ACOUSTIQUE MUSICALE
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© INRP - TECNE
Dernière mise à jour 09/04/1998
On distingue la reconnaissance relative, qui repose sur la perception différentielle des intervalles et la reconnaissance absolue, qui est la perception de la hauteur d'une note sans référence exprimée : on parle alors, parfois, de "l'oreille absolue".
Désigne la première partie de l'enveloppe d'un son qui correspond à la naissance du son sur une durée très courte. Suit ensuite une phase de légère diminution (decay), de maintien (sustain) puis d'extinction (release) (voir ADSR dans "Electronique et informatique musicale"). L'attaque est essentielle dans la reconnaissance du timbre d'un instrument : elle est évidemment très différente pour un instrument à percussion ou pour un instrument à vent, par exemple. Par ailleurs, la phase d'attaque est une phase riche en composantes spectrales (partiels) qui donnent une coloration particulière au son.
Effet de variation périodique de l'amplitude d'une vibration lorsqu'elle résulte de la superposition de deux vibrations de fréquence voisines (différence de fréquence inférieure à 10 Hz). La fréquence des battements est égale à la différence des fréquences.
Ce phénomène est général mais est évidemment bien connu en acoustique. Il est d'ailleurs utilisé pour accorder deux instruments. Il faut bien comprendre que le signal comporte toujours les deux fréquences voisines, mais que, ne pouvant être différenciées (par l'oreille, en acoustique) le phénomène qui est perçu est bien celui de la variation d'amplitude
Définition normalisée : vibration acoustique erratique, intermittente ou statistiquement aléatoire. Toute sensation auditive désagréable ou gênante.
Il s'agit souvent de sons complexes qui se caractérisent par la difficulté de leur attribuer une hauteur. L'existence d'un amortissement rapide est parfois présenté comme une caractéristique ; cela n'est toutefois pas pertinent, de nombreux bruits ayant, au contraire, des durées importantes (voir aussi Bruit dans les "Notions fondamentales").
Centième partie d'un demi-ton tempéré ou 1/1200 partie d'une octave (voir Demi-ton, Octave). Cette notion est utilisée pour comparer les intervalles des différentes gammes (Zarlino, tempérament égal, etc.).
Concept employé, en particulier, pour décrire l'étendue des performances d'un instrument de musique. On distingue alors le champ en intensité, en hauteur, en timbre et donc, plus généralement, le champ des formes musicales.
Notion liée à la perception de la hauteur tonale qui tendrait à souligner que les différences significatives se font d'abord à l'intérieur de l'octave et non sur une échelle étalée sur l'ensemble du spectre fréquentiel audible. Le chroma serait une qualité selon laquelle deux sons purs dont le rapport de fréquence est deux - et qui forment donc un intervalle d'octave - sont similaires ou identiques. (1980).
Gamme chromatique : désigne l'emploi de tous les demi-tons chromatiques dans une gamme ; on dispose alors de 12 notes (voir Dodécaphonisme).
Demi-ton chromatique : voir Demi-ton.
Intervalle de hauteur de 81/80ème. Équivalent à environ 5 savarts. Est en principe l'intervalle le plus faible perceptible (voir Savart).
Se dit d'un intervalle donnant une impression agréable à l'oreille. La consonance des accords est à la base de l'harmonie. L'accord le plus consonant entre deux notes correspond à un intervalle d'octave. Viennent ensuite les intervalles de quinte juste et de tierce majeure, considérés comme des consonances parfaites. L'effet de consonance de deux notes s'explique par le recouvrement plus ou moins important des harmoniques de chacune d'elle ; on comprend aisément que l'octave soit le meilleur cas de figure puisque toutes les harmoniques de la note la plus haute sont comprises dans celles de la note la plus basse. Ce recouvrement partiel des spectres harmoniques permet également de faire comprendre les rapports 3/2 et 5/4 qui caractérisent la quinte et la tierce. On notera ici que la notion de consonance (et donc d'octave, par exemple) n'a de sens que pour des sons musicaux et non des sons "purs".
Sonagramme des notes DO- MI, DO-SOL
DO-MI-SOL jouées au piano (piano2.wav 180
Ko)
Demi-ton majeur ou diatonique : intervalle qui, dans la gamme diatonique majeure, sépare les degrés 3 et 4, ainsi que les degrés 7 et 8 : intervalle de 16/15 (voir Diatonique, Gamme, Intervalle) .
Demi-ton chromatique ou mineur : désigne l'intervalle qui apparaît dans la tièrce mineure : 25/24. Cet intervalle est celui utilisé pour les altérations dièse et bémol.
