Modèle non-régulier de la touche de piano à queue

• Main Author: Thorin, Anders
• Language: ENG
• Published: Ecole Polytechnique X 2013
• Subjects: [PHYS:MECA:SOLID] Physics/Mechanics/Mechanics of the solides; [PHYS:MECA:SOLID] Physique/Mécanique/Mécanique des solides; [SPI:MECA:SOLID] Engineering Sciences/Mechanics/Mechanics of the solides; [SPI:MECA:SOLID] Sciences de l'ingénieur/Mécanique/Mécanique des solides; piano; dynamique multi-corps; dynamique non régulière; modélisation; simulation; haptique
• Online Access: http://pastel.archives-ouvertes.fr/pastel-00939493; http://pastel.archives-ouvertes.fr/docs/00/93/94/93/PDF/20140102_manuscript_PhD.pdf; http://pastel.archives-ouvertes.fr/docs/00/93/94/93/ANNEX/20131022_SoutenanceFR.pdf

Le mécanisme de la touche de piano à queue sert à propulser le marteau vers les cordes. Ce mécanisme permet au pianiste de contrôler avec précision la vitesse et l'instant d'impact du marteau sur la corde. Il est raisonnable de penser que c'est le comportement dynamique de la touche qui permet cette contrôlabilité. Avec pour perspective l'amélioration du rendu haptique des claviers numériques, cette thèse propose une méthode de simulation d'un modèle complet du mécanisme. Le son généré par la vibration qui suit l'impact du marteau sur les cordes n'entre pas dans le cadre de l'analyse. Des modèles du mécanisme comportant plusieurs degrés de liberté, des frottements et des contacts intermittents, ont été proposés depuis une quinzaine d'années. Notre approche se distingue de celles suivies jusqu'ici par un changement du point de vue adopté pour valider et pour simuler le modèle. En se fondant sur l'étude approfondie d'un modèle à un degré de liberté, il est en effet montré que la simulation d'un modèle dynamique complet doit se faire à l'aide d'un pilotage en déplacement, tandis que les travaux récents et anciens présentent des simulations pilotées en force. Une analyse des problèmes numériques liés aux discontinuités de vitesses survenant au sein du mécanisme durant l'enfoncement de la touche est présentée. Ils sont résolus par des méthodes de dynamique non-régulière implémentées dans le logiciel XDE. Les résultats sont présentés sous forme de comparaison avec les mesures expérimentales. La plupart des irrégularités des forces mesurées se retrouvent dans les forces simulées, en jeu piano comme en jeu forte. Les simulations rendent également bien compte de la cinématique de chaque élément du mécanisme. Une analyse de sensibilité du comportement dynamique aux paramètres du modèle est enfin exposée.