Timbre : contenu harmonique d'un son complexe
1 · Prédire
Une tonalité musicale sur 220 Hz sonne différemment d'une onde sinusoïdale pure sur 220 Hz — elle a une « couleur » ou un timbre. Qu'est-ce qui est réellement différent dans son onde sonore ?
- Le ton n'est qu'une version plus forte de la même onde pure 220 Hz.
- Le ton a une hauteur fondamentale différente de celle de 220 Hz.
- Le ton est un mélange d’harmoniques fondamentales et supérieures à différentes forces.
2 · Configurer
- Ouvrez le préréglage au timbre riche et appuyez sur Réinitialiser. La source émet un fondamental 220 Hz mélangé à des harmoniques supérieures spécifiques.
- Activer l'affichage du spectre harmonique chez l'observateur.
- Pour chaque ligne, lisez l'amplitude de l'harmonique répertoriée par rapport à l'amplitude de la fondamentale.
3 · Collecter les Données
| Numéro harmonique n | Fréquence n·220 Hz | Rapport d'amplitude (vs fondamental) |
|---|---|---|
| 1 | ||
| 3 | ||
| 5 |
Esquissez le spectre : un graphique à barres du rapport d'amplitude (axe des y) par rapport au numéro harmonique n (axe des x) pour n = 1 jusqu'à 5, y compris les harmoniques qui ne figurent pas dans votre tableau (leur rapport est 0).
4 · Analyser
- Listez la fréquence de chaque harmonique de votre tableau sous la forme n × 220 Hz, et comparez vos rapports d'amplitude relevés à l'affichage du spectre.
- Les 2ème et 4ème harmoniques ont une amplitude nulle dans cette tonalité, tandis que les 1ère, 3ème et 5ème (toutes impaires) sont présentes. Que vous apprend un spectre contenant uniquement des harmoniques impaires sur la forme de l’onde ?
5 · Approfondir
- Le son d'une clarinette est dominé par des harmoniques impaires, similaires à celle-ci, tandis que le son d'un violon comprend également des harmoniques paires fortes. Expliquez pourquoi deux instruments jouant la même hauteur fondamentale (220 Hz) sonnent toujours complètement différemment.
- Un diapason produit un son presque pur (uniquement les fondamentales, pas d'harmoniques supérieures). En quoi son graphique à barres de spectre serait-il différent de celui de cette expérience ?