Harmoniques partielles

Une note jouée sur un instrument ou chantée contient plus de sons qu’il n’y paraît. On entend une note mais celle-ci peut se décomposer en « sons partiels » qu’on appelle  « harmoniques partielles ». Vous trouverez suffisamment d’informations sur Internet, je vous laisse quelques sources :

Ici une vidéo explicative intéressante plus orientée sur les courbes du son.

Il faut retenir que les harmoniques partielles constituent en partie le Timbre de l’instrument et de fait, la signature sonore reconnaissable du flûtiste (du musicien)

Tout commence donc par un « son fondamental » qui se décompose en différents sons partiels, chacun sur sa fréquence (pour la flûte notamment) et vibrant deux fois plus vite que son harmonique partielle de rang inférieur.

Je reprends ci-dessous le tableau des fréquences sur Wikipedia correspondant à un La joué à 440 hertz, voici ce que l’on peut entendre :

ƒ0440 Hzfréquence fondamentaleharmonique de rang 1
2׃0880 Hz (440×2)fréquence multiple premièreharmonique de rang 2
3׃01320 Hz (440×3)fréquence multiple secondeharmonique de rang 3
4׃01760 Hz (440×4)fréquence multiple troisièmeharmonique de rang 4
etc !

Les harmoniques partielles de la wooden flute

Mes enregistrements
  • Je m’attache à souffler dans ma flûte toujours avec la même intensité du flux d’air (pouvant être associé aux décibels développés)
  • Je ne change pas de position par rapport à mon micro. J’utilise un Rode NT1-A avec un filtre anti-pop.
  • Je suis dans une pièce silencieuse bien isolée et sans résonance
  • Je « levelise » (mise au même niveau de décibel) chacune de mes notes enregistrées pour obtenir un meilleur comparatif sonore.
Lecture d’un sonogramme / spectrogramme

Les spectrogrammes se lisent de la même façon tout au long de mes articles. Plus la couleur évolue vers le rose/violet plus l’intensité sonore est élevée. Les mesures sont affichées en kilo-hertz. Il conviendra que vous fassiez la conversion en hertz. Par exemple 2k = 2000 hertz. Je vous laisse ci-dessous la configuration du spectrogramme que j’utilise sur audacity.

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Etude d’un LA 440 hertz sur wooden flute en Ré

Sans plus attendre, voici une note tenue quelques seconde, il s’agit d’un LA (sur wooden flute en Ré) à 440 hertz.

image d'un sonogramme

Sonogramme / spectrogramme d’un La 440Hz joué sur une wooden flute en gamme de Ré

Zoom sur image du sonogramme

Zoom sur les deux premières harmoniques partielles

L’enregistrement est le suivant :

Explication / remarques

Sur la première image, on remarque une sorte d’échelle avec ses barreaux, ceux-ci sont les harmoniques partielles !

La première harmonique partielle (ou « son fondamental» que j’ai délibérément choisi) est donc un La à 440 hertz, c’est le premier « barreau » de l’échelle (tout en bas). Si on regarde l’image zoomée (à droite) on y devine bien la fréquence ƒ0 (440 Hz) pour la première harmonique partielle ainsi que la ƒ1 (880 Hz) pour la seconde harmonique partielle.

Analyse du sonogramme
  • On constate 8 harmoniques partielles proprement distinctes en violet.
  • Les suivantes sont moins régulières (il faut dire que je ne me suis pas assez appliqué à tenir un flux d’air très constant)
  • Il n’y a plus d’harmoniques perçues au delà des 6000 hertz (6k).
Réalisation du La : posture / embouchure

Pour ce La là (tralala), j’ai adopté une posture droite, le corps détendu, une embouchure plutôt ouverte très souple, le couple pharynx/larynx (organe fondamental du flûtiste) ouvert comme si nous allions chanter un « O » grave.

