Sonagraphe

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Sonagraphe des années 1970.
Sonagramme d'une voix prononçant le mot « February »

Un sonagraphe est un instrument permettant de représenter les sons (ou tout autre signal électrique comparable), sur un diagramme appelé sonagramme, où l'axe horizontal représente le temps, l'axe vertical des fines bandes de fréquence, et la couleur la puissance.

Problématiques[modifier | modifier le code]

Temps et fréquences[modifier | modifier le code]

On peut calculer, pour un échantillon sonore, un spectre d'autant plus précis que sa durée est grande[1]. Mais plus un son dure, plus ses caractères ont de chances de changer, et plus son spectre représente une moyenne de ses caractéristiques.

Pour décrire convenablement un son réel par son spectre il faut donc un compromis entre la précision avec laquelle on connaît le moment où un événement sonore survient, qu'on appelle résolution temporelle, et le degré de détail avec lequel on connaît les fréquences qui sont présentes, appelée résolution fréquentielle[2].

Limités à l'origine par la difficulté de réaliser en électronique analogique des filtres, dont la théorie était d'ailleurs à ses débuts, les sonagraphes sont aujourd'hui intégrés dans des logiciels d'analyse du son. Les machines sont suffisamment puissantes pour laisser l'utilisateur déterminer le compromis entre résolution temporelle et résolution fréquentielle.

Échelles linéaires et échelles logarithmiques[modifier | modifier le code]

Les premiers sonagrammes présentaient les bandes de fréquences avec une échelle linéaire. On a aujourd'hui le choix entre l'échelle linéaire, qui correspond au calcul par transformation de Fourier, et l'échelle logarithmique, qui reflète mieux la perception humaine de la hauteur musicale des sons.

L'échelle des puissances était au début approximativement linéaire. Le noir correspondait à une valeur au delà d'un certain seuil, le blanc à la valeur minimale pour l'impression du papier. La perception de la puissance sonore est, elle, plus proche d'une échelle logarithmique, et le sonagramme donnait une image très contrastée, dont le niveau était assez difficile à régler, mais la forme était assez expressive. Les sonagraphes modernes offrent la possibilité de régler la couleur sur une échelle quelconque par une table de correspondance.

Histoire[modifier | modifier le code]

Issu de recherches sur la parole, le sonagraphe fut créé en 1941 dans les laboratoires de la compagnie de téléphone Bell (Bell Laboratories) par une équipe dirigée par Ralph K. Potter. Classé secret pendant la guerre, le spectromètre sonore ((en) Sound spectrometer) fit l'objet de publications dès novembre 1945[3].

L'instrument établissait un sonagramme d'un son d'environ 1,5 s, enregistré et rejoué plusieurs dizaines de fois à travers un filtre variable, qui permettait d'enregistrer l'intensité de 176 étroites plages de fréquences de bande passante 45 Hz en mode « étroit », ou 26 bandes de 300 Hz en mode « large », espacées également de 80 à 8 000 Hz, sur un cylindre couvert de papier sensible[4]. L'établissement du spectre complet prenait quelques minutes.

Dans les années 1960, Lawrence Kersta, devenu expert en analyse de sonagrammes pour l'identification judiciaire des voix[5], fut un des promoteurs de l'instrument pour cet usage. Ce débouché relança l'amélioration et la diffusion de l'instrument.

Importance pour la recherche[modifier | modifier le code]

Le sonagraphe fut l'instrument le plus important pour appréhender la visualition de la décomposition du spectre sonore.

Seul le sonagraphe, appareil de représentation graphique de la totalité des dimensions du phénomène sonore (temps - fréquence - amplitude) permettait de suivre un spectre évolutif, c'est-à-dire dont l'intensité de chaque partiel varie dans le temps.

Cet instrument de transcription visuelle de la « réalité » sonore a donc fourni les éléments d’une expérimentation acoustique plus aguerrie à la prise en compte de la dimension temporelle[6].

Voir aussi[modifier | modifier le code]

Articles connexes[modifier | modifier le code]

Liens externes[modifier | modifier le code]

Bibliographie[modifier | modifier le code]

  • Bernard Caillaud et Mireille Leriche, « Analyse sonagraphique et Aspects de la Phonétique appliquée », Revue de l'EPI,‎ mars 1999 (lire en ligne)
langue anglaise
  • (en) W. Koenig, H. K. Dunn et L. Y. Lacy, « The Sound Spectrograph », J. Acoust. Soc. Am., vol. 18, no 19,‎ 1946 (lire en ligne).

Notes et références[modifier | modifier le code]

  1. (en) Dennis Gabor, « Theory of communication : Part 1: The analysis of information », Journal of the Institute of Electrical Engineering, London, vol. 93-3, no 26,‎ 1946, p. 429-457 (lire en ligne)
  2. Caillaud et Leriche 1999, p. 59.
  3. IEEE : Liste d'inventions ; R.K. Potter, "Visible patterns of sound", Science, 9 nov. 1945 ; Koenig, Dunn et Lacy 1946; Potter, Kopp and Green, Visible Speech, 1947, 2.e édition corrigée 1966.
  4. Musée Albert Michotte, loc. cit.
  5. Possibilité contestée devant les tribunaux : (en) Richard H. Bolt, Franklin S. Cooper, Edward E. Jr David, Peter B. Denes, James M. Pickett et Kenneth N. Stevens, « Speaker identification by speech spectrograms: A scientists' view of its reliability for legal purposes », Journal of the Acoustical Society of America, vol. 47,‎ février 1970, p. 597-612 (lire en ligne) présente une évaluation globalement négative par un comité d'experts.
  6. Par exemple, Émile Leipp et Abraham A. Moles, « L’emploi du sonagraphe dans la détermination de la qualité des instruments a cordes », Annales des Télécommunications, vol. 14, no 5-6,‎ Mai/Juin 1959, p. 135-142 (lire en ligne) ; Văn Khê Tran, « L'utilisation du sonographe dans l'étude du rythme », Revue de Musicologie, Paris, Société Française de Musicologie, t. 54, no 2,‎ 1968, p. 222-232 (lire en ligne).