Voir la source de Trou d'harmonie

{{Voir homonymes|trou}}
{{Autre|des parties d'instruments à cordes|ouïe (musique)}}

Un '''trou d'harmonie''' (aussi appelé trou de [[tonalité]], trou de résonance ou simplement trou latéral) est une ouverture latérale dans le corps d'un [[instrument à vent]] qui, lorsqu'il est alternativement fermé et ouvert, change la [[hauteur (musique)|hauteur]] du son produit. Les trous d'harmonie peuvent servir à des fins spécifiques, comme un ''trou de [[trille]]'' (qui offre un [[doigté]] alternatif adapté à cette [[Ornementation (musique)|ornementation]] aux dépens d'une justesse ou d'une stabilité de la note jouée) ou un ''trou de registre'' (qui est utilisé pour atteindre un registre supérieur, en créant un [[Onde stationnaire dans un tuyau#Ventre et nœud|ventre de vitesse]]). Un trou d'harmonie est, {{Citation|dans les instruments à vent[,] un trou qui peut être bouché par le [[doigté|doigt]], ou une [[clé (organologie)|clé]], pour changer la hauteur du son produit<ref>{{en}} William Lines Hubbard, ed. (1908). ''The American history and encyclopedia of music, Volume 10'', p.532. Squire.</ref>.}}
[[Fichier :Shinobue and other flutes-3.jpg|right|thumb|400px|<center>Une sélection de flûtes du monde entier avec diverses dispositions de trous latéraux.]]
* {{en anglais|Tone hole}}
* {{en allemand|Tonloch}}

== Histoire ==
[[Fichier:Flöte aus Gänsegeierknochen vom Hohle Fels im urmu.jpg|vignette|gauche|250px|Flûte [[aurignacien]]ne en os de [[vautour]] à cinq trous latéraux de [[Hohle Fels]].]]
Les plus vieux [[instrument de musique|instruments de musique]] connus, sont des [[:Catégorie:Flûte à encoche|flûtes à encoche]] de type [[quena]] à cinq trous latéraux datant d'au moins {{unité |{{formatnum:35000}} ans}}. Elles ont été retrouvées dans des grottes du [[Jura souabe|Jura Souabe]], région située au sud-ouest de l'[[Allemagne]]<ref>{{article|langue=fr|url=http://sitemap.dna.fr/articles/200906/27/des-flutes-vieilles-de-35000-ans,culture-et-loisirs,000014402.php |titre=Des flûtes vieilles de 35 000 ans|périodique=DNA|date=27 juin 2009|consulté le=24 août 2022}}.</ref>.

L’évolution de la [[facture instrumentale]] a accompagné l'évolution des différents [[genre musical|genres musicaux]] selon les continents (cycle des [[Quinte|quintes]] dans les pays d'[[Extrême-Orient]], échelle « équiheptatonique » thai-khmer, [[Gamme pentatonique|échelle pentatonique]] ''pelog'' en Indonésie, [[gammes et tempéraments dans la musique occidentale]]...), des goûts musicaux et du [[Répertoire (art)|répertoire]] au cours de l'histoire : le [[gamme chromatique|jeu chromatique]] s'est déployé dans le répertoire de la fin du {{s mini-|XIX}} et du {{s-|XX}} avec l'apparition de la [[gamme tempérée]] (généralisation de l'accompagnement au piano){{sfn|Fabre|2000|p=15}} et a généralisé l'emploi d'instruments [[Échelle chromatique|chromatiques]] plus complexes nécessitant un nombre accru de trous latéraux, de [[Clef (musique)|clefs]] et d'anneaux en [[musique occidentale]].

== Disposition des trous sur la perce ==
Les [[Résonance acoustique|fréquences de résonance]] de la [[Colonne d'air (instruments à vent)|colonne d'air]] dans un tuyau sont inversement proportionnelles à la ''longueur effective'' du tuyau. En d'autres termes, un tuyau plus court produit des notes plus aiguës. Pour un tuyau sans trou mais ouvert aux deux extrémités, la longueur effective est la longueur physique du tuyau, augmentée des deux petits volumes d'air juste au-delà des extrémités du tuyau qui sont également impliqués dans la résonance. Un trou ouvert n'importe où entre les deux extrémités du tuyau raccourcit la longueur effective du tuyau et augmente donc la hauteur des notes qu'il produit. Plus un trou ouvert est proche de l'extrémité d'excitation, plus la longueur effective restante est courte et plus la hauteur des notes est élevée.