Demi-ton tempéré, ou demi-ton : dans les claviers modernes la gamme utilise un tempérament égal ; le demi-ton est unique et défini comme la douzième partie de l'octave (racine 12ème de 2) (voir Octave).
Gamme diatonique majeure : désigne la gamme de 7 degrés générée par la propagation de l'accord parfait majeur (Voir Gamme). La succession des notes est alors dans les rapports suivants :
1 ; 9/8 ; 5/4 ; 4/3 ; 3/2 ; 5/3 ; 15/8 ; 2
Demi-ton diatonique : voir Demi-ton.
Style de composition musicale fondé sur l'emploi équivalent des douzes notes de la gamme chromatique (voir Chromatique).
Désigne, pour les instruments de musique, l'intervalle qui s'étend de la fondamentale de la note la plus basse émise à l'harmonique la plus élevée de la note la plus haute.
Harmonique de rang 1, dans la décomposition en série de Fourier d'un son périodique ; si f désigne la fréquence de cette composante de base, l'harmonique de rang N a pour fréquence Nf (voir Harmonique et Fourier (série) dans "Divers"). La fréquence du fondamental est souvent présentée comme celle donnant la hauteur du son. Si cela est souvent vrai, il est possible de percevoir la hauteur même lorsque le fondamental est absent ; l'information est en effet contenu dans l'intervalle fréquentiel des autres harmoniques.
Dans l'harmonie tonale, la fondamentale désigne la note qui engendre les autres notes d'un accord par le jeu des harmonies (voir Harmonie).
Division d'un intervalle d'octave en une suite d'intervalles parfaitement définis. De nombreuse gammes ont été ainsi définie. Dans la musique occidentale classique, les gammes ont 7 degrés. Dans la musique dodécaphonique, on utilise l'ensemble des 12 degrés déduits des gammes classiques. Dans la musique orientale, les gammes sont essentiellement pentatoniques.
La gamme diatonique majeure (gamme classique dite également de Zarlin ou Aristoxène) repose sur la propagation de l'accord parfait majeur (voir Intervalle, Consonance). En considérant alors la troisième note comme la première d'un second accord et la première comme la dernière note d'un troisième accord, on crée, en les ramenant à la même octave, la succession des intervalles suivants :
1 ; 9/8 ; 5/4 ; 4/3 ; 3/2 ; 5/3 ; 15/8 ; 2
Les noms des degrés correspondants sont la tonique, la sus-tonique, la médiante, la sous-dominante, la dominante, la sus-dominante, la note sensible.
Cette succession fait donc apparaître le ton majeur (9/8), le ton mineur (10/9) et le demi-ton majeur (16/15).
Gamme à tempérament égal : pour faciliter le jeu de transposition, il est nécessaire d'ajuster les intervalles ; un tel ajustement porte le nom de tempérament ; J.S. Bach a été le promoteur des gammes tempérées ; le cas particulier du tempérament égal correspond au choix de diviser l'intervalle d'octave en 12 intervalles égaux ; Si t, désigne cet intervalle, on doit donc avoir t*t*...*t = t12 = 2 ; le demi-ton, souvent dit tempéré par abus de langage, vaut donc racine 12ème de 2.
Science de la formation et de l'enchaînement des accords. Le terme d'harmonie renvoie à l'impression harmonieuse produite par certains accords. À ce titre, l'accord dit parfait majeur occupe une place essentielle, puisqu'il est à la base de la gamme diatonique majeure bien connue. L'impression d'harmonie est à relier à celle de consonance : l'explication de la consonance de l'accord parfait majeur s'explique en particulier par le fort recouvrement des harmoniques des notes jouées ensembles (voir Intervalle, Consonance, Gamme, Diatonique).
Définition normalisée : dans un son périodique, désigne toute composante sinusoïdale dont la fréquence est un multiple entier de la fréquence du fondamental (voir Fondamental). La présence des harmoniques contribue à la couleur d'un son. Cette couleur est l'un des aspects liés au timbre des instruments (voir Timbre).
La consonance de deux sons musicaux repose en grande partie sur le recouvrement de leurs harmoniques. Les intervalles d'octave, de tierce majeure, etc., peuvent s'expliquer ainsi (voir Consonance).
Note : on parle parfois d'harmoniques subjectifs ; il s'agit dans ce cas de la perception de fréquences harmoniques d'un son fondamental dans le cas de l'émission d'un son pur ! Cette émission n'a lieu que pour un niveau sonore suffisant.
