Harmoniques

Jouez un "do" de votre piano. Qu'entendez-vous ? Un "do", bien sûr. Mais encore ? Rien qu'un "do" ? Faites bien attention à toutes ces vibrations qui naissent : certaines sont plus hautes que la note jouée. En fait, ce que vous entendez comporte toute une série d'étages. Le rez-de-chaussée, c'est la note jouée, la fondamentale. C'est généralement de très loin celle que l'on entend le plus. Mais une vibration se fait aussi une octave au-dessus : première harmonique. La vibration de l'air (le son naît d'une variation de la pression de l'air) se fait, là, deux fois plus vite que pour la fondamentale (deux fois plus de cycles par seconde ou hertz). Ainsi, un "la" 440 hertz, un "la 3" (c'est la hauteur à laquelle résonne le signal "libre" du téléphone) aura pour première harmonique un "la" 880 hertz, un "la 4". L'harmonique suivante, la deuxième, naît d'une vibration trois fois plus élevée que celle de la fondamentale et se situe à la quinte de la première. L'harmonique suivante, la troisième, se situe une octave au-dessus de la première, donc deux octaves au-dessus de la fondamentale. La quatrième se situe une tierce au-dessus de la troisième. Etc. La première  harmonique correspond à une vibration de l'air deux fois plus élevée que celle de la fondamentale, la deuxième harmonique correspond à une vibration de l'air trois fois plus élevée que celle de la fondamentale et ainsi de suite.

Le timbre d'un son dépend de son contenu harmonique : plus d'harmoniques donnera un son plus dur, moins un son plus doux. Une flûte et un violon ont un son différent à cause (entre autres) de leurs contenus harmoniques respectifs. L'art de la création de sons en synthèse consiste donc entre autres à jouer sur ce contenu. En synthèse soustractive (la synthèse la plus classique), on partira de formes d'onde (voir ce terme) différentes et on en ôtera une partie des harmoniques avec un filtre (voir ce terme). En synthèse additive, on choisira de mettre en relief, d'atténuer ou de supprimer telle ou telle harmonique individuellement. Ceci ressemble fort à la logique de l'orgue, où des tirettes permettent à l'instrumentiste de renforcer ou d'atténuer la tierce, l'octave, la quinte… Mais, par exemple, le jeu d'un guitariste (et les effets dont il dispose)  peuvent aussi renforcer certaines harmoniques.

Les harmoniques jouent un rôle fondamental dans … l'harmonie. Elles sont pour beaucoup dans notre sensation que certaines notes se marient plus ou moins heureusement - encore que les critères en la matière varient de culture en culture -.

Existe-t-il des sons sans harmoniques ? Seuls des appareils de laboratoire sont capables de produire une fondamentale pure (basée sur une forme d'onde sinusoïdale). Bien sûr, beaucoup de synthétiseurs vous proposent une forme d'onde "sinus", mais elle ne représente qu'une approximation. Ce n'est pas bien grave, vu qu'une sinusoïde pure n'est pas ce que l'acoustique produit de plus affriolant.