Nous passons rarement du temps à penser aux harmoniques lorsque nous produisons, mais de la même manière que nous n'existons que parce que nos cellules existent, la musique telle que nous la connaissons et l'aimons n'existe que grâce aux harmoniques. Comprendre les harmoniques peut être extrêmement bénéfique pour un musicien, un producteur, un ingénieur de mixage ou de mastering. Aujourd'hui, nous allons donc explorer les tenants et les aboutissants de ces micro-éléments sonores et la manière dont vous pouvez utiliser ces connaissances pour devenir un meilleur créateur de musique.

Les bases des fréquences harmoniques

Les harmoniques sont des ondes sonores dont les fréquences sont des multiples entiers de la fréquence fondamentale d'un signal. On peut également les considérer comme le rapport de fréquence d'un tel signal.

Pour comprendre comment cela fonctionne, examinons une onde sinusoïdale de base.

L'onde sinusoïdale est l'onde sonore la plus fondamentale que nous ayons, car elle ne contient de l'énergie sonore qu'à une seule fréquence. Par exemple, si nous jouons une onde sinusoïdale à C3 et que vous observez la note à l'aide d'un analyseur de spectre de fréquences, vous ne verrez que le mouvement concentré à C3.

Cependant, si nous prenions la même fréquence fondamentale de C3 et utilisions une onde carrée à la place, nous obtiendrions également des fréquences supérieures à la fréquence fondamentale. Les fréquences supérieures, qui deviendraient de plus en plus douces au fur et à mesure qu'elles s'élèveraient, seraient appelées fréquences harmoniques.

Ce sont ces éléments qui font qu'une onde carrée sonne comme une onde carrée. Au-delà des ondes carrées, tous les sons connus de l'homme (à l'exception des ondes sinusoïdales, bien sûr) ont des fréquences harmoniques dans une certaine mesure, bien que certaines soient beaucoup plus complexes que d'autres.

L'important est de savoir comment ces fréquences harmoniques sont disposées par rapport à la fréquence fondamentale.

Arrangement des fréquences harmoniques

Disons que nous avons une onde carrée de base à A4, qui est de 440 Hz.

La deuxième harmonique de la série harmonique qui la précède se situerait une octave plus haut, à A5 ou 880 Hz. La troisième harmonique serait trois fois cette fréquence fondamentale, soit E6 ou 1320 Hz, et la quatrième harmonique serait quatre fois la fréquence fondamentale, soit A6 ou 1760 Hz.

Cela se poursuivait encore et encore jusqu'à ce que les fréquences ne soient plus audibles pour nous.

Chaque son de chaque instrument produit ces harmoniques, et vous entendrez souvent les musiciens les qualifier d'harmoniques, terme interchangeable pour désigner les fréquences harmoniques.

Supposons, par exemple, qu'un guitariste acoustique pince la corde de mi grave. Non seulement nous entendrions cette corde vibrante à sa fréquence la plus basse ou hauteur fondamentale, mais nous entendrions également les fractions d'harmoniques au-dessus, de plus en plus douces au fur et à mesure qu'elles s'élèvent.

Harmoniques paires et impaires

Dans la série harmonique, nous avons des harmoniques qui sont classées comme paires ou impaires.

Les harmoniques impaires sont des multiples impairs de la fréquence fondamentale (3, 5, 7, 9, etc.). Elles ont tendance à sonner plus brillantes et plus excitées que les harmoniques paires, plus chaudes et plus douces, qui sont des multiples pairs de la fréquence fondamentale (2, 4, 6, 8, etc.).

Comme nous le verrons bientôt, les différents instruments ont des profils harmoniques distincts, qui leur confèrent des caractéristiques sonores uniques.

Harmoniques naturelles et artificielles

Les multiples entiers de la fréquence fondamentale dont nous venons de parler existent dans la nature. En fait, il s'agit d'une équation mathématique naturelle qui s'écrit f(n) = n x f, où "f" est la fréquence fondamentale et "n" les fréquences harmoniques.

Nous avons parlé de leur fonctionnement lorsqu'une corde de guitare est pincée, mais qu'en est-il des autres instruments naturels ?

Il en va de même pour les claviers. Lorsqu'un pianiste, par exemple, joue une fréquence fondamentale, les cordes et la résonance de l'instrument produisent des vibrations sympathiques qui créent des harmoniques. Un trompettiste, quant à lui, utilise son embouchure pour contrôler la série d'harmoniques au-dessus de la fréquence fondamentale.