Définition normalisée : caractère de la sensation auditive lié à la fréquence d'un son périodique, qui fait dire que le son est aigu ou grave selon que cette fréquence est plus ou moins élevée. Par extension, la notion de hauteur peut s'appliquer avec une facilité plus ou moins grande à des sons non périodiques.
La relation hauteur-fréquence est fixée par la spécification de la fréquence du La4 : 440 Hz (voir Note, Octave).
Le terme de hauteur vient de ce que, par rapport à l'ensemble des lignes que forme la portée, on représente les sons aigus plus hauts que les sons graves.
En fait, cette grandeur psychophysique est en relation linéaire avec la fréquence jusqu'à 500 Hz environ ; au-delà la relation est plus complexe (voir Mels). Pour des sons simples la hauteur peut varier avec l'intensité : pour les fréquences supérieurs à 4000 Hz, elle tend à monter avec l'intensité et pour les fréquences inférieures à 2200 Hz elle tend à diminuer avec l'intensité .
L'expérience montre également que la sensation donnée par des sons de fréquence égale dépend de leur timbre, de leur intensité, de leur hauteur absolue, du contexte où ils se trouvent. Pour des sons riches en harmoniques la hauteur perçue peut correspondre à la différence des harmoniques consécutifs ce qui n'implique plus que la fondamentale soit présente (voir Fondamentale, Harmoniques)
Pour un son pur, désigne la hauteur tonale.
Pour un son complexe, désigne la hauteur associée à
la fréquence la plus basse.
Pour un son pur, désigne la hauteur tonale.
Pour un son complexe, désigne la hauteur de la composante la plus
intense.
Pour un son pur, désigne la hauteur tonale.
Pour un son complexe, désigne la hauteur associée à
une composante spécifiée.
Si l'intensité physique est facile à définir et à mesurer (voir Décibel dans "Notions fondamentales") il n'en est pas de même pour l'intensité perçue par l'homme. L. Stokowski a tenté autrefois de normaliser les niveaux de l'orchestre en dB (pp = 20 dB, mf = 65 dB, fff = 95 dB). Mais la sensation d'intensité (comme celle de hauteur) est liée à des variables nombreuses, en particulier au contexte du son considéré : un même son paraît plus intense après un pianissimo qu'après un fortissimo.
La sensation de hauteur dépend de la fréquence du son musical joué (voir Hauteur ainsi que Fréquence dans "Notions fondamentales"). La sensation différentielle, fait apparaître la notion d'intervalle : cette sensation est en raison géométrique en fonction de la fréquence : le passage d'une octave dans la hauteur correspond à la multiplication par 2 de la fréquence. En musique, l'écart entre deux degrés de la gamme est donc représenté par le rapport des fréquences qui correspondent aux hauteurs. L'octave est un intervalle de rapport 2, la quinte juste est un intervalle de rapport 3/2 (rapport de fréquence de la troisème harmonique ramenée à l'octave) et la tierce majeure de rapport 5/4 (rapport de fréquence de la 5ème harmonique ramenée à l'octave de base) (voir Consonance).
Ces intervalles sont à la base de l'accord parfait majeur (trois notes en rapport de tierce et de quinte, portant les noms de tonique, médiante et dominante) qui permet de générer la gamme diatonique. De même, un ton majeur correspond ainsi à un rapport de 9/8, tandis qu'un demi-ton tempéré correspond à un rapport théorique de racine 12ème de 2 (voir Octave, Tierce, Demi-Ton, Diatonique, Chromatique, Gamme).
Les intervalles se mesurent également en savart. L'intervalle minimal perceptible est de quelques savarts (voir aussi Comma).
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En régime sinusoïdal, un son de 5000 Hz, par exemple, ne sonne pas comme l'octave d'un son de 2500 Hz. Les intervalles musicaux ne peuvent donc être définis avec l'échelle des Hertz. Stevens a imaginé une échelle, dite des Mels. Celle-ci est en fait très peu utilisée. |
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Désigne une succession précise de tons et de demi-tons dans la composition d'une gamme.
Caractère de l'écriture musicale utilisé pour représenté un son. La musique classique repose sur les notes de la gamme diatonique majeure de dot : do(ut), ré, mi, fa, sol, la, si. Ces noms viennent de l'hymne latin à Saint Jean Baptiste "Ut queant laxis....". Dans la notation anglo-saxonne utilisée dans tous les logiciels notamment, les notes sont nommées A (la), B (si), C (do), D (ré), E (mi), F (fa), G (sol) (voir Gamme).
Le même nom est utilisé pour des octaves différentes ; la distinction est effectuée si nécessaire en ajoutant le numéro d'octave correspondant. Ainsi la note qui sert de référence de hauteur est le la3, dont la fréquence est fixée à 440 Hz. Le Do médium est le Do3 (261,63 Hz) ; l'étendue d'un piano va du La0 au Do7.
