Spectre sonore

Tous les sons peuvent se décomposer en une série d'harmoniques, dans un rapport rationnel ou irrationnel avec la fréquence principale.



Catégories :

Acoustique - Spectroscopie - Mesure physique - Métrologie

Définitions :

  • Ensemble des composantes du son. Dans le domaine de la psychoacoustique, le spectre sonore correspond au timbre de la voix, de l'instrument. (source : ambiophonie)

Tous les sons peuvent se décomposer en une série d'harmoniques, dans un rapport rationnel ou irrationnel avec la fréquence principale. La totalité de ces fréquences harmoniques ou inharmoniques représente le spectre sonore. Les sons musicaux possèdent une décomposition spectrale harmonique, où chaque fréquence harmonique est un multiple entier de la fréquence principale.

La découverte de cette décomposition spectrale remonte au XIXe siècle, et son étude s'est énormément perfectionnée.

Instruments intellectuels

En 1822, la décomposition de fonctions périodiques du baron Joseph Fourier (1768-1830) a apporté l'outil mathématique de décomposition des phénomènes vibratoires complexes. Cette technique apporte en effet une modélisation mathématique qui remplace une fonction unique, complexe à écrire mathématiquement, par une série bien plus maniable de fonctions sinus et cosinus. Mais la décomposition de Fourier est limitée à une série finie, et quoique mathématiquement validée par les opérateurs qu'elle introduit, elle n'est néenmoins qu'une approximation de la réalité, car l'ensemble des sinusoïdes présentes dans l'analyse y fluctuent comme des vibrations limitées dans leur durée et dans leur nombre. Essayer cependant de représenter les sons réels comme des sommes d'ondes sinusoïdales allant de l'infini du passé à celui du futur, ne peut être qu'un artifice mathématique ; la décomposition de Fourier ne donne qu'un instantané à l'endroit où on aurait besoin d'un film.

Instruments d'expérimentation

Grâce à l'électronique, cette construction purement intellectuelle et éminemment rationalisatrice, allait devenir une conceptualisation expérimentale de premier ordre en s'inscrivant dans l'évolution temporelle. On ne disposait pas encore du “film”, mais déjà d'un instantané plus précis, qui n'était plus seulement une vue de l'esprit.

Ernst Chladni a, en étudiant la propagation du son dans les solides, apporté dès 1787 avec ses “Klangsbilder”, une image correcte, mais figée, des vibrations sonores ; à partir de la répartition en cours d'ébranlement vibratoire d'un amas de sable sur des plaques métalliques, Chladni procurait une figure acoustique des nœuds et des ventres de la vibration.

En 1936, le vocoder d'Homer Dudley apporte un outil de codage et de transmission, et par là, opère une analyse - synthèse de la parole (en particulier au niveau des voyelles)  ; mais il s'en tient à une représentation formantique assez grossière.

Le sonagraphe dont la découverte remonte aux années 1940 fut l'instrument principal dans la visualition de la décomposition du spectre sonore. Les sonagrammes produits sont la transcription visuelle de la “réalité” sonore. Ils fournissent les éléments d'une expérimentation acoustique plus aguerrie à la prise en compte de la dimension temporelle.

Une série harmonique à partir d'une principale, réalisée par le logiciel OpenMusic
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Fichier :Serie harmonique. mid

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La version présentée ici à été extraite depuis cette source le 11/11/2010.
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