Pourquoi la voix donne-t-elle plusieurs raies dans le spectre, et non une seule ?

Les cordes vocales fixent la fréquence fondamentale, et le conduit vocal renforce les harmoniques — multiples entiers du fondamental. Cet ensemble d’harmoniques est le timbre, contrairement au son pur d’un diapason.

Que signifie la hauteur des barres du spectre ?

La force relative de cette fréquence. Pour un son pur, une seule barre est haute ; pour un claquement, beaucoup de barres sont presque égales — le bruit remplit une large bande.

Pourquoi l’oscillogramme est-il compliqué, alors que la note est tenue ?

Une note tenue reste la somme du fondamental et des harmoniques. La période se répète, mais la forme n’est déjà plus une sinusoïde. Un sifflement est plus proche d’une sinusoïde pure.

Peut-on ainsi mesurer l’intensité en décibels ?

Non : l’axe d’amplitude est en unités relatives, sans étalonnage sur une pression de référence. On peut comparer « plus faible / plus fort », pas le niveau absolu de pression acoustique.

Forme et spectre du son

Oscillogramme de pression et spectre de fréquences depuis le microphone : le signal vivant se décompose par transformée de Fourier.

À propos du modèle

La forme et le spectre du son présentent l’onde de pression longitudinale de deux manières : l’oscillogramme p(t) et le spectre d’amplitudes en fréquence. Le spectre vient de la transformée de Fourier rapide (TFR) : un son complexe se décompose en sinusoïdes. Un son pur — un seul pic ; la voix et la musique — un fondamental plus des harmoniques (le timbre). La fréquence se lie à la hauteur, l’amplitude à l’intensité. L’analyse se fait dans une courte fenêtre, donc le spectre est « instantané » ; la propagation dans la pièce et les résonances du local ne sont pas calculées. La taille de la TFR fixe la résolution fréquentielle : plus la fenêtre est grande, plus les canaux sont étroits, plus le rafraîchissement est lent.

Public : Terminale et début de licence : son, superposition, spectre et transformée de Fourier.

Notions clés

oscillogramme
spectre de fréquences
transformée de Fourier rapide
amplitude
fréquence
hauteur
timbre

Comment ça marche

Le microphone donne la pression en fonction du temps. L’oscillogramme montre p(t) ; le spectre — les amplitudes après TFR. Voix, claquement ou note apparaissent comme des pics aux fréquences où l’énergie est concentrée. Il faut une autorisation pour le microphone et une connexion sécurisée.

Formules

Canal i ≈ i · (sampleRate / taille FFT) Hz jusqu’à la fréquence de Nyquist f_N = sampleRate / 2

Questions fréquentes

Pourquoi la voix donne-t-elle plusieurs raies dans le spectre, et non une seule ?: Les cordes vocales fixent la fréquence fondamentale, et le conduit vocal renforce les harmoniques — multiples entiers du fondamental. Cet ensemble d’harmoniques est le timbre, contrairement au son pur d’un diapason.
Que signifie la hauteur des barres du spectre ?: La force relative de cette fréquence. Pour un son pur, une seule barre est haute ; pour un claquement, beaucoup de barres sont presque égales — le bruit remplit une large bande.
Pourquoi l’oscillogramme est-il compliqué, alors que la note est tenue ?: Une note tenue reste la somme du fondamental et des harmoniques. La période se répète, mais la forme n’est déjà plus une sinusoïde. Un sifflement est plus proche d’une sinusoïde pure.
Peut-on ainsi mesurer l’intensité en décibels ?: Non : l’axe d’amplitude est en unités relatives, sans étalonnage sur une pression de référence. On peut comparer « plus faible / plus fort », pas le niveau absolu de pression acoustique.

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