Master 2017 2018
Stages de la spécialité SAR
Simulation temps-réel d’Ondes Martenot


Site : Trac-Simulation temps-réel d’Ondes Martenot
Lieu : (a)Equipe Conservation-Recherche, Musée de la musique, Paris et (b) Equipe S3AM (Systèmes et Signaux Sonores : Audio/Acoustique, instruMents), UMR STMS, Ircam-CNRS-UPMC
Encadrant : Thomas Hélie(b), Thierry Maniguet(a), David Roze(b) et Stéphane Vaiedelich(a)
Dates :01/02/2018 au 31/07/2018
Rémunération :environ 550 euros par mois + contribution aux frais de transport et aux repas
Mots-clés : Parcours ATIAM : Acoustique, Parcours ATIAM : Informatique musicale, Parcours ATIAM : Traitement du signal

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Description

* Contexte :

Cadre institutionnel (Collegium Musicae) : Projets collaboratifs exploratoires. Champ principal : Recherche (plus valorisation) Axe principal : (1) Instruments/Interprètes, et (2) Archives/Patrimoine

La plus importante rupture dans l’histoire de la facture instrumentale depuis son origine, est peut être l’apparition de l’électricité. Bouleversant les relations entre l’instrumentiste et l’instrument, elle fournit au facteur une palette de timbres et de modalités fonctionnelles immenses et insoupçonnées jusqu’alors, et fait de l’instrumentarium du 20e siècle un corpus singulier.

Offrant aux musiciens un éventail inédit d’interfaces avec l’instrument, elle est à l’origine de nouvelles gestuelles et modalités d’écriture, permettant aux compositeurs de dessiner leur musique aux musiciens de concevoir des effets sonores inouïs. En permanente évolution du fait des bouleversements technologiques qui ont jalonné les cent dernières années, cette facture instrumentale, parce qu’elle y puise l’essentiel de ses outils nécessaires à la réalisation de phénomènes sonores nouveaux, se trouve confrontée à la problématique de l’obsolescence technologique. Il serait pour autant simplificateur de réduire l’histoire moderne de la facture à l’évolution des technologies accessibles, et de ne faire d’elle qu’un gigantesque cimetière de matériels au rebut, conséquence de l’apparition de technologies nouvelles rendant obsolètes les générations précédentes. Ainsi, plusieurs instruments ont traversé le 20e siècle, et s’inscrivent maintenant dans l’instrumentarium classique. C’est le cas, en particulier, des Ondes Martenot.

Pour autant la problématique de la conservation-restauration est aujourd’hui face à une impasse et interdit au Musée de la musique d’espérer faire aisément entendre ses instruments du fait des positionnements déontologiques et des contraintes techniques dans le cadre d’une intervention matérielle traditionnelle aboutissant à des actions irréversibles et donc inacceptables dans le cadre muséal.

* Objectifs :

- Objectif muséal : génération automatique (i) de documentation sur les instruments et (ii) de code de simulation pour « l’écoute non invasive », importante pour la préservation sous des formes virtuelles jouables.

- Objectif scientifique : modèles physiques de composants électroniques non linéaires anciens, simulation temps réel à passivité garantie de circuits électroniques avec génération automatique de documentation et de code de simulation (travaux fondés sur les Systèmes Hamiltoniens à Port, formalisme très productif pour les systèmes multi-physiques). Mise au point d’une méthodologie générale applicable aux ondes Martenot et d’autres grandes familles de circuits analogiques audios.

* Travail demandé :

Dans ce stage, après une étude bibliographique et une introduction aux outils déjà en place, on s’intéressera à la modélisation et la simulation à passivité garantie des circuits des ondes Martenot avec pour objectif de permettre la simulation en temps réel.

1) Etude du circuit, des composants et des contrôles d’une onde Martenot. Les caractéristiques des composants pourront être issues de la littérature, de base de données (e.g. logiciel Spice) ou de mesures (une collaboration sera possible avec un autre stage destiné à réaliser, entre autres, un banc de mesure de lampe).

2) Ecriture du modèle dans PyPHS (graphe de connexion, comportement des composants, paramètres de contrôle) et étude des problèmes de réalisabilité.

3) Construction d’une classe de composants de lois constitutives "affines par morceaux" garantissant la réalisabilité et solveur numérique (cas mono-variable et multi-variable). Intégration dans PyPHS.

4) Simulation en temps réel et étude de l’influence de la variation des caractéristiques de lampes sur le son produit.

* Résultats attendus :

Un simulateur du circuit électronique d’une onde Martenot à stabilité garantie, l’étude des différents comportements possibles des lampes et leur influence sur le son.

* Compétences requises :

- Connaissances en électronique.

- Programmation (Matlab, Python ou C++).

- Intérêt pour la modélisation et la simulation de systèmes physiques (Systèmes Hamiltoniens à Ports, méthodes numériques, etc.).

* Possibilité de poursuite en thèse :

Le sujet soulève de nombreux problèmes d’intérêt théorique et pratique qui font partie des thèmes de recherche et compétences de l’Ircam. Aussi, il sera tout à fait envisageable de proposer un sujet de thèse, même si aucun financement n’est assuré à ce jour.

Bibliographie

I. Cohen. Modélisation, analyse et identification de circuits non linéaires : application aux amplificateurs guitare pour la simulation temps-réel. Thèse, ED EDITE, UPMC (labo. STMS), 2012.

A. Falaize, T. Hélie. Passive Guaranteed Simulation of Analog Audio Circuits : A Port-Hamiltonian Approach. Appl. Sci. 6(10), 273 (26 pages), 2016.

A. Falaize. Modélisation, simulation, génération de code et correction de systèmes multi-physiques audios : approche par réseau de composants et formulation hamiltonienne à ports. Thèse ED EDITE, UPMC (labo. STMS), 2016.

T. Maniguet. Les instruments des temps modernes, Paris Cité de la musique, paris 2006.

PyPHS Python module https://afalaize.github.io/pyphs/

S. Vaiedelich, I. Guillot, V. Hartman-Clavérie, M. Martenot. La poudre de l’enchanteur, in La musique et ses instruments, 2013 ed Delatour Paris, pp 123-135.