L'analyse spectrale a été introduite par Joseph Fourier au XIXe siècle, elle est aujourd'hui utilisée dans de nombreux domaines de la physique, en particulier pour analyser des sons.
Le signal périodique associé à un son composé peut ainsi se décomposer en somme de fonctions sinusoïdales dont les fréquences sont des multiples entiers de la fréquence la plus basse. Celle-ci est appelée fréquence fondamentale (notée \(f_0\)), les autres fréquences sont les harmoniques.
Exemple :
Le son composé déjà pris en exemple :
se décompose en une somme de trois fonctions sinusoïdales :
Question⚓
Dans la décomposition montrée dans l'exemple ci-dessus, identifier la courbe correspondant à la fréquence fondamentale et déterminer les rapports des fréquences des deux autres courbes avec la fondamentale.
Solution⚓
La courbe noire en trait plein a la plus grande période, donc la plus basse fréquence : c'est la fondamentale.
La courbe en traitillés ( - - - ) a une période moitié de celle de la courbe noire ; sa fréquence est donc le double de la fondamentale et le rapport des fréquences vaut 2.
La courbe en pointillés ( . . . ) a une période qui vaut le quart de celle de la courbe noire ; sa fréquence est donc le quadruple de la fondamentale et le rapport des fréquences vaut 4.
Le spectre est la représentation du son en fonction de la fréquence. On y observe une série de pics correspondant à la fréquence fondamentale (qui donne la hauteur du son) et aux fréquences harmoniques (dont le nombre et l'amplitude déterminent le timbre du son).
Le spectre d'un son pur ne comporte qu'un seul pic.