Activité 6 : Acoustique musicale

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1 Activité 6 : Acoustique musicale Objectif : Réaliser l analyse spectrale d un son musical et l exploiter pour en caractériser la hauteur et le timbre. La création de sons «artificiels» n'est apparue qu'au début du XXe siècle, avec l'invention des méthodes d'enregistrements. Quant à la «synthèse», elle n'a pris son essor qu'à la fin du XXe siècle, avec le développement des technologies électroniques. C'est devenu aujourd'hui un formidable outil de création pour les musiciens et les compositeurs. Comment synthétiser un instrument de musique? Pour pouvoir répondre à cette problématique il faut nous intéresser aux caractéristiques du son. Rédiger votre compte-rendu sur l ordinateur en «collant» les courbes obtenues dans le fichier Word I Hauteur d un son et fréquence Document 1 : matériel et fichiers à disposition Logiciel Latis-pro Diapason marteau Microphone Notice Latis-pro Deux enregistrements de sons disponibles de guitare Document 2 : notes La note jouée par un instrument de musique est liée à la fréquence du signal sonore de cette note. Note/Octave fa 43,65 87,31 174,6 349,2 698, sol 49,00 98,00 196,0 392,0 783, la 55,00 110,0 220,0 440,0 880, si 61,74 123,4 246,9 493,8 987, / Réaliser l acquisition du son d un diapason et insérer le signal sonore dans votre compte-rendu. REA 1

2 APPELER LE PROFESSEUR POUR FAIRE VERIFIER L ACQUISITION DE VOTRE SON 2 / Déterminer la note jouée par le diapason. ANA En utilisant une règle de proportionnalité on trouve, sur le signal précédent, une période de : 2,310 La fréquence est ainsi de : 1 1 2, D après le tableau du document 2 la noté jouée est un la3. 3 / Proposer un protocole permettant de déterminer la note jouée dans les deux enregistrements de guitare disponible. ANA Pour déterminer la note il faut dans un enregistrer le signal sonore de chaque note mesurer la période du signal calculer la fréquence du signal APPELER LE PROFESSEUR POUR FAIRE VERIFIER VOTRE PROTOCOLE 4 / Réaliser le protocole permettant de déterminer la note jouée par la guitare. Vous insèrerez vos résultats dans le compte-rendu. REA D après les signaux enregistré les notes jouées par la guitare sont : La3 et Si3. 5 / A l aide des questions précédente déterminer à quelle grandeur est liée la hauteur d un son? En déduire la définition de la hauteur d un son. VAL La hauteur d un son dépend de la fréquence du signal sonore. La hauteur d'un son est donc la fréquence du signal correspondant à l'onde sonore. 2

3 II Timbre d un son et harmonique Document 1 : Principe de l Analyse spectrale En 1822, Joseph Fourier, mathématicien français, a montré que n importe quel signal complexe de fréquence peut être recomposé en additionnant plusieurs signaux sinusoïdaux (signaux purs) de fréquences différentes. Par exemple, un son musical de fréquence est composé d une somme de signaux sinusoïdaux : le fondamental de fréquence et des harmoniques de fréquences égales à 1 / Refaire l acquisition du son du diapason, puis tracer son «Spectre en Fréquence». REA APPELER LE PROFESSEUR POUR FAIRE VERIFIER VOTRE SPECTRE EN FREQUENCE 2 / Tracer le spectre en fréquence du La3 de guitare, du La3 du saxophone et du La3 du piano. REA APPELER LE PROFESSEUR POUR FAIRE VERIFIER VOTRE SPECTRE EN FREQUENCE 3 / Insérer vos spectres dans le rapport. REA Diapason 3

4 Guitare Piano Saxophone 4 / Parmi ces sons, lesquels sont des sons purs lesquels sont des sons complexes? ANA Le son du diapason est un son pur car il s agit d un signal sinusoïdal. Les autres sons sont des sons complexes car les signaux sont périodiques mais non sinusoïdale. 5 / Mesurer la fréquence des pics ; identifier la note «Fondamentale» et les «Harmoniques», pour le la3 de la guitare. VAL Pour la guitare on a : Fondamentale 437 Harmonique

5 6 / Quelle relation y a-t-il entre la fréquence du pic numéro n et la fréquence du pic numéro 1? VAL D après les valeurs lues sur les spectres on peut déterminer que : est la fréquence du fondamental est le rang de l harmonique 7 / Qu est-ce qui différencie les sons d instruments différents mais jouant une même note? VAL On observe que pour chaque instrument que la valeur de la fréquence du fondamental est identique ils jouent donc bien la même note. Cependant, les harmoniques présents et leur amplitude sont différents. Cette différence a pour conséquence que la sonorité de chaque instrument jouant une même note est différente. On nomme cette différence le timbre. Bilan De nombreux musiciens utilisent des synthétiseurs afin de créer des sons. Expliquer la démarche de synthèse électronique? La synthèse électronique consiste à créer un son en partant du postulat qu il est la somme des sinusoïdes de fréquence f et nf avec n entier 5