Trinity is an original musical composition for chamber ensemble and electroacoustic music. It is approximately 32 minutes in duration. Trinity is inspired by the basic triune principles of traditional Christianity: three persons, one body. The piece combines modern acoustic and electronic compositional techniques--especially serialism--with formal structures that are inspired by the basic triune of Christianity, the Holy Trinity. The references for this supportive document concentrate on twentieth-century composers who composed music influenced by their religiosity and spirituality. Their music and religious philosophies consequently inspired the composition of Trinity. All of the electroacoustic sounds in Trinity are from pre-recorded instrument sounds that are digitally manipulated in various software. Through the use of existing compositional methods--especially serialism--and current electroacoustic music techniques, Trinity is part of a long tradition of religion and spirituality in music.

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As drop-on-demand (DOD) applications continue to gain ground in desktop inkjet-printing, 3D printing, fluid mixing, and other areas the demand for higher frequency operations are beginning to push against the current physical boundaries in DOD technology. The current research is exploring the possibility of controlling drop volume and velocity at high frequency ranges where meniscus vibrations can occur between drop formations and affect drop formation characteristics. A periodic voltage is applied to a piezoelectric disk in order to generate pressure fluctuations in a single nozzle droplet generator, causing the fluid meniscus at the nozzle to vibrate. A single stronger pulse is then superimposed over the periodic waveform at different phases in order to drive drop ejection. The characteristics of the resulting drop, specifically the volume and velocity, are experimentally measured using a high speed camera with precise timing control. The results of these experiments are then compared to a lumped element model (LEM) developed for the droplet generator geometry used. Within the LEM model framework, special attention was given to the definition of a novel method by which one can measure drop volume within an electroacoustic circuit and also allow meniscus dynamics to affect present and future drop formations. Experimental results indicate a strong dependence of both drop volume and drop velocity on the phase of the vibrating meniscus at the start of drop formation. Positive meniscus displacements and momentums resulted in large drop volumes and velocities while negative displacements could reduce drop volume or altogether eliminate drop formation. Specifically, positive displacements and momentum of a vibrating meniscus could lead to drop volumes approximately 50% larger than the original drop volume without a vibrating meniscus. Meanwhile, negative meniscus displacements and momentums were shown to have the ability to completely prevent drop formation. Additional potential for drop characteristic control with a vibrating meniscus is discussed alongside observations on the stabilizing affect the vibrating meniscus appears to have on drop velocity as a function of time. Also, flow visualization of the drop formation is provided to demonstrate the added affect the meniscus vibrations have on the drop shapes and break-off profiles. The LEM model presented demonstrates qualitative agreement with the experimental model, but fails to quantitatively predict drop volumes. Sources of error for the LEM model and potential improvements are discussed. / Graduation date: 2012

La version intégrale de ce mémoire est disponible uniquement pour consultation individuelle à la Bibliothèque de musique de l’Université de Montréal (http://www.bib.umontreal.ca/MU)

