Un son complexe est un signal composé de plusieurs fréquences. Il est caractérisé par sa hauteur et son timbre. Le spectre d'un son complexe permet de visualiser les fréquences composant le son et de déterminer ses caractéristiques.
Le son d'une corde de guitare et d'un diapason sont enregistrés simultanément. On obtient l'oscillogramme suivant ainsi que le spectre en fréquence.
Déterminer la hauteur du son de la guitare ainsi que son timbre.
Repérer la fréquence fondamentale
On repère la fréquence la plus petite et, en général, la plus intense sur le spectre. C'est la fréquence fondamentale f_0.
Spectre du signal
Sur le spectre en fréquence, on repère la plus petite fréquence.
Déterminer la valeur de la fréquence fondamentale f_0
On détermine la valeur de la fréquence fondamentale à l'aide de l'axe gradué en abscisse (souvent selon une échelle logarithmique).
Spectre du signal
La fréquence fondamentale repérée sur le spectre est donc :
f_0=107 Hz
Déterminer la hauteur du son
On donne la valeur de la hauteur du signal qui est, par définition, la fréquence fondamentale f_0.
La hauteur du son de la guitare est égale à la fréquence fondamentale, c'est-à-dire :
f_0=107 Hz
Repérer les harmoniques
On repère les fréquences f_i multiples de la fréquence fondamentale f_0.
Spectre du signal
On repère sur le spectre les fréquences multiples de f_0 :
- f_1=214 Hz
- f_2=321 Hz
- f_3=428 Hz
Conclure en donnant la définition du timbre
On rappelle que le timbre est défini par l'ensemble des harmoniques du signal repérées précédemment.
Le timbre de cette guitare est constitué de 3 harmoniques f_1, f_2 et f_3 , fréquences multiples de la fréquence fondamentale f_0.
La fréquence f=440 Hz correspond au son du diapason.