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Retour dans le laboratoire des coques nageuses du Liphy.
Philippe nous fait prendre en main les pots vibrants. Ce sont des moteurs de haut-parleurs sans membranes, équipés d’un pas de vis qui défini précisément un point de mise en vibration.

Aussitôt nous mettons en place un petit dispositif pour mettre en vibration des gants-ballons de latex. Nous recherchons les fréquences de résonance des ballons.

Nous parvenons à obtenir de grandes excursions de vibrations, révélées pas des motifs dessinés au posca sur la membrane (cf. photos, sons et vidéos “Bob et Ginette”).

Nous compressons ensuite un ballon dans un filet plastique d’agrumes : le ballon de baudruche sonne différemment.
Les expériences s’enchainent….

Python & Toto

Installation python & librairies

Philippe a crée un programme python pour pouvoir générer automatiquement des signaux sonores imitant les pulsations produite par le muscle sonique de certains poissons. Nous passons la matinée à installer et prendre en main ce script.

Chez Toto

Recherches de tissus pour contraindre la forme des ballons en latex
Nous sélectionnons plusieurs tissus avec des maillages différents, capable de contraindre plus ou moins les ballons : trois types de tulles (deux maillages hexagonales, l’un souple, ‘autre rigide ; un maillage en losange rigide) ; deux types de tarlatanes (l’une traitée, fin et rigide, l’autre plus mole, brute et à gros maillage) ; Un tissu synthétique corail, très souple et à très gros maillage ; Une toile cirée et un matériaux transparent plastifié.

Improve your english

Relecture détaillée de l’article d’Eric Parmentier sur le mécanisme de production sonore de l’Ophidion Rochei.
Nous reprenons aussi en détail la publication la plus récente pour la traduire, prendre des notes et comprendre en détail le mécanisme de production des sons chez l’ophidion.
Nous retiendrons que deux systèmes permettent de modifier la nature du son : sa mise en tension, ici par l’association muscle sonique/vertèbres/rocker bone ; la forme et la structure de la vessie natatoire (nature des tissus et membranes).

Pot vibrant et Stick-Slip

Fabrication d’un Ophidion et d’une vessie artificielle

Nous tentons de reconstruire les organes impliqués dans la production des sons chez l’Ophidion Rochei. La vessie artificielle est ici une bouteille d’eau est les différentes membranes particulières de cette espèce (rocker bone et membrane postérieure) sont remplacées par deux membranes en latex. Le second compartiment de la vessie prend la forme d’un entonnoir.
Un second système de vessie est fabriqué avec un pot de peinture.

Tests tendon/vessie

Nous utilisons le pot vibrant pour tester un système où le tendon sera remplacé par une corde de basse et la vessie par un pot de peinture.
Le signal source provient du programme imaginé par philippe : c’est un son descendant, suivi d’une montée brusque.

Nos tests nous font penser que le son de l’ophidion semble vraiment lié au phénomène de stick-slip sur une corde (fil) relié à une cavité (pot de peinture ou bouteille).

Nous testons ensuite le phénomène de stick slip avec une bande magnétique : bien que plus éloigné des poissons, le son n’en est pas moins intéressant…

Quand ça ne marche pas…

Dans la suite de nos recherches de la veille, nous testons à nouveau le stick-slip avec l’Ophidion artificiel. Etrangement, une barre en plastique fixées sur le coté ne semble pas produire le même son que quand nous exerçons nous même une pression cette même barre : si une forte pression n’est pas exercée ou si l’angle n’est pas le bon, on ne produit pas de son amplifié suffisamment intéressant.

Nous replongeons ainsi dans nos recherche pour comprendre les paramètres en jeu dans la production d’un stick-slip. L’angle imposé au tendon et la lubrification de la zone de frottement semblerait en effet augmenter son efficacité.

Le matière du cartilage, les liquides biologiques, la forme des os et leur contact avec les tendons auraient donc une fonction bien précise dans la production du stick-slip. Nous relisons en détail la publication sur le Carapus pour chercher des éléments de réponse pour la création éventuelle du Stick-slip.

Robert – séance test de matériaux 1

Création de la séance de test « Robert »

Nous passons la matinée à créer une séance de tests pour étudier l’influence des matériaux dans la production du son : celui-ci dépend-il de la nature du tendon ? De la matière sur laquelle le tendon glisse?