Les systèmes d’assistance à la réverbération sont des dispositifs électroacoustiques installés dans les salles de spectacle pour moduler leur acoustique en fonction du type de représentation qui s’y déroule. Afin de pouvoir dimensionner ces systèmes en amont de leur installation, ce travail s’intéresse au développement, à la mise en œuvre et à la mise à l’épreuve de modèles prévisionnels de l’effet de ses systèmes sur les caractéristiques acoustiques d’une salle, en se concentrant sur les systèmes dits régénératifs diagonaux. Le premier modèle présenté est basé sur une approche systémique exacte et sur l’utilisation de simulations numériques. Il s’agit d’un modèle dont le principe est déjà décrit dans la littérature spécialisée, mais auquel est intégré ici un algorithme de détermination automatique des paramètres de réglage d’un système d’assistance à la réverbération reproduisant la méthode manuelle. Parce que l’utilisation de simulations numériques impose une modélisation détaillée de la salle et un important temps de calcul, ce modèle n’est pas compatible avec la réactivité demandée lors d’une phase d’avant-projet. Dans cette optique, deux autres modèles bases sur les hypothèses de champ diffus et, par là même, plus rapides d’exécution, sont développés. L’un repose aussi sur une approche systémique exacte, mais utilise la théorie stochastique de l’acoustique géométrique des salles plutôt que des simulations numériques. L’autre repose sur une approche énergétique simple. Les confrontations de ces deux modèles avec celui reposant sur des simulations numériques sont exposées pour cinq salles, en considérant la prévision d’évolution de six indices acoustiques courants due à l’introduction d’un système d’assistance à la réverbération. Il en ressort que ces deux modèles aboutissent à des erreurs prévisionnelles comparables et que celles-ci sont équivalentes à celles des formules de Sabine ou d’Eyring ou de la théorie révisée des champs diffus de Barron et Lee appliquées dans une salle sans système. Parallèlement, l’étude et la prévision de l’effet d’un système d’assistance à la réverbération régénératif en augmentation du couplage de deux espaces mal couples au sein d’une même salle sont présentées. Il est montré que ce type d’utilisation permet effectivement une augmentation du couplage et que celle-ci peut être correctement abordée à partir d’un modèle énergétique développé ici. Il est aussi montré à partir de simulations numériques, que cette utilisation permet d’homogénéiser les caractéristiques acoustiques entre les deux espaces couplés. / Reverberation enhancement systems (RES) are electro-acoustic devices installed in auditoria to adapt the listening conditions according to the performances. In order to design these systems before their installation, this work deals with the development, the implementation and the testing of prediction tools of the effect of these systems on the acoustic characteristics of a room, by focusing on diagonal regenerative RES. The first proposed tool is based on a systemic approach and numerical simulations. This tool, whose principle is already described in the literature, is here enhanced by the use of an algorithm that automatically fine-tunes the system parameters. As numerical simulations require detailed 3D models of rooms and high computation times, this tool is not compatible with the responsiveness needed for a preliminary design stage. With this in mind, two other models based on the diffuse field assumptions are also developed to predict the action of a RES. One of them is also based on a systemic approach but it uses the stochastic geometric theory of room acoustics instead of numerical simulations. The other model is based on a simple energetic approach. The confrontation of the results given by these two models with the results given by the model based on numerical simulations has been carried out in five rooms considering the effect of a RES on six common room acoustic criteria. It appeared that these two models lead to prediction errors similar to those obtained with the Sabine or Eyring’s formula, or the Barron and Lee’s revised theory applied in a room without RES. In the same time, the study of the effect of a RES used to enhance the coupling between two poor coupled room is presented. It is shown that this particular use of a RES actually increases the coupling effect, and that this effect can be correctly described and predicted by an energetic model developed here. It is also shown by numerical simulations that this system can balance the listening conditions between two coupled rooms.

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Cette thèse porte sur le concept d’objet sonore, élaboré par le fondateur du mouvement esthétique nommé « musique concrète » : Pierre Schaeffer, auteur de plusieurs ouvrages consacrés à la perception du son dans une perspective musicale. A travers la généalogie de ce concept devenu très populaire en musique contemporaine, nous cherchons d’abord à montrer comment se construit une pensée esthétique originale par l’apport de modèles théoriques variés : sciences naturelles, linguistique, et surtout philosophie de la perception contemporaine – phénoménologie, structuralisme et théorie de la forme. Le concept d’objet sonore se construit en effet aussi bien par des gestes techniques – enregistrement et manipulation du son fixé, situation acousmatique – que par des gestes intellectuels radicaux – suspension de la référence au contexte d’émission du son, refus de la perspective de la physique acoustique, donc de l’explication du phénomène sonore au profit de sa description morphologique, étude généralisée de nos fonctions d’écoute (acoulogie). Cette appréhension du son « pour lui-même », qui se pense comme une application de l’épochè phénoménologique à l’écoute (écoute réduite) nous invite à penser les rapports ambigus pouvant se tisser entre une esthétique musicale particulière et la philosophie de la perception qu’elle convoque pour penser son objet. Plus généralement, ce travail vise donc à décrire le rôle d’une certaine philosophie de la perception dans l’émergence d’une appréhension plastique du phénomène sonore, phénomène qui résiste pourtant d’emblée à l’objectivation. / This doctoral dissertation focuses on the concept of sound object, coined by the founder of the “musique concrète” aesthetic movement Pierre Schaeffer – who wrote several essays dedicated to the perception of sound within a musical perspective. In studying the genealogy of this concept which has become very popular in contemporary music, we first wish to show how the reunion of varied theoretical models helps to build an original aesthetic reflection – natural science, linguistics, and above all the philosophy of contemporary perception (phenomenology, structuralism and Gestalt theory). Indeed, the concept of sound object is the result of both technical gestures – recording and manipulation of the recorded sound, acousmatic situation – and intellectual and radical moves such as the absence of reference to the context of sound production, the refusal to use the theoretical frame of acoustic physics (thus enabling the morphological description of the sound phenomenon to take precedence over the explanation of such phenomenon), the general study of our listening functions (acoulogy). Such perception of the sound “for itself” is to be viewed as the application of the phenomenological epoché to the listening activity (reduced listening), and leads us to consider the ambiguous relationships between a particular musical aesthetics and the philosophy of perception required to analyse its object. More generally, our study thus intends to describe the role played by a certain philosophy of perception in the appearance of a plastic perception of the sound phenomenon, though such phenomenon initially resists objectification.