À partir du trou utile à la note la plus grave, les trous sont percés sur le tube avec un espacement dépendant de la gamme choisie<ref>{{Lien web|langue=en|auteur=Peter Hoekje|titre=Peter Hoekje's Musical Acoustics Page|url =http://homepages.bw.edu/~phoekje/acoustics/mahome.html|site=homepages.bw.edu/~phoekje|date=2006|consulté le=24 août 2022}}.</ref>. Pour une [[gamme tempérée]], l'espacement entre les trous de demi-tons répond à la formule : <math>r = \sqrt[12]2= 2^{1/12}\approx1{,}059</math>, soit 6%{{sfn|Ferron|1994|p=29}}.

En première approche, on considère qu'un trou du diamètre de la [[perce]] est équivalent à couper le tube à cet endroit<ref name=mahillon1874 />.

La dimension d'un trou dans une position donnée modifie la longueur effective<ref name=mahillon1874>{{ouvrage |langue=fr|auteur=[[Victor-Charles Mahillon]] |url=https://books.google.com/books?id=yOoPAAAAYAAJ |titre=Les Éléments d'acoustique musicale et instrumentale: comprenant l'examen de la construction théorique de tous les instruments de musique en usage dans l'orchestration moderne|année=1874|lieu=Bruxelles|éditeur=C. Mahillon|pages totales=270}}.</ref>, il doit donc être remonté par rapport à la position attendue avec un tuyau coupé; plus le trou est petit, moins il réduit la longueur effective lorsqu'il est ouvert. Fermer le trou augmente la longueur effective et abaisse à nouveau la hauteur du son.

== Trous fermés ==
Cependant, un tuyau avec un trou fermé n'est pas acoustiquement identique à un tuyau sans trou ; la forme du bout du doigt (doigt fin ou épais), du [[tampon pour clarinette|tampon]], l'éventuel résonateur, la forme du trou (cylindrique, conique...) et l'épaisseur de la paroi qui ferme le trou définissent un volume variable qui modifie le volume interne du tuyau et sa longueur effective. Ces trous fermés abaissent les notes produites par rapport à un tube sans trou fermé.

Les différents volumes enfermés par les trous fermés piègent et affectent les harmoniques des composantes du spectre du son projeté, donc le [[timbre (musique)|timbre]] et l'homogénéité de l'instrument dans les différents registres{{sfn|Ferron|1994|p=30}}.

{{Citation bloc|Les anciens disaient : les trous fermés « mangent le son ». |Ernest Ferron{{sfn|Ferron|1994|p=30}} }}

== Trous ouverts ==
Le son s'échappe et se projette par les trous ouverts de l'instrument ; ils permettent aux [[Partiel (acoustique)|composantes spectrales élevées]] du son de se diffuser. Ces dernières sortent également par l'extrémité ouverte ou le [[pavillon (instrument) |pavillon]]{{sfn|Ferron|1994|p=31}}.

La portion de perce située entre deux trous ouverts est appelée « bout mort »{{sfn|Ferron|1994|p=31}} et peut entrer en résonance si sa longueur est un multiple d'[[Harmonique (musique)|harmonique]] du son joué et contribue à sa stabilité, à jouer les notes [[Suraigu|suraigues]] et les sons multiples.

L'emploi du [[Barillet (clarinette)|barillet]] pour accorder un instrument affecte le rôle stabilisateur des « bouts morts »{{sfn|Ferron|1994|p=31}}.

Lorsqu'il existe plusieurs trous ouverts, le premier trou ouvert (le plus proche de l'extrémité d'excitation) possède la plus grande influence sur la longueur effective du tuyau. Cependant, le fait de fermer les trous situés en dessous du premier trou ouvert sans fermer le premier trou peut également abaisser la hauteur du son de manière significative ; de tels  « doigtés particuliers » peuvent souvent être utiles pour corriger la justesse d'une note ou exciter des sons [[Polyphonie |polyphoniques]]. En général, la hauteur et le [[Timbre (musique)|timbre]] des notes produites dépendent de la position, de la taille, de la hauteur et de la forme de tous les trous, qu'ils soient ouverts ou fermés. Des modèles théoriques permettent de calculer ces effets avec une certaine précision, mais la conception des trous d'harmonie et de la perce reste dans une certaine mesure une question d'essais et d'erreurs.
{{Gallery |title = Différents types de trous latéraux pour un instruments à vent | lines = 2 | width = 500 | align = center 
| Fichier: Différents trous latéraux.png|Trous cylindrique, conique convergent, conique divergent, décoletté et chambré.
| Fichier: Différents trous latéraux - suite.png|Trous incliné, avec cheminée, avec doigts fin et large.}}
Le facteur d'instrument dispose d'une palette de technique pour fabriquer et corriger un trou latéral: perce cylindrique, perce conique convergente ou divergente, chambrage d'un trou pour augmenter la diffusion du son, décolletage intérieur...