La façon dont ces fréquences harmoniques sont agencées peut avoir un impact majeur sur le timbre global d'un instrument. C'est l'une des raisons pour lesquelles le son d'une trompette est si différent de celui d'un tuba, ou qu'une voix masculine grave est si différente d'une voix féminine aiguë.

Cependant, nous pouvons également générer des harmoniques électroniquement ou artificiellement en manipulant des formes d'onde.

Sur la plupart des synthétiseurs, vous trouverez des générateurs de formes d'ondes, qui vous permettent de régler le nombre et le type d'harmoniques au-dessus d'une onde sinusoïdale. Voici quelques-unes des principales formes d'onde que vous trouverez sur la plupart des synthétiseurs :

• Onde sin usoïdale - Comme nous l'avons dit précédemment, les ondes sinusoïdales produisent le son le plus propre et le plus clair, car elles n'ont pas d'harmoniques au-dessus d'elles. Les gens associent le plus souvent l'onde sinusoïdale au son pur. Ce son n'existe pas dans la nature.
• Onde carrée - Les ondes carrées, connues pour leurs timbres brillants et riches en harmoniques, sont composées d'une fréquence fondamentale et d'harmoniques impaires. Ces ondes sont très populaires dans la musique électronique. Les synthés arpégés au début du thème d'introduction de Stranger Things sont un excellent exemple d'ondes carrées en action.
• Onde en dents de scie - Les ondes en dents de scie offrent encore plus de richesse harmonique que leurs homologues à ondes carrées, en utilisant des harmoniques paires et impaires. Elles ont un timbre brillant et bourdonnant, ce qui les rend excellentes pour les leads. Le lead de "Strobe" de Deadmau5 est un excellent exemple d'onde en dents de scie dans l'EDM.
• Onde triangulaire - Les ondes triangulaires sont un peu plus douces que les ondes carrées et en dents de scie, et bien qu'elles n'utilisent que des harmoniques impaires, elles sonnent différemment en raison de leur distribution d'amplitude unique. Je suis un grand fan des ondes triangulaires dans la musique chillwave, car elles ont un son doux et nostalgique. Regardez les synthés dans "Feel It All Around" de Washed Out.

Pourquoi nous utilisons les harmoniques dans la production, le mixage et le mastering de la musique

Sans harmoniques, notre musique manquerait de complexité tonale. C'est pourquoi les producteurs et les ingénieurs utilisent souvent les harmoniques pour ajouter de la profondeur à leur musique. Elles nous permettent non seulement de distinguer les instruments les uns des autres dans les mixages, mais elles peuvent également nous donner une énergie auditive plus expressive et une expérience d'écoute tridimensionnelle.

Sans lumière, il n'y a pas d'obscurité.

Nous pouvons utiliser cette même idée en musique pour créer des contrastes. Par exemple, on peut utiliser un instrument dont les harmoniques sont plus brillantes et plus excitées pour créer un contraste avec un instrument dont les harmoniques sont plus chaudes et plus sombres. La question est toutefois de savoir comment mettre en pratique nos connaissances sur les harmoniques.

Utiliser la série harmonique pour rendre votre musique plus intéressante

Si vous avez passé un peu de temps à lire des articles sur le mixage et la production musicale en ligne, vous avez probablement entendu parler de la saturation.

La saturation est essentiellement une distorsion harmonique contrôlée. Les producteurs et les ingénieurs utilisent souvent des outils tels que des magnétophones, des amplificateurs à lampes ou des plugins de distorsion pour ajouter plus de caractère harmonique à leurs pistes.

Par exemple, disons que j'ai une guitare basse DI propre, mais qu'elle sonne un peu sans vie et ennuyeuse dans le contexte d'un morceau de rock. Je pourrais choisir de la faire passer par un plugin de distorsion pour l'aider à se démarquer dans le mixage au milieu d'un mur de batteries percutantes et de guitares distordues.

Dans la plupart des cas, je procède en parallèle en faisant une copie de la guitare basse, en passant la copie en haute fréquence à environ 150-200 Hz pour garder les basses fréquences propres, en déformant cette copie avec un plugin de saturation et en la mélangeant avec le son original de la guitare basse.

Il en va de même pour une 808. Si elle sonnait un peu terne dans un mix, j'utiliserais un plugin de saturation pour ajouter de la complexité aux harmoniques supérieures, ce qui aiderait la 808 dans son ensemble à se démarquer.

