Diapason, petit instrument en métal à deux branches produisant une note d’une hauteur bien définie. Le diapason est utilisé par les musiciens pour accorder leur instrument : frappé sur une surface dure, il produit une vibration sonore qui leur donne une note de référence, le la, qu’il leur faut reproduire pour jouer avec la plus grande justesse possible.

Fabriqué dans un alliage de chrome, de nickel et d’acier, le diapason présente plusieurs qualités : sa tonalité est très claire et il est dépourvu d’harmoniques audibles, susceptibles de perturber la perception de la note pure. De plus, il n’est pas sensible aux changements de température et de pression atmosphérique, ce qui lui confère une grande stabilité de fréquence hertzienne.

Auparavant, les musiciens s’accordaient les uns par rapport aux autres en se « passant le la » ; mais des variations infinitésimales s’accumulaient qui, au bout du compte, rendaient l’ensemble assez dissonant.

Lassé de ce phénomène, le luthiste anglais John Shore met au point le premier diapason en 1711, permettant enfin aux instrumentistes de se référer tous à la même fréquence.

Depuis quelques années, on utilise des systèmes électroniques qui synthétisent une onde sinusoïdale pure et produisent toutes les tonalités, ce qui est un avantage déterminant sur le diapason, capable de ne produire qu’une seule note. Généralement, la fréquence de référence utilisée par les musiciens est un la de 440 Hz.

Si on joue le la du diapason sur l'instrument du même nom, sur un piano ou sur un violon, à volume identique, ces trois sons ont la même fréquence et la même amplitude, mais possèdent un timbre nettement différent. De ces trois sources sonores, le son le plus pur est celui émis par le diapason, car il est constitué presque uniquement de vibrations ayant une fréquence de 440 Hz.

En revanche, le diapason produit par un piano ou un violon se compose d'une vibration principale de 440 Hz, appelée la fondamentale, à laquelle se superposent d'autres vibrations dont les fréquences sont des multiples entiers de la fréquence fondamentale. Ces vibrations annexes sont appelées harmoniques, et leurs intensités déterminent le timbre de la note.

Harmoniques - suite de vibrations dont la nature et l’intensité déterminent le timbre d’un son musical.

Le son musical, qu’il provienne de l’effleurement d’une corde (instruments à cordes), du contrôle d’une masse d’air (instruments à vent), voire des deux (voix humaine), se décompose en une série de sons dits concomitants, dont les fréquences sont toujours des multiples simples de la fréquence de la première harmonique : par exemple fa, dite note fondamentale (fa, fa2, fa3, fa4, fa5, fan).

Au fil de cette progression arithmétique, les segments vibratoires deviennent de plus en plus petits et les sons tendent à se rapprocher. À ces harmoniques supérieures, « normales », correspondent les harmoniques inférieures, dont la fréquence suit une progression arithmétique inverse de celle des harmoniques normales (fa2, fa3, fa4, fa5, fan). [analyse de Fourier]

La sonorité des instruments à vent dépend, par définition, de la division de la colonne d’air, ainsi ces instruments offrent l’illustration parfaite de la théorie des harmoniques. Cependant, tous ne fonctionnent pas de la même manière : les cuivres sans piston, tels que le clairon, produisent une seule suite harmonique, ils ne peuvent donc émettre, pour chaque son de départ, qu’un nombre limité de notes, par exemple fa, l’octave de fa, do, la... ; les pistons de la trompette, la coulisse du trombone offrent à l’interprète une nouvelle vibration fondamentale, et par là-même de nouvelles suites harmoniques, qui leur permettent de jouer l’ensemble des notes de la gamme chromatique.

Avec les instruments à cordes, le son fondamental est obtenu par la pleine vibration de chacune des cordes, lorsqu’on l’attaque avec un archet (violon) ou avec les doigts (harpe, guitare). Si, de l’autre main, on pince la même corde en un point situé à la moitié, ou au deux tiers, ou aux trois cinquième, etc., on obtient un son très doux, dit « son harmonique.

L’usage de ces harmoniques fait partie de la technique de base des instruments joués avec un archet (violon, violoncelle, contrebasse). La harpe, la guitare, et tous les instruments joués avec les cordes pincées, en pizzicato, n’utilisent généralement, en dehors du son fondamental, que les harmoniques à l’octave, obtenues en effleurant la corde à sa moitié.