Un trou fraisé par l'intérieur est similaire à un trou cylindrique de diamètre plus large{{sfn|Ferron|1994|p=35}}.

On peut également trouver des trous latéraux inclinés fréquemment employés sur les bassons et les flûtes à bec pour des raisons d'ergonomie de la position des doigts sans affecter la justesse des notes.

[[File:Tonlöcher.jpg|thumb|250px|Détail d'un corps de clarinette :<br>1= trou cylindrique simple<br>2= trou avec cheminée (anneau démontée)<br>3= trou avec biseau (clé avec tampon démontée)<br>4= trou avec cheminée et anneau relevé]]
Les trous latéraux surélevés d'une cheminée permettent de résoudre un problème d'ergonomie en présence d'anneaux mobiles et servent également à stabiliser et ajuster les notes entre le registre inférieur et le registre supérieur.

== Problématique de la levée des clés à plateau ==
[[Fichier:Trou ouvert avec plateau.png|vignette|gauche|250px|Trou latéral ouvert avec plateau (effet de la levée sur la diffusion du son et la hauteur de la note).]]
Pour les trous dotés d'un plateau, celui-ci doit être suffisamment relevé lorsque le trou est ouvert au moyen du réglage de la butée pour ne pas « voiler » le son projeté, voire fausser la hauteur de la note jouée; l'opération associée s'appelle le « réglage de la levée des clés ». Il appartient au [[facteur (organologie)|facteur]] (ou [[luthier]] vent) de maîtriser cet aspect du réglage lors de l'entretien d'un instrument sous peine de fausser l'instrument lors du changement des tampons au cours d'une révision générale.

== Chemisage et insert ==
Afin de protéger les trous latéraux et le corps de l'instrument de l'humidité stagnante favorisant la création de fentes et fissures dans le bois, notamment sur le basson, il est possible de [[Chemise (technique)|chemiser]] le trou avec un tube métallique ([[maillechort]])<ref>{{Lien web |langue=en|auteur=Oliver Ludlow |titre=Finger-hole liners: does my bassoon need them?|date=16 mars 2018|éditeur=doublereed.co.uk |url=https://www.doublereed.co.uk/news/finger-hole-liners-does-my-bassoon-need-them/|site =}}</ref> ou un insert en matériau composite (carbone, [[Delrin]], [[Green Line]]...).

== Application aux instruments à vent ==
La plupart des [[instruments à vent]] de la famille des [[bois (musique)|bois]] utilisent des trous d'harmonie pour produire différentes hauteurs de son. Deux exceptions sont la [[flûte à coulisse]] et la [[flûte harmonique]].

La plupart des [[cuivres]] utilisent des [[Piston (musique)|piston]]s, des [[Valve rotative|valves]], ou une coulisse à la place des trous d'harmonie, à l'exception des [[Trompette naturelle|trompettes baroques]] à trous ou à clés ([[Clarino (musique)|clarino]]...), du [[Serpent (musique)|serpent]] et de l'[[ophicléide]].

{{Citation bloc|Parmi les instruments modernes, le [[Piccolo (instrument)|piccolo]] a conservé une géométrie proche de celle de la [[Flûte traversière baroque|flûte baroque]] (corps conique convergent et embouchure cylindrique) même s’il est devenu chromatique et
possède un clétage de type Boehm. Cela correspond en fait à la première étape de transformation de la facture effectuée par [[Theobald Boehm|Boehm]], le corps cylindrique n’étant venu que par la suite.
Notons de plus que dans le cas des flûtes, le fonctionnement acoustique est plutôt celui d’un cylindre corrigé que d’un véritable cône tant la conicité (du corps de la flûte baroque ou de l’embouchure de la
flûte Boehm) est légère. Le [[hautbois]] ou le [[saxophone]] présentent, eux, une conicité beaucoup plus forte. Enfin, le saxophone et la clarinette sont percés de trous “larges” et ont donc une perce très régulière alors que le hautbois et le [[basson]] se rapprochent plus de la description que nous avons faite de la flûte baroque avec des « petits » trous latéraux et une perce nettement moins régulière.|B. Fabre{{sfn|Fabre|2000|p=16}} }} 

