Harmoniques en musique : tout comprendre sur cette notion

Définition : un harmonique (ou partiel harmonique) est en acoustique une des composantes d’un son complexe. Dans la nature, lorsqu’un un corps sonore (telles qu’une corde ou une membrane) vibre, une fréquence fondamentale est émise. Des harmoniques sont également émis par résonance de cette fondamentale. Notez que la fréquence d’un partiel harmonique est nécessairement un multiple entier de la fondamentale.

En musique, un harmonique est un son, généralement très aigu, qui est émit à l’aide d’une technique instrumentale particulière. La technique diffère selon l’instrument, mais la méthode reste identique : elle consiste à isoler d’un son complexe la fréquence d’un partiel harmonique.

Dans tous les cas, et contrairement à ce qu’on peut lire partout, le mot harmonique est masculin (quand ce n’est pas un adjectif). 🙃

Pour mieux comprendre le phénomène, revenons aux basiques…

Prenons une guitare acoustique. Lorsque vous jouez une note, vous le savez, vous faites vibrer une des cordes qui à son tour fait vibrer le corps de la guitare. Jusque-là, c’est évident.

Cette vibration fait s’agiter l’air à l’intérieur de la caisse de résonance et une pression acoustique plus importante se créer devant la rosace, propulsant ainsi la vibration amplifiée vers l’extérieur.

D’ailleurs, on peut observer tout a fait naturellement qu’une corde vibre de haut en bas, comme ceci :

Cette fameuse oscillation se nomme la fréquence fondamentale ou premier harmonique. C’est une onde sinusoïdale que l’on peut aussi appeler un son pur. On voit bien que l’oscillation a lieu sur toute la longueur, du chevalet au sillet. Les extrémités de la corde sont ainsi appelées des nœuds, parce que ces deux points de fixation ne vibrent pas.

La corde vibre donc manifestement de manière sinusoïdale. Oui… mais pas que ! Ce qu’on ne voit pas à l’œil nu, c’est que la vibration comporte aussi plusieurs autres ondes sinusoïdales beaucoup moins intenses. Toutes ces sinusoïdes sont simultanées et s’additionnent pour former ce qu’on appelle un son complexe (par opposition au son pur).

Les voici mises en évidence par la caméra d’un iPhone 4 :

Sympa, non ? 🙂

Ces autres ondes sinusoïdales sont les fameux harmoniques. Comme indiqué dans la définition, ces vibrations sont en fait des subdivisons plus aiguës (des partiels, par définition) issues de la fondamentale.

Voici les 7 premiers partiels et leurs forme d’onde :

Enfin, pour aller plus loin et dans un soucis d’exactitude, voici un tableau présentant les différentes caractéristiques des 12 premiers partiels d’un Mi de la corde grave d’une basse accordée en EADG.

Quelques remarques :

• Le tout premier harmonique est la note fondamentale. (l’équivalent de la corde à vide pour les instrument à cordes)
• Les 5 premiers partiels sont en fait la fondamentale, l’octave, la quinte et la tierce majeure. Voici donc la raison acoustique pour laquelle l’accord majeur est si consonant !
• Idem pour le powerchord, qui est harmoniquement renforcé par les tout premiers partiels.
• On voit que tous les harmoniques ne sont pas parfaitement justes. Ceci étant dû aux différents compromis de justesse qu’on a dû faire dans le tempérament égal. (Et pour être plus précis, c’est bien le tempérament égal qui n’est pas purement juste, contrairement aux harmoniques)
• D’ailleurs les partiels 7 et 11 sont particulièrement “désaccordés” du tempérament, si vous me permettez l’expression. Ils ont donc été adoptés beaucoup plus tard que les autres dans la musique occidentale. Essayez de jouer un harmonique 1/11 sur votre guitare sur une triade majeure issue de la note fondamentale et vous verrez comme il dissone ! Ce partiel 11 est à mi-chemin entre une 4te juste et une 4te augmentée ! (Notez en revanche que ce quart de ton pourrait être intéressant pour une sonorité blues, par exemple)

Mais bref. L’acoustique étant un vaste sujet, mettons de côté le phénomène physique pour le moment et intéressons-nous à la musique !

Vous le savez certainement, les sons nous atteignent en traversant l’air. Et nous sommes évidemment capables de distinguer les sons les uns des autres. Mais…

Eh bien, chaque son vibre d’une manière qui lui est propre avec des caractéristiques qui le distingue des autres. Sans s’y attarder, on pourrait dire grossièrement que chaque son a sa “marque” ; c’est ce qu’on appelle le timbre.

Le timbre est constitué de plusieurs éléments distincts :

• la répartition des fréquences dans le spectre sonore  (ou forme d’onde)
• les relations entre les partiels du spectre, harmoniques ou inharmoniques
• les bruits colorés existant dans le son
• l’évolution dynamique globale du son (ou ADSR)
• l’évolution dynamique de chacun de ces éléments les uns par rapport aux autres

Vous l’avez vu, l’un de ces éléments est la répartition des fréquences sinusoïdales dans le spectre sonore. C’est en partie grâce à ça qu’on reconnait le son d’un piano à celui d’un clavecin :

On voit bien sur ce schéma que les harmoniques du timbre du piano sont en moyenne plus nombreux et plus intenses dans les graves que celui du clavecin. Dans le jargon on dira du piano qu’il est plus doux ou plus rond ou encore moins brillant que le clavecin.

De la même manière, une guitare acoustique a un timbre différent de celui d’une électrique… ou même d’une autre acoustique. Et ça, c’est parce que les harmoniques qui résonnent quand on joue une note sur une première guitare réagissent différemment de ceux d’une deuxième guitare.

Tout simplement parce que la forme de l’instrument, le type de bois utilisé, la qualité d’assemblage et la lutherie de manière générale influent sur la capacité de l’instrument à faire résonner certains harmoniques et pas d’autres.

Chaque matériau conduit plus ou moins bien certaines fréquences du son. et les combinaisons de matériaux et de formes produisent des sonorités uniques.

Typiquement :

• une guitare dreadnought en cèdre aura des sonorités rondes et chaleureuses et sa projection sera plus forte, très apprécié pour la musique classique.
• une guitare jumbo en épicéa offrira des sonorités brillantes et puissantes, idéales pour la musique folk.

Et le plus intéressant : maintenant que vous savez ce que sont les harmoniques, voici comment les trouver sur votre manche 👇

Jouer proprement un harmonique est déjà difficile en soi, alors composer un riff qui contient des harmoniques est encore plus dur.

Le principal problème étant de retrouver sur le manche le bon harmonique qu’on a en tête et qui sonnera d’enfer parmi les centaines qui existent. Pour info : pour les 12 premiers partiels, il y existe 270 positions où trouver un harmonique jouable sur une guitare 😁.

Nous aussi on s’est confronté à ce problème…