This diploma thesis deals with adjusting the reverberation time of enclosed spaces. It is divided into two thematic areas. The first thematic area deals with active systems that adjust the reverberation time, with a stronger focus on usage of reverberators to simulate secondary spaces. The second thematic area is the implementation of reverberators and their fundamental building blocks in Matlab.

Η παρούσα διδακτορική διατριβή εστιάστηκε στη μελέτη συστημάτων ακουστικής εκπομπής για απευθείας αναπαραγωγή ψηφιακού ήχου. Η ερευνητική διαδικασία βασίστηκε στον προσδιορισμό και βελτίωση των δυνατοτήτων δύο διαφορετικών υλοποιήσεων ακουστικής μετατροπής: i. Ένα υβριδικό πρωτότυπο θερμοακουστικό στοιχείο και ii. Μια συστοιχία 32 ηλεκτροδυναμικών μεγαφώνων σχεδιασμένη, ώστε να αναπαράγει ψηφιακά ηχητικά σήματα. Η θερμοακουστική μετατροπή προσφέρει μια εναλλακτική τεχνική για υλοποιήσεις ακουστικών στοιχείων. Είναι βασισμένη στο μετασχηματισμό των διακυμάνσεων της θερμικής ενέργειας σε ακουστικό κύμα που προκαλούνται από τη ροή του ηλεκτρικού σήματος ήχου σε μια συσκευή στερεάς κατάστασης που λειτουργεί χωρίς τη χρήση οποιουδήποτε κινούμενου τμήματος ή μηχανισμού. Η υλοποίηση αυτής της τεχνικής ηχητικής αναπαραγωγής, μελετάται με τη χρήση ενός πρωτότυπου μετατροπέα ο οποίος αναπτύχθηκε πάνω σε πλακέτα κρυσταλλικού πυριτίου (silicon wafer). H απόδοση της συσκευής αυτής βελτιώνεται ιδίως όσον αφορά στις μη γραμμικές παραμορφώσεις που προσθέτει ο φυσικός μηχανισμός κατά την αναπαραγωγή των ακουστών συχνοτήτων. Για τις ανάγκες της ερευνητικής μελέτης κατασκευάσθηκε εξειδικευμένο στάδιο οδήγησης, ενώ επίσης αναπτύχθηκαν εργαλεία που προσομοιώνουν την απόδοση αυτών των συσκευών. Οι ψηφιακές συστοιχίες μεγαφώνων (DLAs) σήμερα βασίζονται σε μικρούς μετατροπείς κινούμενου πηνίου για την ανακατασκευή ακουστικών σημάτων από ροές ψηφιακού ήχου. Τα σημαντικά ζητήματα απόδοσης για τα συστήματα αυτά αναλύονται από την παρούσα διατριβή, με στόχο να ερμηνευθεί η απόκριση συχνότητας και οι ρυθμοί των διακριτών (on/off) μεταβάσεων των μεγαφώνων, εξαιτίας των ψηφιακών σημάτων. Λεπτομερείς προσομοιώσεις που επιτρέπουν την πραγματοποίηση συγκρίσεων για μια πανομοιότυπη συστοιχία 32 μετατροπέων η οποία τροφοδοτείται από αναλογικά σήματα, σε παρόμοια τοποθέτηση και ενεργοποίηση των στοιχείων. Οι μελέτες αυτές παράγουν πρωτότυπα αποτελέσματα για τις απαιτήσεις σε ηλεκτρική ενέργεια και την ευαισθησία της συστοιχίας, καταλήγοντας στο συμπέρασμα ότι αυτά τα δύο συστήματα επιτυγχάνουν συγκρίσιμες επιδόσεις. / The present Phd Thesis is focused on the study of acoustic transduction systems for direct digital audio signal emission. The research process was based on the evaluation and optimization of the behavior of two different implementations: i. A novel hybrid thermoacoustic device and ii. A loudspeaker array consisting of 32 moving coil speakers designed for digital audio reproduction. Thermoacoustic transduction offers an alternative technique for transducer implementations, based on the transformation of thermal energy fluctuations into sound after the direct application of the electrical audio signal on a solid state device which operates without the use of any moving/mechanical components. Here, an implementation of this sound generation technique is studied based on a prototype developed on silicon wafer and its performance is optimised, especially with respect to non-linear distortions within the audio band. For the purposes of the research study a specialised driving circuit was constructed and also the appropriate tools were developed to simulate the performance of these devices. Digital loudspeaker arrays currently are based on small moving-coil speakers to reconstruct acoustic signals out of binary audio streams. An overview of significant performance issues for such systems is given here to explain frequency response and speaker discrete transition rates due to the digital data. Detailed simulations provided comparisons for a 32-speaker DLA with similar arrangements of speakers driven by analogue signals. These tests produce novel results for electrical power requirements and array sensitivity, concluding that these two systems achieve comparable performance.