=== Cas des clarinettes ===
[[Image:Ringklappen (Gerold).jpg|thumb|right|250px|Détails du corps inférieur d'une clarinette en la système Oehler: cheminées de trous d'harmonie avec anneaux mobiles relevés.]]
Pour les clarinettes [[système Boehm]], les trous ont tendance à être plus petits lorsque la longueur effective de la [[Colonne d'air (instruments à vent)|colonne d'air]] est courte et plus grands lorsque celle-ci est plus longue, c'est-à-dire que le rapport entre le volume des trous et le volume de la colonne d'air est à peu près constant. Il en résulte un haut degré d'homogénéité du son des différents registres. Dans le cas de la clarinette allemande [[système Oehler]], ce rapport varie d'un registre à l'autre en raison d'une différence moindre entre les diamètres des trous, ce qui conduit à des caractéristiques propres dans le son des différentes positions et donc à une plus grande diversité de couleurs et à des différences sonores notables entre les différents modèles de clarinettes.

{{Citation bloc|Souvent les clarinettes ne sont pas très homogènes parce que le fraisage (ou le non-fraisage) des trous n'assurent pas une bonne continuité dans la répartition du volume des trous en fonction du rapport diamètre / longueur de la perce.<br>
En d'autres termes, le volume du trou doit être proportionnel au volume de la portion de perce qui lui est consacrée à partir du bec. Les trous sont donc logiquement plus grands en s'éloignant du bec et en suivant l'évasement de la perce. (...)<br>
Les clarinettes allemandes de système Oehler n'ont pas le même nombre, ni les mêmes dimensions de trous que les clarinettes Boehm et ils ne sont pas placés aux mêmes endroits. Pour cette raison, même avec une perce identique, les deux instruments restent fondamentalement différents, surtout que le bec et l'anche diffèrent également.»|Ernest Ferron{{sfn|Ferron|1994|p=30-31}} }}

=== Cas des flûtes traversières en métal ===
[[Fichier:Querflöte KSG 9694 PK.jpg|vignette|250px|Trous avec cheminée d'une flûte traversière en métal]]
Les flûtes traversières en métal disposent de trous latéraux avec une « cheminée » sur laquelle les clés de la flûte se ferment. Il existent deux techniques de fabrication : cheminée étirée et cheminée soudée.

Pour fabriquer une cheminée étirée, les orifices sont étirés à partir du matériau du tube, puis enroulés au sommet. Il s'agit d'une technique de fabrication rapide et moins coûteuse que le soudage et la plupart des flûtes, pour débutants à niveau intermédiaire, ont des trous latéraux à cheminée étirée. Un trou à cheminée étirée a des parois plus fines qu'un trou à cheminée soudée, simplement parce que le tube de la flûte a été percé et que le métal a été étiré pour former la cheminée. La difficulté reste d'obtenir une surface de cheminée plane pour contact avec le tampon.

Contrairement à la cheminée soudée des instruments professionnels, il n'est pas possible de rectifier la planéité de la partie supérieure.

=== Cas des saxophones ===
[[File:Mark vi 80k.jpg|vignette|250px|Cheminées soudées d'un saxophone.]]
Comme pour les flûtes en métal, on retrouve les saxophones haut de gamme avec des cheminées soudées et les modèles d'entrée de gamme avec des cheminées étirées et roulées.
[[Fichier:AltoSaxRolledToneHoles.JPG|vignette|250px|Détails de cheminées roulées sur un pavillon de saxophone alto.]]

=== Cas des hautbois ===
Le hautbois moderne dispose d'une perce conique et possède la caractéristique d'avoir des trous latéraux de nombreuses formes, mais de petit diamètre. Le plus petit trou possède un diamètre de l'ordre de 2 mm généralement. 

Comme ces trous sont petits, la longueur effective des ondes sonores s'étend dans la perce jusqu'à l'extrémité de l'instrument au lieu de se diffuser majoritairement par les premiers trous ouverts s'ils étaient plus larges comme sur la flûte Boehm. Cet aspect quelque peu irrégulier du hautbois lui confère sa sonorité unique.

