Soutenance de thèse d’Amélie Gaillard – Perceptual and mechanical characterization of single cane reeds

Mme Amélie Gaillard soutiendra sa thèse, préparée dans le cadre d’une collaboration entre le Laboratoire d’Acoustique de l’Université du Mans et l’équipe Perception Sonore du Lab-STICC, intitulée : « Perceptual and mechanical characterization of single cane reeds », le 20 novembre 2025 à 14h à l’Université du Mans (auditorium IAGS – https://maps.app.goo.gl/gytiDbsp825kgVdb6).

Lien zoom : https://univ-lemans-fr.zoom.us/j/99625502601?pwd=bTfdtvac4Daf468n9MydJ3Cn91lunD.1

Résumé :
Les instruments à vent comme la clarinette ou le saxophone sont munis d’une anche simple, lamelle de roseau ou de matériau synthétique fixée sur le bec. Sous l’effet du souffle du musicien, cette anche entre en vibration par couplage avec la colonne d’air à l’intérieur du corps de l’instrument (incluant le bec). Ses propriétés mécaniques et son interaction avec le bec lui confèrent un rôle central dans la production et la qualité du son. Les musiciens perçoivent l’influence de l’anche dans des paramètres tels que la facilité d’émission, l’intonation, le timbre, la projection et l’homogénéité du son. Malgré une fabrication automatisée et une classification basée sur la géométrie et la raideur mécanique, des différences sensibles persistent entre des anches pourtant présentées comme identiques. Ces variations rendent la recherche d’une anche appropriée souvent longue et fastidieuse. Les fabricants cherchent donc à réduire cette variabilité pour mieux répondre aux attentes des musiciens. Dans ce contexte, cette thèse a pour objectif de proposer une démarche visant à prédire les qualités perceptives d’après des paramètres mécaniques. Plusieurs études perceptives ont été réalisées avec des musiciens pour définir un protocole d’évaluation fiable des anches. Deux méthodes ont été testées : les évaluations relatives et les évaluations absolues. Les résultats montrent que les évaluations relatives sont peu robustes en raison des contraintes expérimentales. En revanche, les évaluations absolues menées en conditions écologiques (proches de la pratique musicale habituelle) se révèlent robustes dans le temps et permettent de mettre en évidence des différences significatives entre les anches. C’est pourquoi cette approche écologique a été retenue. Pour analyser les propriétés mécaniques des anches, deux dispositifs de mesure ont été mis en place dans des conditions statiques. Le premier banc est dédié à l’étude de l’anche seule, le second à l’anche montée sur un bec. Ces outils permettent d’évaluer localement et globalement des paramètres comme la position au repos de l’anche, sa raideur, son enroulement sur le bec et la symétrie de ses caractéristiques dans la direction transversale. L’application de ces deux approches expérimentales à un échantillon de 120 anches et 12 musiciens a permis de proposer des prédictions des critères perceptifs sur la base de modèles linéaires alimentés par des paramètres mécaniques. Les résultats obtenus montrent qu’il est possible d’établir pour chaque musicien une relation avec un coefficient de corrélation ajusté élevé. Ces modèles prennent en compte des paramètres liés à la position de l’anche au repos, à la raideur, à la symétrie et l’interaction anche-bec avec des contributions différentes pour chaque musicien.

Mots clés : Acoustique musicale, Anches simples, Paramètres mécaniques, Evaluation perceptive, Relation psychomécanique

Abstract:
Wind instruments such as clarinets and saxophones are equipped with a single reed, which can be made of cane or synthetic material and that is attached to the mouthpiece. When the player blows into the instrument, the reed vibrates due to its interaction with the air column inside the instrument’s body (including the mouthpiece). Its mechanical properties and interaction with the mouthpiece play an important role in sound production and quality. Musicians perceive the reed’s effect on parameters such as ease of playing, intonation, timbre, projection, and sound homogeneity. Despite automated production and classification based on geometry and mechanical stiffness, there are significant differences among reeds sold as identical. Because of these differences, selecting a suitable reed can be time-consuming and challenging. Manufacturers aim at eliminating this variability in order to better meet musician’s expectations. In this context, the purpose of this thesis is to develop a method for predicting perceptual qualities on the basis of mechanical parameters. Several perceptual experiments were carried out with musicians to identify a valid technique for evaluating reeds. Two methods were tested: relative and absolute assessments. The results indicate that relative judgments are not very robust due to experimental limitations. Absolute evaluations, on the other hand, are robust over time and reveal significant differences across reeds when performed under ecological conditions (similar to normal musical practice). This ecological approach was then chosen to carry out perceptual assessments. Two measuring devices were set up in static conditions to examine the mechanical properties of reeds. The first bench is used for studying the reed alone, and the second is for studying the reed mounted on a mouthpiece. These tools enable the evaluation of parameters such as the reed’s position at rest, stiffness, bending on the mouthpiece, and transverse symmetry of its characteristics, both locally and globally. Applying these two experimental methodologies to a sample of 120 reeds and 12 players enabled the development of linear models for predicting perceptual criteria based on mechanical characteristics. The results suggest that it is possible to obtain a high adjusted correlation coefficient for each musician. These models account for characteristics such as the reed’s position at rest, stiffness, symmetry, and reed-mouthpiece interaction, with distinct contributions for each player.

Keywords:  Musical acoustics, Single cane reeds, Mechanical parameters, Perceptual assessments, Psychomechanical relationships