Vous avez probablement entendu parler de virtuoses de la musique avec une « hauteur parfaite », mais qu'est-ce que la hauteur? Et qu'en est-il du chanteur d'opéra qui peut chanter une note si pure qu'elle brise un verre de cristal? Tous ces phénomènes sont liés à la fréquence des ondes sonores.
Ondes sonores et fréquences
Les ondes sonores sont des vibrations dans un milieu, qui peuvent être perçues par l'oreille humaine. Les oscillations dans un milieu tel que l'air se propagent de la source à vous, transférant la vibration à vos tympans, que votre cerveau interprète comme un son.
Une onde est décrite par sonlongueur d'onde(la distance entre les pics des vagues), sa vitesse (à quelle vitesse elle se propage dans un milieu) et sala fréquence.
La fréquence d'une onde sonore est le nombre de fois qu'elle vibre par seconde, mesurée en Hertz, où 1 Hertz (Hz) = un cycle par seconde (1/s). La longueur d'onde d'une onde sonore est la distance entre deux pics d'onde consécutifs. Il est généralement mesuré en unités de mètres (m). La vitesse d'une onde sonore,
v=\lambda f
Dans un instrument de musique ou dans votre boîte vocale, les ondes stationnaires créent des sons spécifiques ou des notes musicales qui correspondent à la fréquence de vibration.
Définition du pas
En psychoacoustique, leterraind'un son est essentiellement une description de la fréquence du son. Des hauteurs différentes correspondent à des fréquences différentes. Un ton élevé signifie une haute fréquence et un ton bas signifie une basse fréquence.
La hauteur peut également être décrite comme la qualité d'un son qui vous permet de l'étiqueter comme "supérieure" ou "inférieure" à votre oreille. Quelqu'un avec un ton parfait a une oreille tellement à l'écoute qu'il peut identifier une note exactement en l'entendant. Des individus particulièrement talentueux peuvent même jouer un morceau de musique entier après l'avoir entendu une fois.
Frapper les bonnes notes
Comment une chanteuse d'opéra casse-t-elle un verre avec sa voix? En chantant une note pure qui correspond à la fréquence naturelle de vibration du verre. Cela fait vibrer le verre avec une amplitude croissante jusqu'à ce qu'il se brise !
Vous avez peut-être entendu des chanteurs se faire critiquer et vous dire qu'ils sonnent « percutants ». Cela signifie qu'ils ne frappent pas les notes tout à fait correctement et que certains tombent à plat (un peu trop grave) et d'autres aigus (un peu trop aigu.) Essentiellement, « pitch » est la version la moins extrême d'être « off key », ce qui signifie ne pas vraiment frapper aucune des notes à tout.
Autres qualités de son
Il y a de nombreux aspects du son que l'on pourrait souhaiter décrire. L'une des plus évidentes est laintensité. Une façon courante de présenter l'intensité sonore perçue consiste à utiliser l'échelle des décibels (dB), où l'intensité sonore est exprimée en décibels :
\text{intensité en décibels}=10\log{\frac{I}{I_0}}
oùjeest la puissance acoustique par unité de surface en watts par mètre carré, etje0 = 10-12 W/m2 est considéré comme le seuil de l'audition humaine.
L'échelle des décibels est utile car les humains ne perçoivent pas le volume de manière linéaire. C'est-à-dire qu'un son avec une intensité deux fois plus forte peut sembler plus de deux fois plus fort lorsqu'il a commencé doucement, et moins de deux fois plus fort s'il a déjà commencé un peu fort. L'échelle des décibels fournit des chiffres plus cohérents avec nos perceptions.
Timbreest la qualité sonore perçue d'une note dans la musique. Bien que vous puissiez jouer la même note à la guitare qu'au piano, votre oreille peut faire la différence. Lorsque la corde de la guitare est pincée, produisant une note donnée en vibrant à sa fréquence fondamentale, elle vibre simultanément aux valeurs harmoniques mais avec une amplitude beaucoup plus petite (plus faible le volume).
La même chose se produit lorsque la touche du piano est jouée, et les différences de propriétés physiques de ces instruments prêtent à différentes combinaisons et forces relatives d'harmoniques, vous permettant de faire la distinction entre les deux instruments.