Le dispositif “Robert”

Un pot de peinture de 1 Litre est attaché à une corde (tendon) elle même activée par le pot vibrant.  Nous créons un signal test qui restera le même durant toute l’expérience : « Signaux de test SINUS 12Hz vers 6Hz (Ophidion Rochei) et SINUS 5Hz (Carapus) »

Le scénario de la séquence sonore est le suivant :
OPHIDION ROCHEI | reprend schéma ophidion sinus de 2Hz à 5Hz en même durée que fichier | train de pulse = durée 6 sec | de 11,7 Hz à 6,7Hz (selon Lia de 6 Hz à 4 Hz), ralentissement pour se stabiliser en 720 ms | pause 4 secondes
CARAPUS | contration du muscle à 10 Hz, donc produire un sinus à 5 Hz

Les réglages initiaux avant expérience sont les suivants :
– un fichier normalisé ‡ -6dBfs
– un amplificateur de pot vibrant ‡ 50% de la puissance
– un réglage de la tension et de l’angle avant chaque enregistrement

Experiences

TENDON TUBE SILICONE
Abandon du tuyau en silicone en guise de tendon car celui-ci est trop souple, il ne transmet pas les vibrations en basses fréquences.

TENDON FIL DE VOILE
A) Cartilage joue de maquereau avec bave
=> son très intense / ressemblant (Attention : son du fil!)

B) Vertebre de maquereau avec bave
=> très intense / ressemblant

C) Inter-vertebre (ou arette) de maquereau avec bave
=> peu intense

D) tube silicone avec bave
=> intense / très ressemblant

E) Tube métallique sans bave
=> intense / peu ressemblant

F) Manche de cuillère plastique
=> intense / ressemblant

G) Cartilage joue sans tube dessous avec bave
=> Après quelques secondes le cartilage se délite

H) filtre mégot cigarette avec bave
=> Peu probant

I) filtre mégot cigarette sans papier avec bave
=> Peu probant

J)Aiguille de pin avec bave
=> Peu probant

K) Bout de bois avec bave
=> Peu probant

L) tissus jaune avec bave
=> Peu probant

M) tulle bleu avec bave
=> Peu probant

N) Tulle bleu avec bave
=> Rupture du fil !

Conclusion pour le fil de voile : avec ce materiau le son est dur, sec et pas assez résonnant pour ophidion, mais il apparait assez ressemblant pour le Caracpus, bien qu’il y ait encore un problème de contenant!

TENDON BANDE MAGNETIQUE

O) Cuillère plastique avec bave
=> ne correspond pas au son recherché, la bande semble trop tendue

P) Cuillère plastique avec bave (tension moindre)
=> Son intéressant et puissant bien qu’assez éloigné des poissons

Q) Cuillère plastique avec liquide vaisselle (séquence jeu)

R) Cuillère plastique avec liquide vaisselle (ampli au quart de la puissance)

Roger – séance test de matériaux 2

Point sur la première semaine de résidence.
Nous relisons les notes prises lors de la lecture et traduction des publications sur l’Ophidion rochei et le Carapus.
Dans la lignée de nos tests sur le stick-slip nous pensons qu’il serait intéressant de rencontrer un spécialiste des frottements. Cette science s’appelle la « tribologie ».

Le matin, Lia tente de réaliser un nouveau modèle de poisson artificiel avec une balle de ping-pong, une membrane en latex et un gobelet de café pour simuler le Rocker Bone. Quelques tests sont réalisés avec le pot vibrant mais le système n’est pas assez solide. Térence réalise de son côté de nouveaux sons de test, plus fidèles aux rythmes produits par l’Ophidien rochei et le Carapus.

L’après-midi nous réalisons de nouveaux tests avec un pot en plastique actionné par un fil solide (pour coudre les voile) fixé au pot vibrant (Test Roger).
Nous déterminons un axe de contact précis pour le frottement sur un tube de silicone, enduit de liquide vaisselle.
En variant la longueur du fil nous pouvons apprécier différentes sonorités. Nous testons le son pour un fil de 4, 11 et 30 cm

TEST ROGER A _ fil & tube silicone & liquide vaisselle – distance pot 4cm
TEST ROGER B _ fil & tube silicone & liquide vaisselle – distance pot 11cm
TEST ROGER C _ fil & tube silicone & liquide vaisselle – distance pot 30cm
TEST ROGER D _ Seq jeu pendouilli de systeme

Expérimentations de Stick-slip

Nous passons la journée à expérimenter le stick-slip sur un mode plus libre que les derniers jours : il s’agit ici d’expérimenter les qualités sonores et/ou visuelles de ce phénomène.

