Les atouts de la guitare Black Flag

Pourquoi la guitare Black Flag a une telle sonorité ?

Comparer les propriétés acoustiques d’une guitare réalisée en fibres de carbone par rapport à une guitare équivalente en bois. En général, cette comparaison est réalisée à partir d’une approche perceptive et sensorielle par le musicien. Même si cette approche semble suffisante dans l’absolu, elle ne permet pas de mettre le doigt sur les causes des différences ressenties. 

Actuellement la guitare Black Flag est un exemplaire unique, mais son concepteur, Denis Thouret, envisage de lancer une production en série. Il était donc nécessaire au préalable de bien quantifier les propriétés à conserver dans une production en série, afin que la perception acoustique ne soit pas altérée. Pour cela, des mesures expérimentales, un protocole de traitement du signal dédié et une modélisation théorique ont permis d’avoir une approche quantitative de la comparaison. Ci-dessous, le code couleur permet de distinguer les mesures obtenues avec la guitare Black Flag et celles obtenues avec une guitare classique.

Signal temporel

La figure représente le signal acoustique au cours du temps enregistré quand une corde est excitée. On observe clairement une décroissance du signal. Les deux encarts du bas sont des zooms de ce signal. On observe que les oscillations sont distinctes pour les deux guitares bien que la corde soit identique. De plus, le motif caractéristique de ces oscillations change lentement au cours du temps.

Spectre

Quand une corde est excitée, toutes les harmoniques de la corde supportent une part de l’énergie. Ces harmoniques correspondent aux fréquences précises où sont positionnés les pics du spectre. Pour les deux guitares, les pics semblent correspondre, ce qui est normal car les cordes des deux guitares ont été accordées de la même manière. L’amplitude des pics décroît quand la fréquence augmente ; c’est un phénomène classique qui souligne que l’énergie acoustique est essentiellement portée par les basses fréquences. Il ne faut cependant pas négliger les fréquences plus hautes qui contribuent au « timbre » et à la « chaleur » de la note ainsi qu’à la force de « l’attaque ».

Harmonicité

En théorie, les harmoniques sont des multiples de la fréquence fondamentale (l’harmonique la plus basse fréquence). Si la théorie était vérifiée, nous aurions dû avoir fn - n*f1 = 0 pour chaque numéro n d’harmonique. Mais ce n’est pas le cas en réalité, comme l’illustre la figure : on observe que les fréquences élevées sonnent plus aiguë que prévu. Ce phénomène est lié essentiellement à la viscosité des cordes, comme des modélisations théoriques nous ont permis de le vérifier. Pour les harmoniques les plus basses on observe cependant que la règle théorique est mieux respectée pour la guitare Black Flag. On dispose donc d’un premier critère quantitatif distinguant les deux guitares. Une modélisation théorique montre que ce phénomène est lié à la rigidité de la liaison avec la table d’harmonie : la corde est liée de manière plus rigide à la table par le chevalet sur une guitare en carbone.

Amortissement

 La figure de gauche représente la décroissance de l’énergie acoustique en fonction du temps, ce que les musiciens appellent le « maintient »  (ou « sustain »). Sur la figure de gauche on observe que ce sustain est moins important sur un temps long pour la guitare Black Flag. Cela s’explique par la conjonction de deux phénomènes : la liaison au chevaler est plus rigide, la table d’harmonie est plus légère. La légèreté d’une guitare en carbone est un avantage indéniable pour un musicien (confort, maniabilité) mais le prix à payer est que les effets de « sustain » sont moins riches. En pratique cependant, on ne cherche à maintenir un son plus de deux secondes qu’en fin de morceaux, c’est donc un petit désavantage.

Couplage avec la table d’harmonie

Les études précédentes ont mis l’accent sur la table d’harmonie. Afin de connaître son spectre, une méthode d’impact a été exploitée. Cette méthode couramment utilisée en contrôle non-destructif dans l’industrie permet de caractériser les fréquences de résonances de la table : elles correspondent aux positions des pics enregistrés. 

Concentrons nous d’abord sur la guitare en bois. La première résonance est situé à 105 Hz environ. Ce n’est pas un hazard, en effet le facteur d’instrument accorde la table de manière à ce que la résonance de la table coincide à peu près au « La » (situé à 110 Hz d’après le tableau présenté au dessus). On observe donc ici un effet bien connu et recherché qui permet de valoriser les notes émises par la guitare. 

Ce n’est pas du tout le cas pour la guitare en carbone, où la première résonance apparait à une fréquence beaucoup plus élevée : environ 180 Hz. Cela est lié une fois encore au matériau utilisé qui associe rigidité et légèreté et donc ne peut que posséder des résonances beaucoup plus élevées. En fait, cela explique pourquoi en général les guitares en plastique ou autre matériau synthétique sonnent mal. Ce n’est pourtant pas le cas de la guitare Black Flag et nous pouvons ici l’expliquer. En effet, la seconde harmonique de la table est située à 330 Hz. Cette fréquence correspond à des harmoniques des cordes suivantes Mi grave, La, Mi aiguë. Ainsi trois cordes sont en résonance avec la table ce qui confère à la guitare un son ample et généreux.

Conclusion

Cette étude a permis de révéler les éléments clés permettant d’assurer à une guitare en carbone un son riche et généreux comme les meilleurs guitares classiques. On observe que le procédé ne mime pas ce qui est réalisé pour la guitare en bois (accordage de la première résonance de la table sur le La) mais possède sa propre logique (accordage de la seconde résonance de la table sur la fondamentale du Mi aiguë). Le constructeur dispose maintenant d’un outil de calibration dédié aux spécificités de sa production.

Collaboration

La guitare Black Flag a été intégralement conçue et réalisée par Denis Thouret.

L’Université de Rennes 1 et Sylvain Pernon ont soutenu la production.

Les enregistrements ont été réalisés à l’IRISA avec le soutient de Diego Di Carlo, Ewen Camberlein, Clement Gaultier, Frederic Bimbot.

Le traitement du signal, la modélisation et la simulation ont été réalisés par Loïc Le Marrec. En particulier, aucun outil commercial de simulation ou de traitement n’a été utilisé, tout a été codé de manière dédiée. Enfin le travail de présentation et rédaction a été réalisé par Loïc Le Marrec.