Tonalité pure

Une onde sinusoïdale est caractérisée par sa fréquence (le nombre de cycles par seconde), son amplitude (la force de chaque cycle) et son déphasage (qui indique l'alignement temporel par rapport à un point de référence zéro). Une tonalité pure a la propriété - unique parmi les formes d'onde pouvant être représentées par des valeurs réelles - que sa forme d'onde n'est pas modifiée par les systèmes linéaires invariants dans le temps (en) ; c'est-à-dire que seule sa phase et son amplitude changent entre son entrée et sa sortie au sein d'un tel système.

Les ondes sinusoïdales et cosinusoïdales peuvent être utilisés comme matière première de base afin de construire des ondes plus complexes. Une tonalité pure de n'importe quelle fréquence et phase peut être décomposée en, ou construite depuis, une onde sinusoïdale et une onde cosinusoïdale de cette fréquence. Lorsque davantage d'ondes sinusoïdales se trouvant à des fréquences différentes sont combinées, la forme d'onde s'éloigne d'une forme sinusoïdale pour prendre une forme plus complexe.

La localisation du son est souvent plus difficile avec des tonalités pures qu'avec d'autres sons[2] - [3].

Des tonalités pures ont été utilisés par des physiciens du 19^e siècle comme Georg Ohm et Hermann von Helmholtz pour soutenir des théories affirmant que l'oreille fonctionne d'une manière équivalente à une analyse fréquentielle de Fourier[4] - [5]. Dans la loi acoustique d'Ohm (en), élaborée plus tard par Helmholtz, les sons musicaux sont perçus comme un ensemble de sons purs. La perception de la hauteur dépend de la fréquence du son le plus important, et les phases des composantes individuelles sont ignorés. Cette théorie a souvent été accusée de créer une confusion entre la hauteur, la fréquence et les tonalités pures[6].

Contrairement aux sons musicaux qui sont composés de la somme d'un certain nombre de composantes sinusoïdales liées harmoniquement, les sons purs ne contiennent qu'une seule forme d'onde sinusoïdale. Lorsqu'ils sont présentés séparément et lorsque leur fréquence se rapporte à une certaine plage, les tonalités pures donnent lieu à un perception de hauteur unique, qui peut être caractérisée par sa fréquence. Dans cette situation, la phase instantanée de la tonalité pure varie linéairement avec le temps.

Si une tonalité pure donne lieu à une perception constante, de façon stationnaire, on peut conclure que sa phase n'influence pas cette perception. Cependant, lorsque plusieurs tonalités pures sont présentés à la fois, comme dans les sons musicaux, leur phase relative joue un rôle dans le perception résultante. Dans une telle situation, la hauteur perçue n'est pas déterminée par la fréquence d'une composante individuelle, mais par la relation de fréquence entre ces composantes (voir fondamentale manquante).

• (en) Cet article est partiellement ou en totalité issu de l’article de Wikipédia en anglais intitulé « Pure tone » (voir la liste des auteurs).