Systèmes de stick-slip

Nous travaillons notamment à la fabrication de systèmes plus complexes avec un pot vibrant actionnant plusieurs fils sur un même ballon de baudruche (Ginette 3). La recherche consiste notamment à obtenir des points d’équilibre permettant  de faire naitre plusieurs Stick-slips simultanément.

Voici quelques exemple d’enregistrements réalisés durant cette session :

TEST GINETTE 3 (A) Fils tendus
TEST GINETTE 3 (B) Fils tendus

TEST GINETTE 3 (C) Fils tendus (soupirs)
TEST GINETTE 3 & JEANNETON (D) Fils tendus avec entonnoir
Jeux libres

De son côté, Térence enregistre quelques stick-slips moins strictement liés aux vessies natatoires. L’intérêt se porte plus sur la qualité musicale des sons produits. 

Essais de sons de frottements sur un ballon de baudruche de grande taille, frotté avec les doigts. Le son est capté par une pastille piezo électrique :

STICK SLIP – Ballon baudruche gros avec doigts (piezo)

La bande magnétique, mue par le pot vibrant au travers du signal simulant le carapus, est frottée / pincée avec les doigts. Le micro (une capsule electret omnidirectionnelle tenue à la main) est à quelque millimètres de la bande pour un signal très net :

STICK SLIP – Rubande magnétique sur signal carapus avec doigts

La bande magnétique, attachée à un entonnoir en plastique recouvert d’une membrane de baudruche. Cette bande est mue par le pot vibrant, au rythme du signal du Carapus, l’entonnoir est manipulé à la main :

STICK SLIP – Rubande magnétique sur signal carapus avec résonateur entonnoir

La bande magnétique, mue par le pot vibrant au travers du signal simulant l’ophidion rochei mis à l’envers, est frottée / pincée avec les doigts. Le micro (une capsule electret omnidirectionnelle tenue à la main) est à quelque millimètres de la bande pour un signal très net. :

STICK SLIP – Rubande magnétique sur signal ophidion rochei (rvrs) en tirant avec les doigts et micro

Même manipulation que le fichier précédent, avec un signal non-inversé :

STICK SLIP – Rubande magnétique sur signal ophidion rochei en tirant avec les doigts et micro

Une grande bouteille d’azote liquide est frottée avec un tube en silicone. Le frottement et sa résonance sont enregistrés par contact avec une capsule piezo-électrique sur le métal des bonbonnes :

STICK SLIP – Tube Silicone sur Bouteille Azote (piezo)

Inspirés par le carapus

Un nouveau signal de test est généré pour simuler le muscle du carapus. D’une fréquence de 2,2Hz a 3,8Hz, totalement inaudible, sert à mettre en mouvement le pot vibrant. Celui-ci a une tige métallique recouverte d’un bande de caoutchouc que nous allons frotter sur différentes surfaces.

Test bande magnétique
Test pot de peinture
Test serre-câble sur bouteille en plastique
Test serre-câble sur ballon
Test tige plastique sur gros pot de peinture

Puis, en prenant un morceau de caoutchouc en sandwich entre deux cuillères en plastique, Lia cherche à reproduire le frottement d’un tendon entre deux os. Le système est appliqué sur le ballon pour transmettre les vibrations.

Ouverture du laboratoire des slips collants

Pot vibrant low cost

Le matin, nous testons un nouveau du pot vibrant acheté chez SparkFun, à un prix attractif… Mais nous avons des difficultés à obtenir une conversion en PWM du signal audio dans Pure Data (problème de synchro des horloges du PWM et du snapshot).

d’où un résultat étrange…
Le son de l’Ophidien Rochei

Nous constatons que que le son produit par l’Ophidien Rochei nécessiterait une amplitude plus grande que celle produite par le pot vibrant. Nous cherchons à tester un système motorisé qui permettrait d’augmenter l’excursion du piston. Patrice Ballet, ingénieur et technicien de recherche et de formation au LiPhy nous proposer de tester un prototype qu’il a créé : un moteur à biele qui nous avons fait oscillé de 1 Hz à 6 Hz pour tester la mise en vibration du pot Cuica et du ballon. Cette piste n’apparait pas satisfaisante car le moteur est très bruyant et parasite le son du stick-slip.

