet assez courts, ce qui pourrait expliquer pourquoi les hauteurs ne sont pas constantes. Et il ne faut jamais se fier à un seul sample ou à un seul fichier audio (comme l'ont fait les auteurs ici ). Regardons donc un seul long coup de sifflet.

Vous pouvez voir qu'il reste assez constant et que les harmoniques sont clairement présentes, même si je ne peux pas dire si elles sont en partie dues à la compression de la plage dynamique ou à tout autre traitement. Cependant, il y a des creux ou des perturbations semi-périodiques dans la hauteur fondamentale. Vous pouvez le voir plus clairement dans la forme d'onde, et cela est presque certainement dû au fait que le pois bloque temporairement le trou sonore et affaiblit le son.

Le même comportement général apparaît avec d'autres sifflets, mais avec quelques variations dans les creux et leur fréquence d'occurrence, ainsi que dans les fréquences et leurs forces.

Une fois que j'ai commencé à écrire ce blog, on m'a fait remarquer que Perry Cook avait déjà parlé de la synthèse des sons de sifflet dans son merveilleux livre Real Sound Synthesis for Interactive Applications. En construisant une partie d'un modèle de sifflet de police/arbitre, il a écrit

"Des expériences et des spectrogrammes utilisant de vrais sifflets de police/arbitre ont montré que lorsque le pois se trouve dans la région immédiate de l'oscillateur à jet, il y a une diminution de la hauteur (environ 7 %), une augmentation de l'amplitude (environ 6 dB) et une petite augmentation de la composante de bruit (environ 2 dB)… L'oscillateur présente trois harmoniques significatives : f, 2f et 3f à 0 dB, -10 dB et -25 dB, respectivement…'

A l'exception de l'augmentation d'amplitude due au petit pois (était-ce une faute de frappe ?), mes résultats sont tous en gros accord avec les siens. Donc, selon que je suis du genre verre à moitié vide / verre à moitié plein, je pourrais soit être déçu de ne faire que répéter ce qu'il a fait, soit heureux que mes résultats soient confirmés de manière indépendante.

Ces informations provenant de quelques enregistrements de sifflet devraient être suffisamment bonnes pour caractériser le comportement et proposer une synthèse simple et contrôlable. Jiawei Liu a adopté une approche différente. Dans son mémoire de maîtrise, il a simulé des sifflets à l'aide de la dynamique des fluides computationnelle et de la simulation acoustique par éléments finis . C'était un travail très intéressant, tout comme une approche connexe de Shia , mais ils sont tous les deux un peu comme utiliser un marteau pour tuer une mouche. Des efforts massifs et beaucoup de calculs, alors qu'un modèle qui sonne probablement aussi bien aurait pu être dérivé à l'aide d'équations semi-empiriques qui modélisent directement les sons aéroacoustiques.

Il y a eu des recherches sur l'identification automatique des sons de sifflet d'arbitre, par exemple, les premiers travaux de Shirley et Oldfield en 2011, puis un algorithme plus avancé quelques années plus tard. Mais ce sont soit des techniques d'apprentissage automatique standard, soit basées sur les aspects les plus élémentaires du son du sifflet, comme sa fréquence fondamentale. Dans les deux cas, ils n'utilisent pas beaucoup de compréhension de la nature du son. Mais je suppose que c'est bien. Ils fonctionnent, ils permettent des techniques de production intelligentes pour les émissions sportives, et ils n'ont pas besoin de se plonger dans les aspects physiques ou perceptuels.

J'ai dit que je m'en tiendrais aux sifflets à plomb, mais je ne peux pas m'empêcher de mentionner une synthèse vraiment fascinante et inhabituelle d'un autre son de sifflet . Les locomotives à vapeur étaient équipées de sifflets de train pour l'avertissement et la signalisation. pour générer le son, le conducteur du train tire un cordon dans la cabine du conducteur, ouvrant ainsi une vanne, de sorte que la vapeur jaillit d'un espace et contre le bord tranchant d'une cloche. Cela fait vibrer la cloche rapidement, ce qui crée un sifflement. En 1972, Herbert Chaudière a créé un système sonore incroyablement détaillé pour les trains miniatures. Ce système électronique analogique générait tous les sons mémorables de la locomotive à vapeur ; l'écorce de la vapeur épuisante, le son rythmique de la cloche et le gémissement du sifflet du carillon, et reproduit ces sons à partir d'un haut-parleur transporté dans la locomotive modèle.

La préparation de cette entrée de blog illustre également certains des problèmes liés aux métadonnées provenant de la foule et au balisage généré par l'utilisateur. Lorsque j'essayais de trouver de bons exemples sonores, j'ai cherché dans l'archive d'effets sonores la plus populaire, freesound, pour « petit sifflet ». Il n'y a eu qu'un seul hit, un enregistrement de vapeur et de liquide s'échappant d'une marmite de doliques aux yeux noirs en ébullition !