TP03-partie cours

Analyse spectrale d’un son musical - cours
On distingue les sons aigus (plutôt les hautes fréquences de l’audible) des sons graves (plutôt
les basses fréquences de l’audible). Entre les deux on parle de son médium.
Une onde sonore sinusoïdale est appelée son pur. Son signal aura l’allure suivante :
Ce signal a une certaine fréquence f0 qui peut être déterminée de deux façons différentes :
- On mesure plusieurs périodes sur l’enregistrement proposé puis on calcule la durée d’une période
puis on en déduit la fréquence.
- On effectue une analyse spectrale qui donne
les valeurs des fréquences qui composent le
signal. Pour ce son pur on obtiendrait le
graphique ci-contre.
● En abscisse sont représentées les valeurs des
fréquences.
● L’ordonnée donne juste une indication sur
l’amplitude (cf les sons complexes).
Ici on remarque un unique pic qui indique que le
signal est sinusoïdal : on peut alors lire la valeur
de la fréquence en abscisse (ici, aux alentours de
400 Hz).
Les sons joués par des instruments de musique sont des ondes périodiques mais pas sinusoïdales.
On dit que ce sont des sons complexes. Ci-dessous est représenté le signal d’un son complexe :
Il est périodique mais non sinusoïdal, on peut donc déterminer sa fréquence f0.
Un tel signal est en fait la superposition de plusieurs signaux sinusoïdaux de fréquence f0, 2f0, 3f0,
n.f0 (n entier).
Le signal de fréquence f0 correspond au signal fondamental, c’est lui qui impose la fréquence
finale du son. D’un point de vue physique, on associe la fréquence du fondamental à la hauteur du
son.
Les autres signaux de fréquences multiples de f0 correspondent aux signaux harmoniques. Les
signaux harmoniques dépendent en fait de l’instrument utilisé, ils définissent alors le timbre du
son.
On peut déterminer la fréquence f0 par les deux méthodes déjà citées :
- On mesure plusieurs périodes pour finalement calculer la fréquence f0.
- On effectue une analyse spectrale et on obtient le graphe cicontre.
On remarque alors qu’on observe plusieurs pics :
● celui qui correspond à la valeur de la fréquence la plus
faible correspond à la fréquence f0, fréquence du signal
fondamental.
● les autres pics correspondent aux fréquences multiples de
f0. Ces fréquences sont celles de tous les signaux
sinusoïdaux (= signaux harmoniques) qui constituent le son
(en plus du fondamental).
L’amplitude des pics (ne pas utiliser le terme « hauteur »…)
donne l’importance de chaque harmonique dans le son final :
plus un pic a une amplitude élevée plus il « s’impose » dans
le son final.
Lorsque deux instruments jouent la même note, ils auront les mêmes fréquences sur l’analyse
spectrale mais l’amplitude des différents pics sera différente, le timbre sera alors différent.
A retenir :
Lorsque 2 instruments jouent une même note
ils auront la même hauteur mais pas le même timbre.
Fiche téléchargée sur http://mbrivet.free.fr
M. Brivet