Pourquoi certaines notes sonnent harmonieusement ensemble

Vous êtes-vous déjà demandé pourquoi certaines notes sont plus adaptées les unes aux autres que d'autres? Comment les fréquences de leurs ondes sont-elles connectées? Pourquoi les notes d'une touche semblent-elles «bonnes»? Pourquoi les notes de l'accord sonnent-elles "bien"?

La réponse à cette question est liée au concept de «consonance» (c'est-à-dire «consonance») et à la science moderne, la psychoacoustique. La résonance est un son consonantique et harmonieux, et la dissonance, au contraire, est dissidente ou agitée.

Tout d'abord, il est nécessaire de distinguer les sons purs, qui sont des ondes sinusoïdales ordinaires, et les sons réels, qui sont reproduits par des instruments de musique. Les sons réels, en fait, consistent en des harmoniques avec différentes amplitudes. Ainsi, chaque note jouée sur n'importe quel instrument est un son complexe composé d'un son fondamental et d'un grand nombre d'harmoniques.

Une harmonique est une fréquence naturelle au-dessus de la fondamentale, et les harmoniques dont les fréquences se réfèrent à la fréquence fondamentale comme des entiers sont appelées harmoniques. Dans ce cas, la tonalité fondamentale est considérée comme la première harmonique. Il s'avère que les valeurs de fréquence de chaque harmonique se rapportent au ton fondamental comme suit: f, 2f, 3f, 4f, ....

Les fréquences harmoniques sont également liées les unes aux autres sous forme d'entiers et forment les principaux intervalles musicaux: 2: 1 est une octave, 3: 2 est une quint, 4: 3 est un quart, etc. Dans différentes cultures musicales et à différentes périodes du temps, la relation avec les intervalles de consonance et de dissonance était différente. À l'époque de Pythagore, l'octave, le cinquième et le quart étaient considérés comme des intervalles de consonnes, mais au 13ème siècle, ils étaient rejoints par un troisième. Tout cela est dû à un changement de goûts musicaux.

Ian Johnston a écrit le livre Measured Tones, qui décrit la théorie de la consonance (consonance musicale). Il y compare la dissonance avec l'assaisonnement, notant que nous les traitons tous différemment. La structure de nos oreilles et de notre cerveau est différente, donc nos concepts de «bon son» sont également différents.

Lucas Biewald, fondateur de CrowdFlower, convient que le «bon son» est un concept très subjectif. Il dit que les chansons que nous aimons dépendent de notre culture, de notre caractère et même de notre humeur.

Éloignons-nous des préférences personnelles et approfondissons un peu la physique des processus en cours. «Les plus consonantes seront les notes qui ont la même hauteur. En d'autres termes, le sel de la petite octave du piano est conforme à la note du sel (G) sur la guitare, dit Bivald. "Voici un graphique de l'onde sonore jouée par une corde de guitare.": Une



onde sonore est une série de vibrations de l'air qui forcent les petites cellules ciliées situées dans l'oreille interne d'une personne à vibrer à différentes fréquences. Le son que nous entendons est la somme de ces vibrations. Pour mettre en évidence les fréquences cachées dans ce son, nous nous tournons vers les mathématiques pour obtenir de l'aide et utilisons la transformée de Fourier.



Sur le graphique, nous voyons que le sel de note contient plusieurs fréquences. La fréquence d'oscillation la plus basse de la corde est de 196 Hz. Cette fréquence est appelée fondamentale. Mais nous voyons qu'il y a des fréquences qui la dépassent deux fois ou plus - ce sont des harmoniques ou des harmoniques.

Lorsque Lucas Bivald a chanté une note de sel en frappant la corde G sur la guitare, nous avons obtenu le graphique suivant:



L'apparence de la courbe est différente, mais si vous comparez les graphiques de fréquence, ils coïncideront.



Les points rouges indiquent les fréquences harmoniques. Entre eux exactement 196 Hz, comme dans le cas précédent. Bivald dit: "Quand je chante une note de sel et que je la prends sur une guitare, les vibrations de l'air provenant des cordes vocales et de la corde de l'instrument affectent les mêmes cellules ciliées de mon oreille."

Regardons le graphique qui se révélera si vous jouez une note de sel sur une guitare, mais une octave plus haut. Il diffère des deux précédents.





Si nous regardons les fréquences des harmoniques, nous remarquerons que la position de certaines d'entre elles coïncide. En conséquence, dans les deux cas, presque les mêmes cellules ciliées vibreront. C'est pourquoi nous avons l'impression que ce sont deux notes identiques, bien qu'elles diffèrent d'une octave.

«En plus du concept d'octave, nous avons encore le concept de cinquième. Les deux notes qui diffèrent d'un cinquième sont plus cohérentes », explique Bivald. Le rapport entre les notes et le sel est égal à un cinquième. Par conséquent, dans la tradition musicale occidentale, la plupart des accords qui sont construits à partir d'une note contiennent une note de sel. Mais pourquoi sont-ils si compatibles? Voici les fréquences de la note avant de jouer sur une guitare Bivald.



Ici, les fréquences du sel sont marquées en rouge et les notes de do sont marquées en jaune. On peut voir qu'ils ne se chevauchent pas toujours, mais comme la fréquence principale de la note fait référence à la fréquence fondamentale de la note comme 3/2, chaque troisième harmonique du sel et chaque seconde harmonique coïncident.

On pense que les notes les plus en accord avec le do sont le fa et le sel, car ils sont situés à la distance d'un quart idéal et d'un cinquième idéal, respectivement. Jetons un coup d'œil à leurs harmoniques.



Les harmoniques du sel et du fa se chevauchent souvent auparavant. Cependant, les harmoniques sel et fa coïncident moins souvent avec un ordre de grandeur. C'est pourquoi, lorsque nous entendons les notes sel + faire et fa + faire, elles nous semblent conformes, et lorsque nous entendons le sel Fa +, nous obtenons un sentiment de dissonance. Pour cette raison, ces trois notes ne sont presque jamais prises en même temps. Jetez maintenant un œil à un graphique plus détaillé:



On peut voir qu'avant et mi il y a beaucoup d'harmoniques coïncidentes, donc les notes de do, salt et mi forment un accord en do majeur. Do et D sharp (mi bémol) ont le même nombre d'harmoniques, donc les notes font, mi bémol et sel forment un accord mineur. Si les harmoniques des notes ne sont pas corrélées entre elles, alors avec leur reproduction simultanée [des notes], nous entendons une dissonance. Par exemple, avant et F sharp - ils n'ont pas d'harmoniques qui se chevauchent. Vous pouvez en savoir plus à ce sujet dans une autre réponse de Lucas Bivald.

Il existe d'autres effets psychoacoustiques qui affectent notre perception du son. La dissonance apparaît au moment où nous entendons deux sons avec des fréquences presque identiques, mais toujours différentes.



Au fil du temps, le déphasage augmente:



on entend la somme des signaux bleu et orange:



Si nous étirons la chronologie, nous obtenons:



Lorsque les signaux sont en phase, ils se renforcent mutuellement et des interférences d'amplification se produisent. Au fur et à mesure que le décalage se produit, des interférences s'affaiblissent et les signaux commencent à s'annuler jusqu'à ce qu'ils soient en stricte antiphase.

Pour cette raison, un son pulsatoire se produit que vous avez probablement entendu (jouer sur une guitare ou un piano bouleversé). Pour un auditeur occidental, il semble discordant, mais cette technique est utilisée dans la musique de certaines cultures.

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Source: https://habr.com/ru/post/fr389699/