L’influence de la sonorité sur la perception de la mélodie

Présentation du sujet

Pour simplifier, on entend les sons dans un certain intervalle de hauteur. Trop bas ou trop haut, et on ne les entend plus. La limite n’est pas brute, et à mesure qu’on s’approche d’une extrémité, le son est de moins en moins audible, parce que paraissant trop faible.

La coloration d’un son peut aider à rendre le son plus audible, quelque soit sa hauteur. Colorer un son, c’est un y ajouter d’autres ondes en plus de son onde de base. C’est simple à comprendre : si un son a une fréquence si basse qu’on l’entend à peine, si on lui ajoute une onde de fréquence plus élevée, cela le rendra plus audible, parce que cette onde supplémentaire sera plus elle‑même plus audible, mais se substituera pas à l’onde de base, elle la renforcera.

C’est la fréquence de l’onde de base qui donne la hauteur. Si on lui ajoute d’autres ondes de manière trop inconsidérée on risque de modifier sa hauteur perçue sans le vouloir. D’ailleurs sur un instrument à la sonorité riche, une note parait légèrement plus haute que la même note jouée sur un orgue par exemple, l’orgue étant peu coloré (les orgues ont un son assez pure).

Les harmoniques

La manière la plus sûre d’ajouter d’autres ondes à un son, sans modifier sa hauteur perçue, c’est en lui ajoutant des harmoniques. Une harmonique, est une onde dont la fréquence est d’un multiple entier de la fréquence de l’onde de base. Ce rapport entier fait que l’on perçoit une corrélation forte entre les deux, et que l’on perçoit les deux ondes comme faisant partie d’un même son. Il faut faire attention aussi à ne pas donner trop de puissance à l’onde ajoutée, sa puissance doit être plus faible que l’onde de base, et être d’autant plus faible que sa fréquence est élevée.

L’onde de base c’est une sinusoïde. Une onde qui est une forme sinusoïdale est un son pure. Ce son ressemble beaucoup à celui des orgues.

Quand on ajoute des ondes à l’onde de base, sa forme devient plus complexe. En fait, modifier sa forme, est équivalent à y ajouter d’autres ondes.

Une onde en forme de demis‑cercles

J’ai fait un petit teste avec une forme d’onde en arc de cercle, au lieu d’une sinusoïde, pour voir. Et j’aime bien la sonorité que ça donne, et elle est techniquement intéressante, parce qu’elle correspondant à une onde avec beaucoup d’harmonique, qui aide donc à rendre le son plus audible; et ces harmoniques ont une puissance qui baisse vite à mesure que leur hauteur augmente.

J’ai voulu tester ce son sur un morceau connu de Queen : Another one bites the dust. Le résultat n’est pas terrible, mais je sent que ça peut être intéressant.

Le but est de trouver un son neutre et audible pour se faire une idée d’une mélodie ou d’un rythme, sans être influencé(e) par la sonorité d’un instrument.

Le test

Voici les fichiers audio du test. Il y a trois version, pour comparer.

Le morceau joué avec un son qui est une simple sinusoïde. Au début on l’impression de ne rien entendre d’autre que des clics, c’est normal.
[audio]/musics/experiments/another-one-bites-the-dust-sin.mp3[/audio]

Le morceau joué avec un son dont la forme de l’onde est en demis‑cercles.
[audio]/musics/experiments/another-one-bites-the-dust-circle-1.mp3[/audio]

Le morceau joué avec un son de piano.
[audio]/musics/experiments/another-one-bites-the-dust-piano.mp3[/audio]

Le fichier d’origine au format MIDI : another-one-bites-the-dust.mid

Mes impressions

Avec la sinusoïde, il y a clairement des choses que l’on entend pas, ce qui illustre bien l’importance des harmoniques pour rendre un son plus audible.

Avec l’onde en demis‑cercles, les choses sont beaucoup plus audibles, mais étonnement, la mélodie ne semble pas la même qu’avec la version piano, surtout au début et surtout avec ce qui correspond à la basse.

Cette forme d’onde en demis‑cercles semble quand‑même être une piste, je vais essayer de l’améliorer, parce que c’est loin d’être parfait, et ça s’entend en la comparant avec la version piano.

En tous les cas, c’est un son amusant, il ressemble à celui des musiques des vieux jeux vidéos comme on les entend dans les films.

Le morceau joué avec un son dont la forme de l’onde est en demis‑cercles : version 2.
[audio]/musics/experiments/another-one-bites-the-dust-circle-2.mp3[/audio]

La forme de l’onde n’est plus exactement toujours en demi‑cercles et elle varie avec la hauteur de la note.

Il reste au moins deux problèmes importants. Le premier, est que le son est saturé à deux instants. C’est un problème avec la gestion de la polyphonie, ça n’a rien à voir avec la synthèse du son. Le second problème, est que les notes basses sont sujettes à un vibrato que j’aimerais bien annulé. Ce vibrato peut être un problème pour distinguer les vibrato provoqués par deux notes proches ou dissonantes dans un mélodie.

Cette version est déjà plus audible que la précédente, surtout parce qu’elle un meilleur équilibre dynamique. Sa qualité commence à être à celle de la version piano je trouve, tout en ayant un son plus nettement neutre, qui altère moins la perception de la mélodie que ne le fait le son du piano.

Le but n’est pas d’avoir un son exceptionnel, et au contraire, seulement un son parfaitement audible quelque soit sa hauteur et qui ne laisse entendre que la mélodie. Pour donner une image, c’est comme créer une police de caractère pour être lisible et esthétiquement neutre.

Le morceau joué avec un son dont la forme de l’onde est en demis‑cercles : version 3.
[audio]/musics/experiments/another-one-bites-the-dust-circle-3.mp3[/audio]


Finalement j’ai put améliorer cet effet en jouant sur l’enveloppe. Il y a des d’autres modifications, mais je ne détail pas.

Les notes hautes sont maintenant plus à cheval entre l’instrument à vent, genre flute de pan, et l’instrument à percussion, genre xylophone en bois.

Je crois que c’est la dernière version sous cette forme, parce que le point restant, celui du vibrato dans les notes basses, nécessitera d’utiliser une onde plus complexe. La forme d’onde actuelle n’est qu’une approximation simple.

Un chose amusante que j’ai remarqué pendant ces expérimentations, c’est qu’on peut passer d’un son de flute‑de‑pan à un son de xylophone, non‑pas en changeant la coloration du son, mais juste en changeant son enveloppe.

C’est hyper‑important l’enveloppe, plus que ça en a l’air. Ou réciproquement, ce qu’on peut croire être dut à la couleur du son d’un instrument, ne vient pas de la couleur du son, mais juste de sa variation d’intensité.

c'est très pointu tout ceci,
tu t'intéresses bien à la musique, tu composes ?

C’est très basique, c’est juste pas courant. Les gens qui connaissent rigoleraient de mes bricolages, les gens qui ne connaissent pas trouvent ça pointu, et je fais le pont entre les deux .


Non, pas vraiment. J’ai juste essayé des petites choses. J’en avais posté une très courte sur La Bulle il y a longtemps : 21 secondes de musique nulle.