L'extrémité des trous latéraux du hautbois est chambrée car le corps du hautbois est épais; le chambrage rend le trou progressivement plus large pour permettre au son de rayonner, autrement les notes seraient étouffées. Le facteur effectue également une opération de décolletage à la base du trou pour rendre le son plus aigu et brillant<ref>{{lien web|langue=en|titre=How the Oboe is Made - The sound is adjusted based on the shape of the tone hole?|url=https://www.yamaha.com/en/musical_instrument_guide/oboe/manufacturing/manufacturing002.html|site=yamaha.com|consulté le=26 août 2022}}.</ref>.

=== Cas des instruments traditionnels ===
Les techniques de distribution des trous latéraux pour les instruments traditionnels dépendent souvent de techniques transmises par tradition orale (emploi de dimension corporelle, prise de diamètre d'un bambou et report de proportion pour la lumière du biseau, de la position du premier trou latéral, de l'écart entre trous...) ou par la copie d'un instrument de référence<ref>{{lien web|langue=fr|titre=Hautbois - pei ar ប៉ីអ|url=https://www.soundsofangkor.org/fran%C3%A7ais/musique-traditionnelle/hautbois-pei-ar/|site=soundsofangkor.org|date=6 mai 2021|consulté le=26 août 2022}}.</ref>. 

Le trou peut être percé entre autres par brûlage pour des trous ronds, par un objet coupant pour des trous carrés<ref>{{lien web|langue=fr|titre=Flûte|url=https://www.soundsofangkor.org/fran%C3%A7ais/musique-ethnique/fl%C3%BBte/|site=soundsofangkor.org|date=9 mai 2021|consulté le=26 août 2022}}.</ref>...

== Bibliographie ==
{{légende plume}} 
* {{ouvrage|langue=fr|auteur=Ernest Ferron|titre=Clarinette, mon amie|année=1994|éditeur=International Musique Diffusion|pages totales=112|passage=29-35|oclc=464203681|plume=oui}}.
* {{article|langue =fr|périodique=Journées Pédagogiques en Physique des Instruments de Musique (JPPIM) |date=Novembre 2000 |titre=Les bois : résonateurs|auteur=Benoît Fabre |url=http://gsam.sfa.asso.fr/fr/ressources/biblio/doc.pdf|éditeur=gsam.sfa.asso.fr|format=pdf}} 
* {{chapitre|langue=fr|titre chapitre=7 Instruments à vent : section variable et trous latéraux |titre ouvrage=Acoustique des instruments de musique|numéro édition=
2e |auteurs ouvrage=Antoine Chaigne et Jean Kergomard |éditeur =Belin |date=18-10-2013|isbn= 978-2-7011-8280-3|année première édition=2008}}. 
* {{lien web |langue=en|auteur=[[Arthur H. Benade]] |titre=Writings of Arthur H. Benade|url=http://ccrma.stanford.edu/marl/Benade/writings/58to69.html|site=ccrma.stanford.edu|date =1958 à 1969|consulté le=24 août 2022}}.

== Notes et références ==
{{Références}}

== Articles connexes ==
{{Autres projets 
|Wikibooks=Engineering en:Acoustics/Clarinet Acoustics
|wikibooks titre=Engineering Acoustics/Clarinet Acoustics
|wikiversity=Recherche:Sons multiphoniques sur une clarinette
|wikiversity titre=Recherche:Sons multiphoniques sur une clarinette}} 
* [[Tuyau d'orgue]]
* [[Onde stationnaire dans un tuyau]]
* [[Clé (organologie)]]

== Liens externes ==
* {{lien web |langue=fr|titre=Placement des trous sur les instruments à vent|url=https://www.vents-sauvages.fr/bruicolage/placement-des-trous.html|site=vents-sauvages.fr|consulté le=22 août 2022}}.
* {{youtube|langue=en|id=RxMXJGEFdsc|titre=Bushing Tone Holes|date=4 février 2015|chaine=Richard Craig Woodwind|consulté le=22 août 2022}}
* {{lien web|langue=en|titre=Warped toneholes|url=http://www.shwoodwind.co.uk/HandyHints/Warped_toneholes.htm|site=shwoodwind.co.uk|consulté le=22 août 2022}}.

{{Portail|musique}}

[[Catégorie:Facture instrumentale]]
[[Catégorie:Acoustique]]
[[Catégorie:Trou]]