Perception des hauteurs
Hauteur tonale
Périodicité
La périodicité (phénomène temporel) est le principal phénomène
physique à mettre en rapport avec la perception de hauteur. Par
exemple, tous les sons possédant une période de 10 ms, seront jugés
comme des sons possédant la même hauteur (hauteur tonale), et
en particulier la même hauteur qu'une sinusoïde à 100 Hz.
Harmonicité
D'un point de vue fréquenciel, la périodicité d'un son entraîne une
répartition harmonique de ses partiels. Donc, si nous devions
énoncer une règle pour mesurer la hauteur perçue d'un son périodique à
partir de son spectre, nous dirions qu'il s'agit de déterminer le plus
grand commun diviseur (PGCD) des fréquences de tous les partiels
harmoniques. Cette fréquence s'appelle fréquence fondamentale
(ou encore la fondamentale) d'un son.
Pièges
La fréquence fondamentale d'un son n'est pas :
- la fréquence du premier partiel harmonique, dit le
fondamental. Nous sommes alors dans le cas connu du
fondamental absent. Il s'agit par exemple de sons creux, tels
que celui du basson. À part un timbre un peu pauvre, cette situation
n'a rien d'extraordinaire ou étonnante ; au niveau de la forme d'onde,
rien de particulier ne distingue ce cas du cas où le fondamental est
présent,
- l'écartement entre les partiels. Nous sommes dans le cas où il
manque de nombreux partiels dans le son. Dans le cas de la clarinette,
il manque approximativement un partiel harmonique sur deux,
caractéristique de cette sonorité un peu nasillarde,
- un maximum d'énergie du spectre. La perception du maximum
d'énergie spectrale est à mettre en rapport avec un autre phénomène de
perception de la hauteur, dit de hauteur spectrale par
opposition à la hauteur tonale.
Ambigüité d'octave
La hauteur des sons est ambigüe à une octave près. Un son à 200Hz et
un son à 400Hz produisent tous les deux une sensation de hauteur assez
semblable. Cela tient au fait que si mathématiquement 2.5ms est une
période du signal (400Hz) alors, 5ms est nécessairement une autre
période du signal (200Hz).
L'importance du rapport d'octave est très largement utilisée en
musique, en particulier pour définir des classes de hauteurs (Do, Ré,
Mi... sont définis à une octave près, et définissent ainsi une
classe de hauteur).
La position particulière du rapport d'octave conduit à représenter les
hauteurs sur une hélice circulaire (en trois dimensions), ou sur une
spirale (en deux dimensions), de telle façon que deux hauteurs
séparées d'une octave se fassent face sur ce graphe. Il est possible
de passer continûment de la sensation d'une hauteur à celle de la
hauteur double, sans passer par la sensation des notes
intermédiaires. Il s'agit de l'octaviation.
Perception différentielle
La perception de la hauteur, est, comme la plupart des phénomènes
perceptifs, régie essentiellement par une échelle logarithmique.
- la perception de la hauteur du son change en fonction de son
intensité sonore du son et en fonction du niveau du bruit ambiant.
Cette déviation de perception de hauteur dépend également de la
hauteur du son ; en particulier, la direction de la déviation change
à 1kHz,
- le seuil de discrimination est également logarithmique. Il
est à peu près de 1%, c'est-à-dire, que présentés séparément, deux sons
à 400 et 404Hz provoquent la même sensation de hauteur,
Oreille absolue
Normalement, nous ne sommes capable de percevoir que des rapports de
hauteurs. En d'autres termes, nous nous souvenons sans difficulté de
la mélodie de « Au clair de la Lune », mais nous reconnaissons toutes
les mélodies transposées également comme « Au clair de la
Lune ». Donc les mélodies de hauteurs reposent principalement sur
l'enchaînement des rapports de hauteur, et non pas sur les hauteurs
proprement dites.
Certains individus sont toutefois capables de percevoir la hauteur des
sons, de la mémoriser, et de la comparer avec d'autres hauteurs. Cette
caractéristique s'appelle l'oreille absolue. C'est une
caractéristique génétique, et fait donc partie de l'inné. Si on la
possède, elle se cultive, sinon elle ne s'apprend pas.
Hauteur spectrale
La hauteur spectrale est un phénomène concurrent de la perception de la
hauteur.
Ambigüités entre hauteur tonale et hauteur spectrale
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