Il s'agit d'un processus différent de l'égalisation, qui ne permet que de couper et d'amplifier les harmoniques déjà présentes, au lieu d'en créer de nouvelles. Examinons quelques-uns des outils les plus populaires utilisés pour manipuler les harmoniques dans nos mixages.

Outils populaires pour la manipulation des harmoniques

QE

L'égaliseur est l'un des outils de mixage les plus fondamentaux de votre arsenal, car il vous permet de manipuler l'équilibre des fréquences d'un signal audio ou d'un groupe de signaux audio. Grâce à l'égaliseur, vous pouvez, par exemple, rendre une voix plus sombre, plus lumineuse, plus chaude ou plus présente, en augmentant ou en atténuant des bandes spécifiques du spectre de fréquences afin de modifier l'amplitude des harmoniques présentes.

Dans la musique pop, vous pouvez choisir d'accentuer les harmoniques supérieures d'une voix avec une étagère haute et d'atténuer les harmoniques inférieures avec une coupure basse.

Comme je l'ai déjà mentionné, les harmoniques donnent de la profondeur à la musique que nous produisons. Toutefois, lorsque trop d'harmoniques dans la même partie du spectre de fréquences se chevauchent à partir de différents instruments dans un mixage, nous perdons en clarté. L'égaliseur est l'un des meilleurs outils pour équilibrer les relations de fréquence entre plusieurs signaux afin de rendre nos mixages plus clairs.

Compression

Nous ne pensons pas souvent aux compresseurs comme à des outils harmoniques, car ils existent principalement pour contrôler la gamme dynamique. Cependant, la compression peut avoir un impact considérable sur la fréquence fondamentale d'un signal et sur ses harmoniques.

Par exemple, si vous utilisez la compression sur un signal de guitare basse soutenu, vous faites ressortir les harmoniques les plus calmes sur les passages les plus doux, alors qu'elles seraient autrement dans un état de décroissance.

Saturation

La saturation est de loin le moyen le plus courant pour les ingénieurs de manipuler le contenu harmonique dans les mixages, car elle peut être utilisée pour ajouter des harmoniques à un signal.

Par exemple, vous pouvez utiliser un plugin de saturation de bande pour ajouter de la couleur et de la chaleur à un signal audio et lui donner les harmoniques riches souvent associées au "son analogique". D'un autre côté, vous pouvez faire passer une guitare par une pédale fuzz, qui introduira un mélange d'harmoniques paires et impaires associées à un écrêteur de forme d'onde pour lui donner un son plus brillant et plus tranchant.

5 façons d'utiliser les harmoniques dans vos mixages

Prenons ce que nous savons maintenant sur les harmoniques et examinons quelques façons d'utiliser leur puissance dans vos mixages.

1. Ajouter de la chaleur analogique aux mixages numériques

Ce premier exemple est assez général, mais il peut s'avérer extrêmement utile lorsque nous avons affaire à des mélanges au son stérile qui ont besoin d'un peu plus de caractère.

Lorsque je pense aux mots "chaleur" et "distorsion harmonique", je pense à la saturation de la bande ou de la lampe.

Je vous recommande vivement de mettre la main sur des plugins de saturation à bande ou à lampe pour ajouter une distorsion harmonique subtile à vos mixages et leur donner un son plus analogique. La saturation de bande est un peu plus subtile que la saturation de tube, parfaite pour ajouter une sensation de chaleur aux pistes individuelles, comme les voix ou les synthés, ou pour coller des groupes de pistes, comme les batteries ou les mixages complets.

La saturation à lampe est généralement utilisée pour obtenir un son de saturation plus dur, parfait pour les guitares ou les voix, car elle peut ajouter plus d'"épaisseur" aux médiums.

Mes plugins de saturation de bande préférés :

• Vagues J37
• Machine à bande virtuelle Slate
• UAD Ampex ATR-102

Mes plugins de saturation de tubes préférés :

• PSP VintageWarmer 2
• UAD Thermionic Culture Vulture
• Softube Tube-Tech CL 1B

2. Rendre la voix plus présente

Avec le bon style de saturation, vous pouvez faire ressortir les voix dans les mixages.

Bien que vous puissiez certainement faire passer une voix par un plugin de distorsion de base, tel que le SansAmp PSA-1 sur Pro Tools, et vous en contenter, la plupart du temps, vous voudrez obtenir le son de la distorsion harmonique sans qu'elle soit distordue. C'est là qu'il peut être utile de mélanger le son de la voix distordue en parallèle avec celui de la voix claire.