Conclusion et remarques
  • Note : une meilleure constance de mon flux d’air m’aurait probablement permis ici de faire apparaître une voir deux harmoniques partielles supplémentaires et plus distinctes. Ici j’ai tendance à réaliser un vibrato involontaire.
  • L’instrument (modèle, fabrication…) et ses artefacts uniques (qualité de la perce, des trous … ) entre forcément en jeu dans une telle étude. Mes comparatifs seront donc réalisés avec le même instrument bien sûr.
  • La couverture sonore (le bleu) s’étend environ jusque 14 000 hertz (mon micro capte jusqu’à 20kHz) en sachant que j’ai défini une plage de décibels allant jusque 80db. Une flûte pouvant aller de 80 db à 110 db environ (chiffres à confirmer). Avec ce réglage, j’ai de toute façon l’assurance de capter les fréquences les plus intéressantes de la flûte. Notons par ailleurs que, en moyenne, l’oreille humaine perçoit de 20 Hertz à 20 000 Hertz (20kHz) et que chacun est différent. Je vous invite à lire l’article sur l’acuité auditive de wikipedia.

Augmenter le nombre d’harmoniques partielles ?

Attention, il ne s’agit surtout pas de souffler plus fort ici. Comme je l’ai dis, je fais au mieux pour maintenir une même intensité du flux d’air. L’idée est de démontrer qu’il est possible de développer plus d’harmoniques partielles sans avoir à cracher ses poumons dans la flûte 🙂

 

L’objectif est donc d’enrichir notre LA 440Hz.

 

L’enregistrement est le suivant :

Rappel du précédent enregistrement pour comparer :

Analyse du sonogramme
  • on constate presque 17 harmoniques parfaitement distinctes contre les 8 harmoniques du La précédent. Le son devient plus riche, plus plein.
  • on distingue même des harmoniques partielles au delà des 10kHz (10 000 hertz)
  • Le grain / grésillement / sifflement que vous pouvez peut-être entendre ici correspond aux harmoniques partielles (fréquences) au delà des 9kHz. Il y a plusieurs grésillements qu’il est possible de supprimer avec Audacity par exemple. En l’occurrence ici il y a le « grain » des fréquences entre 13 et 14kHz (traits visibles ci-dessus en bleu) mais aussi celui des fréquences 10.5/11 kHz (plus intenses !).
Réalisation du La : posture / embouchure

Pour ce La j’ai adopté une autre posture ainsi qu’une autre embouchure. J’ai notamment :

  • légèrement désaxé la flûte par rapport à mon buste tout en la maintenant parallèle au sol, j’ai simplement avancé mon bras droit vers l’avant (je suis droitier) de quelques centimètres, ainsi mon flux d’air pénètre dans l’embouchure en légère oblique, vers la colonne d’air.
  • adopter un « modelage » différent (position des lèvres) sur l’embouchure
Conclusion et remarques
  • 10 harmoniques partielles supplémentaires
  • 17 harmoniques distinctes (couleur violette)
  • un grain ou grésillement apparaît (audible ou non…ça dépend de vous !). Ce dernier est plus ou moins appréciable par le musicien et son audience. Je sais que beaucoup apprécient les grains puissants, bien enveloppés de certains Cadors Irlandais !
  • Note rigoureusement personnelle : Mes petites oreilles délicates ne peuvent écouter trop longtemps les hautes fréquences développées par certains flûtistes !

Pour le moment, il ne s’agit pas d’établir des conclusions trop hâtives.

Cet article  vient montrer qu’à contextes égaux (environnements, matériel, instrument, position / micro), le flûtiste peut développer plus ou moins d’harmoniques partielles sans avoir à souffler plus fort dans son instrument et en adoptant de légères modifications à son embouchure et posture.

Je n’ai pas ici détaillé tous les critères qui entrent en jeu pour révéler plus ou moins d’harmoniques.

Je ne souhaite pas que vous pensiez qu’il faille développer plus d’harmoniques. Cette étude est purement scientifique. Il n’y a aucune charte d’utilisation de votre instrument. Vous pouvez avoir le son « pauvre » en harmoniques tout en étant un véritable virtuose évidemment.
Harmoniques de la Wooden Flute

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