Le son du Carapus

L’après-midi est consacrée à la fabrication d’un Carapus avec des fourchettes et des cuillères en plastique. L’assemblage est sensé reproduire le stick-slip qui pourrait être produit pas le frottement des cartilages en forme de cuillère sur la membrane située en dessous. Si la forme du poisson artificiel est intrigante, le son produit ne correspond pas vraiment à celui de Carapus….

De son coté Térence, analyse le spectre des fréquences produites à chaque pulse pas le Carapus (il analyse des harmoniques et de la périodicité des sons). Cette étude vise à comprendre le son pour pouvoir le synthétiser dans le logiciel Pure Data.

L’étagement des harmoniques chez le carapus sont les suivantes :

Le pourcentage indique l’intensité sonore de chaque harmonique d’un même son. L’objectif (avorté) est de mesurer l’écart type entre les différentes harmoniques d’une pulse pour en reproduire le timbre, en synthétisant ensuite le son à partir de ces données.

INTENSITÉ
HERT
HERTZ
PULSEPULSE APULSE B
100 %815 Hz 715 Hz
60 %545 Hz 475 Hz
50 % 1085 Hz 950 Hz
20 %275 Hz 235 Hz
20 % 1343 Hz  1420 Hz
20 % 1885 Hz 1897 Hz
20 %2160 Hz  2137 Hz
20 %2435 Hz2375 Hz
Le son du Pélates

Pour reproduire le son du pélates, nous explorons la piste d’un entonnoir recouvert d’une membrane en latex sur la grande ouverture du cône. Pour imiter les tonalités courtes du poissons, il faut chercher l’endroit où interrompre l’échappement de l’air : cela permet de contrôler les notes et de produire des sons intermittents à attaque et extinction nette.

Nous expérimentons ensuite cet étrange instrument de façon plus libre, pour la beauté des sons…

Test sifflements baudruche D (Insecte)
Test sifflements baudruche E (à la Miles Davis)

Stick-Slip Lab

Le laboratoire des slip collant est inauguré ce jour

Controverse scientifique

Lecture réflexive

Le matin, nous continuons à lire Michael Fine et nous apprenons que la contraction de la vessie impacte sur l’amplitude sonore (le niveau sonore) et non pas la fréquence, comme nous l’imaginions. Toutefois, il faut noter que ces expérimentations sont toujours mesurée sur des poissons morts, et les muscles sont activés artificiellement.

La publication de M. Fine s’articule autour du muscle sonique du poisson crapaud (Opsanus Tau). Nous nous intéressons particulièrement à la question du muscle antagoniste du poisson. Un muscle qui viendrait contracter / mettre en tension le système, qui agit comme la pression de l’air sur la membrane du ballon ou bien la tension produite par le pot vibrant. Un autre muscle vient ensuite activer le stick-slip par glissement avec une pression sur une surface. Mais à la relecture des publications plusieurs questions se posent : travaillons-nous à une échelle “juste” ? Quelle est l’intensité sonore réelle des sons produits par les poissons ? Ne serait-il pas nécessaire d’approfondir un peu nos notions d’acoustique sous-marine pour mieux comprendre les phénomènes ? Par ailleurs, avons-nous jamais relevé une mesure de contraction musculaire sur un poisson vivant ???

La tête pleine, nous continuons les expérimentations de matériaux pour produire des stick-slip d’un ballon sur des arrêtes, un couteau en plastique avec des petites dents, une tige fileté en métal, la lanière de sac, un fil de pèche naturellement strié.

Trois frottements d’arrêtes sur gros ballon en latex
Frottements d’arrêtes sur petit ballon
Générateur de Pelates

Térence finalise un générateur de Pelates conçu avec Pure Data.

Nouveau départ…

L’après-midi est consacrée au rangement de notre salle d’expérience. Nous en profitons pour visiter la salle de conférences du LiPhy qui devrait accueillir notre présentation, lors d’une prochaine venue…