L'un de mes plugins préférés pour ce faire est le Soundtoys Decapitator. Je l'utilise souvent pour composer une distorsion relativement lourde sur ma piste vocale à l'aide du gros bouton Drive, utiliser le bouton tone, les filtres et les styles de saturation en bas pour ajuster le timbre général de la saturation, puis la réduire à l'aide du bouton mix jusqu'à ce que j'obtienne l'équilibre parfait entre clarté et saturation dans ma piste vocale.

D'un autre côté, si vous souhaitez obtenir une voix très brillante, utilisez un plugin de saturation qui se concentre sur les harmoniques supérieures au lieu d'augmenter un niveau élevé sur un égaliseur.

L'un de mes plugins préférés est l'Aphex Vintage Exciter de Waves.

CONSEIL : Je recommande d'insérer un dé-esseur avant d'utiliser un plugin de saturation comme celui-ci afin que le plugin de saturation puisse vous donner un son équilibré et présent sans accentuer la sibilance.

3. Gestion du matériel transitoire

De temps en temps, je me retrouve à travailler avec des signaux audio qui ont trop de détails transitoires. Si les batteries sont souvent les principales coupables, il peut s'agir de n'importe quoi, d'une guitare acoustique qui sonne trop fort ou d'un piano qui a trop d'attaque à l'avant.

Alors qu'il est généralement possible d'émousser les transitoires à l'aide de la compression ou de la mise en forme des transitoires, la saturation peut offrir un merveilleux équilibre entre la préservation et l'adoucissement des transitoires, ce qui peut être très agréable dans un mixage.

Supposons que vous ayez une caisse claire qui sonne trop fort dans votre mixage. Vous pouvez appliquer une subtile saturation à votre signal (la saturation de bande est souvent mon choix dans ce cas), en augmentant le niveau de la caisse claire dans le plugin pour adoucir le matériau transitoire.

La raison pour laquelle cela fonctionne est que la saturation introduit un type unique de compression. Elle implique souvent une forme d'écrêtage doux, où le signal audio entrant dans le saturateur est doucement limité, écrêtant les crêtes de la forme d'onde du signal et fournissant des caractéristiques de compression.

4. Supprimer la dureté

La saturation est l'un des meilleurs outils pour supprimer la dureté d'un signal sans compromettre sa présence générale.

Par exemple, supposons que vous ayez enregistré une batterie dans une pièce mal traitée ou avec des micros plafonniers bon marché. Dans les deux cas, vous risquez d'obtenir des cymbales au son très dur. Même la plus petite quantité de saturation peut aider à supprimer la dureté de vos cymbales en atténuant le haut du spectre tout en conservant sa clarté croustillante.

Il en va de même pour les voix, les caisses claires, les guitares électriques ou tout autre élément de votre mixage dont le son n'est pas agréable à l'oreille.

5. Coller un mélange

Enfin, vous pouvez utiliser les harmoniques pour coller l'ensemble de votre mixage et le rendre plus cohérent. Il s'agit souvent d'une approche très subtile, car vous ne voulez pas ajouter de la distorsion ou enlever du punch à votre mixage en émoussant trop fortement les transitoires.

J'utilise souvent la saturation de bande sur le bus de mixage, en la réglant légèrement pour atténuer la dureté générale du mixage et lui donner une coloration naturelle et musicale. Un peu de saturation peut faire beaucoup. Je recommande d'appliquer la saturation de bande à votre bus de mixage et d'écouter comment votre piste réagit au point le plus fort de la chanson pour vous assurer que vous n'introduisez pas de distorsion.

Tirer parti du monde naturel

Les harmoniques ont existé dans la nature bien avant que nous ne concevions des instruments et des technologies pour les contrôler et les manipuler. C'est l'une des raisons pour lesquelles la musique a une résonance si viscérale chez les êtres humains.

Bien entendu, même si elles sont universelles, les façons dont nous utilisons les harmoniques en musique ont changé de manière assez radicale au fil du temps et entre les différentes cultures, et c'est l'une des raisons pour lesquelles nous disposons d'une diversité musicale aussi incroyable.

J'espère que cet article vous a permis de démystifier un tant soit peu les harmoniques, car trouver des moyens de les utiliser dans votre musique peut être extrêmement gratifiant, surtout si vous considérez le fait que vous utilisez un outil qui existe depuis la nuit des temps.