Comment les instruments créent les ondes sonores : physique par famille
Chaque instrument est une machine à vibrer. Le vibrateur, le résonateur et l'excitateur définissent la forme d'onde. Voici la fiche de physique.
Chaîne universelle
Excitation → Vibration → Résonance → Rayonnement → Onde de pression
Par famille
| Famille | Vibrateur | Excitateur | Contrôle hauteur | Façonneurs timbre |
|---|---|---|---|---|
| Cordes (violon, guitare, piano) | Corde | Archet / pincé / marteau | Longueur (doigt/chevalet), tension, masse | Bois caisse, ouïe, impédance chevalet |
| Vents (flûte, clarinette, trompette) | Colonne d'air | Jet d'air / anche / buzz lèvres | Longueur effective (trous, pistons, coulisse) | Conique alésage, pavillon évasé, matériau |
| Percussions (tambour, marimba, cymbale) | Membrane / barre / plaque | Baguette / mailloche / main | Taille, épaisseur, tension | Profondeur caisse, accord barres, profil marteau |
| Voix | Plis vocaux | Pression poumons | Tension/longueur plis (muscles larynx) | Forme tract vocal (formants) |
| Électronique (synthé, sampler) | Oscillateur (numérique/analogique) | MIDI / CV / trigger | Réglage fréquence (Hz) | Forme d'onde, filtre, enveloppe, FX |
| Haut-parleur | Membrane/cône | Courant dans bobine mobile | Fréquence signal | Caisse, crossover, DSP |
Générer une forme d'onde *spécifique* (niveau labo)
- Générateur de fonctions (ex. Rigol DG1022) → sine/carré/triangle, 20 Hz–20 kHz.
- Ampli (mini classe D).
- Haut-parleur étalonné (ex. Genelec 8030) en chambre anéchoïque ou traitée.
- Mesurez avec micro mesure (UMIK-1) + logiciel REW.
Création numérique (DAW / Code)
// Python + numpy → WAV import numpy as np, scipy.io.wavfile as wav fs = 48000 t = np.arange(fs*2)/fs sig = 0.5*np.sin(2*np.pi*440*t) # La4 sinus wav.write('La4.wav', fs, (sig*32767).astype(np.int16)) Que vous arquez une corde ou écriviez une boucle sinus, le résultat est des ondes de pression. L'art est dans le façonnage.