Pourquoi un violon et une flûte ne sonnent-ils pas pareil sur la même note ?

Un violon et une flûte sonnent différemment sur la même note parce qu'une note de musique n'est jamais une seule fréquence. Quand un orchestre joue son la d'accord, le son combine 440, 880, 1 320, 1 760 hertz et ainsi de suite : des multiples entiers qu'on appelle des harmoniques. La plus basse, la fondamentale, donne son nom à la note. Chaque instrument produit un mélange différent de ces fréquences, et la force relative de chaque harmonique est l'ingrédient principal de ce que les musiciens appellent le timbre, ou la couleur du son. Même note, autre recette.

La recette dépend de la façon dont l'instrument vibre. Une corde de violon frottée par l'archet est entraînée dans un mouvement répétitif mais pas lisse, qui produit toute une série d'harmoniques. Dans une flûte traversière, la fréquence la plus forte que tu entends est en réalité le double de la fondamentale. Le tube cylindrique d'une clarinette affaiblit les harmoniques paires, et c'est la principale raison de sa sonorité si particulière, alors que le saxophone, conique, les laisse passer.

Mais la recette ne dit pas tout. Le tout premier instant d'une note compte aussi : coupe l'attaque d'une note de piano ou de trompette, et on a du mal à reconnaître l'instrument.

Celui qui nous a appris à entendre les notes comme des mélanges s'appelle Hermann von Helmholtz. Dans son livre de 1863 sur les sensations sonores (Die Lehre von den Tonempfindungen), il appelle le timbre Klangfarbe, « couleur du son », et décrit un résonateur qu'on tient contre l'oreille pour isoler une seule fréquence dans un son complexe.