1) Sur la hauteur

Chaque instrument a des caractéristiques lui permettant de jouer des notes plus ou moins hautes qui diffèrent d’un instrument à un autre.
Ainsi, pourquoi certains instruments jouent-ils par exemple des notes plus aigues que d’autres qui jouent exclusivement dans le grave ? Et pourquoi certains instruments peuvent-ils jouer sur cinq octaves quand d’autres ne peuvent que jouer sur deux ?
Dans cette partie nous expliquerons à quoi ceci est lié.

Instruments à cordes

Le son émis est dû à la longueur de la corde (d’où le fait que l’on remarque en général une corrélation entre taille de l’instrument et hauteur du son qu’il émet), mais aussi à sa tension et à sa masse linéaire (en kg/m) :
- Plus la corde est légère, plus la fréquence est élevée (c’est la raison pour laquelle les cordes aiguës d’un instrument sont plus fines)
- plus la corde est tendue, plus la fréquence de vibration est élevée (d’un point de vue musical, la note s’élève lorsqu’on tend la corde)
- plus la corde est longue, plus la fréquence est basse (et donc pour un instrument plus le son est grave).

La loi dite des longueurs permet d’obtenir de façon continue toutes les fréquences comprises entre deux fréquences limites extrêmes. C’est ce procédé qui est utilisé très généralement pour obtenir les différentes notes données par l’instrument:
-Soit l’instrument a un nombre de cordes limité, alors on modifie la longueur de la corde pour l’adapter à la note voulue (c’est le cas du violon). La fréquence varie comme l’inverse de la longueur. Ainsi, si l’on divise la longueur par deux, on multiplie la fréquence par deux c’est-à-dire que l’on monte d’une octave. On remarque ainsi que la douzième frette d’une guitare se trouve au milieu de la corde (puisqu’une octave couvre douze demi-tons dans la gamme tempérée et que chaque frette représente un demi-ton).
-Soit l’instrument a autant de cordes que de notes (c’est le cas de la harpe).

harpe

Instruments à vents

Pour les instruments à vent, la taille du « tuyau » influe véritablement sur la hauteur du son. En effet, plus le tuyau d’un instrument à vent est long, plus la hauteur du son sera grave. La flûte de pan illustre bien cette idée. A priori, seule la longueur du tube influe sur la hauteur de la note produite et non le diamètre du tuyau qui lui modifie uniquement le timbre.
L’instrumentiste émet un filet d’air, de forme proportionnée au pincement plus ou moins énergique de ses lèvres, qui peut être dirigé sous des angles d’attaque différents sur l’arête de l’embouchure (biseau de la flûte). Le son produit à ce niveau met en vibration la colonne d’air du tuyau de la flûte. La fréquence de ces vibrations dépend de la longueur acoustique du tuyau. Cette longueur peut être modifiée par la disposition, la taille et la forme des trous, ainsi que par leur ouverture et leur fermeture.
Ainsi, lorsque l’on bouche ou débouche les différents trous à l’aide des clés ou autre, on modifie la longueur de la colonne d’air en vibration, et donc la hauteur de la note émise.
L’instrument à vent est donc forcément limité par sa longueur de base ou maximale.
La pression et la rapidité du souffle influent sur la hauteur du son et sur le timbre.