Seule la guitare électrique, parmi les instruments issus de la lutherie contemporaine, peut, grâce à son amplification, faire entendre les autres harmoniques et les intégrer à son jeu.

Son, sensation auditive due à une vibration acoustique. Chez l'homme, la sensibilité au son, ou audition, correspond aux vibrations qui atteignent l'oreille interne et dont les fréquences sont comprises entre 15 Hz et 20 000 Hz. L'unité de fréquence du son, le hertz (Hz), représente un cycle par seconde. Le terme de son est parfois restreint aux ondes acoustiques qui se propagent dans l'air, mais les physiciens actuels en étendent la portée aux vibrations similaires qui se produisent dans les milieux liquides et solides. Les sons de fréquence supérieure à 20 000 Hz sont appelés ultrasons.

D'une manière générale, une onde peut se propager transversalement ou longitudinalement dans un milieu. Dans les deux cas, seule la quantité d'énergie véhiculée par l'onde se déplace, tandis que le milieu demeure pratiquement inchangé.

Un exemple simple d'onde transversale se présente lorsqu'on secoue l'extrémité libre d'une corde attachée à un poteau. Une onde va parcourir la corde jusqu'au poteau, avant de se réfléchir et de revenir à son point de départ. Chaque portion de la corde se sera déplacée transversalement et à tour de rôle, de haut en bas et de bas en haut. Ce type de déplacement d'onde s'appelle onde transversale.

Un autre exemple d'onde transversale est celui de la pierre qu'on jette dans l'eau. À partir du point d'impact vont se former des séries de vaguelettes. Un bouchon flottant placé près du point d'impact va monter et descendre, perpendiculairement à la direction de la propagation de l'onde. En revanche, le bouchon ne subira pas ou peu de déplacement longitudinal.

Un exemple typique d'onde longitudinale est celui de l'onde acoustique. Les molécules d'air qui constituent le support du son, se déplacent d'avant en arrière, parallèlement à la direction du déplacement de l'onde.

On peut par conséquent considérer une onde acoustique comme une suite périodique de compression et de dilatation de l'air. Au passage de l'onde, chaque molécule transmet une certaine quantité d'énergie aux molécules voisines, tout en conservant plus ou moins sa position initiale.

Tous les sons simples, tels qu'une note de musique, peuvent être décrits de manière exhaustive par trois paramètres : la hauteur, l'intensité (appelée aussi volume) et le timbre. Ces trois critères correspondent respectivement à trois caractéristiques de l'onde qui sont sa fréquence, son amplitude et sa constitution harmonique. En revanche, le bruit, qui se compose d'ondes acoustiques de fréquences différentes, ne peut être décrit par ces trois critères. Le bruit est un son complexe.

Il est facile de repérer sur un piano à quelle fréquence correspond une note donnée. Par définition, une octave représente l'intervalle séparant deux notes quelconques, dont la fréquence de l'une est le double de la fréquence de l'autre.

Ainsi, si on prend comme repère le diapason du piano, le la situé une octave plus haut correspond donc à une fréquence de 880 Hz. De la même manière, les la situés un et deux octaves plus bas ont des fréquences respectives de 220 et de 110 Hz.

Pour chaque intervalle de notes, il existe un rapport de fréquences correspondant. Ainsi, une quinte représente l'intervalle de deux notes dont le rapport de fréquences est de trois demis.

De même, dans le cas d'une tierce majeure, le rapport de fréquences est de cinq quarts. D'après une loi fondamentale de l'harmonie, deux notes ayant une octave d'écart et émises simultanément produiront une combinaison euphonique, c'est-à-dire harmonieuse à l'oreille.

Par extension, un accord de plusieurs notes sera euphonique si les rapports de leurs fréquences sont de petits nombres entiers. Dans le cas contraire, une dissonance se produira.

Sur un instrument qui émet des sons de hauteur fixe, tel un piano, il n'est évidemment pas possible de jouer en respectant scrupuleusement ces rapports. C'est pourquoi on adopte des compromis, tout en restant conforme à la gamme tempérée.