Les degrés intermédiaires sont considérés comme des altérations (dièse et bémol) de ces notes (voir Demi-ton).
Correspond à un enregistrement de durée limitée, soit du fait de l'acquisition, soit du fait de la source. Il trouve sa pleine description dans un espace à trois dimensions qui peut se ramener à la définition de trois plans (A. Moles semble être à l'origine de ces notions) :
- un plan dynamique : dB-temps
- un plan spectral : dB-fréquence
- un plan musical : Hz-temps
Intervalle dont le rapport des fréquences est égal à 2. La consonance fondamentale par recouvrement maximal des harmoniques fut telle que le même nom a été donné à la note ; on différencie ensuite l'octave en donnant un numéro : le la3, par exemple sert de référence absolue de hauteur.
Dans la gamme de tempérament égal, l'octave est divisé en 12 intervalles égaux ; chaque intervalle a donc comme valeur racine douzième de 2 ; cet intervalle correspond à un demi-ton (dit tempéré).
Composante d'un son complexe dont la fréquence n'est pas nécessairement dans un rapport simple avec la fondamentale (dans ce dernier cas on parle de partiels harmoniques ou plus brièvement d'harmoniques).
Deux sons musicaux l'un de fréquence f, l'autre de fréquence 3f sont considérés comme différents mais consonants. Cette différence et ressemblance s'explique notamment par le fait que les harmoniques du second son sont en recouvrement avec celle du premier. Considérée comme note, et ramenée à l'octave inférieure (fréquence divisée par deux) l'accord obtenu est donc celui de 2 notes dans le rapport 3/2. Cet intervalle est appelé quinte (en référence à la numérotation des degrés de la gamme diatonique : do-sol sont, par exemple dans un rapport de quinte) (voir Intervalle, Gamme).
- Orgue: partie du sommier.
- Voix: mode vibratoire spécifique de l'appareil phonatoire.
- Instrument de musique: échelle des sons émis par un instrument.
Voir également : Étendue
fréquentielle en puissance rayonnée.
Suivant les lois générales de Fechner, il convient de représenter la sensation de hauteur par une échelle logarithmique. Si I désigne un intervalle mesuré par le rapport des fréquences, alors la valeur en savart (notée h, ici) est donnée par : h = 1000.log(I). Ainsi, un intervalle d'octave correspond à 1000.log(2), soit environ 301 savarts et un demi-ton dit tempéré à 25 savarts (environ).
Pour deux fréquences N1 et N2 (avec N2>N1) ce seuil s'exprime par le rapport : (N2-N1) /N1. Ce seuil décroît jusqu'à 500 Hz , puis reste constant jusqu'à 4000 Hz puis croît au-delà. En se basant sur ce seuil différentiel on trouve un peu plus de 1500 sensations de hauteur différente entre 20 et 20000 Hz.
Pour deux intensités I1 et I2 (avec I2>I1) ce seuil s'exprime
par le rapport : (I2 - I1)/I1.
En se basant sur ce seuil différentiel on trouve un peu plus de
320 sensations sonores entre le seuil d'audibilité et le seuil de
douleur.
- De perception de l'intensité : il dépend de la
valeur de l'intensité et diminue quand elle augmente : on peut
atteindre un minimum de 100 ms.
- De perception de la hauteur : il faut environ 10 ms pour percevoir
correctement la hauteur d'un signal.
Les sons n'existent pas en tant que tels ; ils sont dus à des vibrations de l'air (surpressions et dépressions) que l'oreille recueille et transforme en influx nerveux ; celui-ci est transmis au cerveau où naît la sensation auditive que nous appelons son. Pour que l'oreille puisse traiter ce phénomène physique et le cerveau le transformer en sensation sonore il faut qu'il réponde à certaines conditions : son intensité doit être comprise entre 30 et 130 dB, sa hauteur entre 20 et 20000 hertz.
Son sinusoïdal.
- Désigne la composante sinusoïdale ayant la même
fréquence que le son périodique, premier terme d'une série
harmonique.
- Son musical qui donne la sensation de base de la hauteur et qui est perçu
comme le premier terme de la série harmonique (Honneger).
- Définition normalisée : dans un son périodique,
composante sinusoïdale ayant la même fréquence que le
son périodique. C'est le premier terme d'une série harmonique.
Son musical qui donne la sensation de base de hauteur, perçu comme
le premier terme de la série harmonique émise.
