Acoustique musicale et physique des sons
La hauteur d'un son
En physique, la hauteur d'un son est déterminé par sa fréquence.
La codification du choix des fréquences pour chaque note à évoluée depuis l'antiquité. Le choix, arbitraire, c'est porté sur la gamme dite tempérée. la construction de cette gamme est très simple :
On considère la différence d'octave (entre deux do successifs par exemple) comme le rapport 2 des fréquences. Ainsi le Do2 correspond à l'harmonique de rang 2 du Do1 et le Do3 à l'harmonique de rang 2 du Do2 (donc à l'harmonique de rang 4 du Do1) etc... Ces notes étant des harmoniques de la même fondamentale, l'oreille les perçoit de manière similaire : on reconnaît un Do d'un La quelque soit leur rang.
On partage l'intervalle d'octave en 12. Les fréquences de ces notes suivent une progression géométrique. Chaque note a donc une fréquence égale à la précédente multipliée par la racine douzième de 2.
Des conventions internationales ont fixé comme référence le La3 qui a une fréquence de 440 Hz plus ou moins 0,5 Hz.. On peut donc déduire les fréquences des autres notes à partir de celle du La3.
On peut donc construire le tableau des fréquences c-dessous.
L'intensité d'un son
En physique, l'intensité d'un son se mesure avec l'amplitude du signal sonore.
Le timbre
Le timbre peut s'envisager comme la couleur d'un son. Il dépend de la corrélation entre la fréquence fondamentale et les harmoniques. L'intensité respective de chaque harmonique permet de caractériser le timbre d'un son.
Le timbre dépend également de l'évolution temporelle d'un son : son enveloppe. On distingue alors trois phases : l'attaque, le maintien et la chute.
Dans le document c-dessous, l'enveloppe est très différente suivant que les cordes d'un orchestre jouent en corde pincées (à gauche) ou en corde frottée (à droite).
Sur l'image ci-dessus, on trouve en-dessous du signal sonore le sonagramme qui montrent :
En abscisse, le temps et donc l'évolution du son.
En ordonnée, la fréquence. On remarque la présence des harmoniques à intervalles de fréquence réguliers.
En couleur, l'intensité sonore (du bleu au rouge pour les plus intenses).