Au sens des musiciens, tout son est en principe susceptible d'être utilisé en musique. Cependant il n'y a réellement musique que lorsque les sons sont ordonnés entre eux de façon à exprimer une pensée d'ordre musical. Cette ordonnance prend pour base les quatre qualités qui définissent un son : hauteur, durée, intensité, timbre.
Au sens des physiciens : son périodique (utilisation non recommandée).
A la perception de deux sons simples on peut, en plus, percevoir un son dont la fréquence est égale à la différence des deux autres.
Se dit d'une gamme ou d'un demi-ton (voir Tempérament).
L'incompatibilité mathématique entre les exigences de consonance (Gamme diatonique) et celle de la transposition a conduit à faire consentir des compromis. De nombreux systèmes d'ajustement d'intervalles (ou tempérament) ont ainsi été proposés. Le terme de tempérament vient du verbe tempérer qui indique une idée de limitation : on tempère généralement les quintes pour que le cycle de 12 quintes coïncide avec le cycle de 7 octaves.
Dans les compositions modernes, le tempérament égal a été adopté pour les instruments comme le piano : tous les tons sont de même valeurs, et il n'existe qu'un demi-ton (voir Demi-ton). Dans des recherches récentes, des tempéraments à nombre de degrés supérieur à 12 ont été exploités grâce aux moyens technologiques (micro-intervalle racine cinquante-quatrième de 2, de I. Xenakis, par exemple).
Tessiture (ou étendue) désigne les limites de l'ensemble des notes que peut émettre l'instrument ou la voix. Zone des hauteurs (moyen, grave, médium, aiguë, suraiguë) dans laquelle un morceau ou une partie vocale ou instrumentale sont écrits.
Note : on distingue parfois pour la voix l'étendue totale de l'étendue d'emploi facile ou tessiture.
Deux sons musicaux l'un de fréquence f, l'autre de fréquence 5f sont considérés comme différents mais consonants. Cette différence et ressemblance s'explique notamment par le fait que les harmoniques du second son sont en recouvrement avec celles du premier. Considéré comme note, et ramené à l'octave de base (fréquence divisée alors par 4), l'accord obtenu est donc celui de 2 notes dans le rapport 5/4. Cet intervalle est appelé tierce (majeure), en référence à la numérotation des degrés de la gamme diatonique (do-mi sont, par exemple dans un rapport de tierce) (voir Intervalle, Gamme).
De façon générale le timbre est la qualité d'un son qui permet de le différencier de tous les autres sons ayant la même hauteur et la même intensité. Cette notion ne peut-être limitée à une simple question de nombre d'harmoniques ; c'est en en effet la forme tridimensionnelle globale du son qui rend possible cette différenciation :
- le nombre de composantes, le fait qu'elles sont harmoniques ou
non ;
- leurs intensités relatives, leur choix (harmoniques pairs
et impairs ou toute la série, etc.) ;
- les transitoires d'attaque et d'extinction du son.
Cette qualité spécifique est due à plusieurs éléments parmi lesquels :
- le principe d'émission (corde frottée ou pincée,
sifflet, anche simple ou double, embouchure, etc.)
- la nature du corps vibratoire, (peau, bois, métal..)
- la forme et le volume de l'instrument.
Définition normalisée : caractère de la sensation
auditive qui différencie deux sons de même tonie et de même
sonie.
Note : le timbre d'un son est lié à sa composition fréquentielle
et à d'autres facteurs comme son évolution dans le temps
(et particulièrement sa phase transitoire d'attaque). Il permet
la reconnaissance de l'origine ou de l'appartenance à un groupe
de sons donnés.
Ce terme a plusieurs significations ; par "opposition" au vibrato, il désigne souvent une modulation en intensité.
Désigne l'intervalle entre certains degrés d'une gamme. On distingue principalement le ton majeur (intervalle 9/8, entre les degrés 1 et 2, 4 et 5, 6 et 7) et le ton mineur (intervalle 10/9, entre les degrés 2 et 3, 5 et 6) de la gamme diatonique, ainsi que le ton dit tempéré (c'est-à-dire de tempérament égal) qui vaut "racine sixième de 2" (voir Demi-ton, Gamme, Intervalle).
Ce terme a plusieurs significations ; par "opposition" au trémolo, il peut désigner une modulation en hauteur.
Voix d'homme :
"Basse": de 70 à 350 Hz environ.
"Baryton:" de 100 à 450 Hz environ.
"Ténor": de 130 à 550 Hz environ.
Voix de femme :
"Contralto": de 175 à 800 Hz environ.
"Soprano": de 250 à1100 Hz environ.
