Le Chiffrage en Musique

J’ai déjà écrit un article sur le cycle des quintes qui me paraissait une théorie encore plus mathématiques et même si la musique est émotion avant tout elle obéit à des règles de calcul précis. La vocation pluridisciplinaire du site font que en plus de vous initier à la musique je vous fournis une compréhension scientifique de cet art.

Voilà un concept de la musique : le chiffrage de la partition. Pour faire une analogie on peut comparer cela à un autre concept mathématique de l’informatique le chiffrement d’un algorithme d’encodage des caractères en clair afin de sécuriser des transmissions.

Si les techniques informatiques sont plus complexes avec notamment l’échange de clés publics et privées, en musique ,rien ne vous empêche d’imaginer un code et un algorithme associé aux partitions de musique pour peu qu’on maîtrise les bases de cet art. Que l’on sache ce qu’est une mesure, un temps pour chaque note et chaque pause qui sont associées à une partition ainsi que son chiffrage.

1 Les temps et les notes

Une note en musique correspond à un temps qui lui est propre, chaque type de notes peut-être décomposée en d’autres notes équivalentes sur le plan du temps.

Subdivision temporelle des notes : j’ai décidé de vous photographier une image de mon livre car la forme d’arbre permet de mieux mémoriser. (Pensée en arborescence)

Je ne vous rappellerai jamais assez que la pédagogie livresque couplée au protocole de transfert hypertexte (hyperliens) sont complémentaires.

Une ronde n’a pas de hampe, elle est blanche et est la plus longue des notes, elle mesure 4 temps. Elle sert de métrique.

1 ronde équivaut à 2 blanches que l’on reconnaît par leur hampe de deux fois 2 temps .

2 Blanches équivalent à 4 noirs de quatre fois 1 temps.

4 noirs équivalent à 8 croches d’ 1/2 temps

8 croches équivalent à 16 doubles croches d’1/4 de temps.

On peut résumer la subdivision des notes par


4(1) = 2+2(2) =1+1+1+1(4)=0,5+0,5+0,5+0,5+0,5+0 ,5+0,5+0,5+0,5(8)+0,25+0,25+0,25+0,25+0,25+0,25+0,25+0,25+0,25+0,25+0,25+0,25+0,25+0,25+0,25+0,25(16)


Plus simplement on peut exprimer ces unités de temps en fraction 4/1, 2/1, 1/1, 1/2, 1/4.

2/ La pause

En musique tout est question de respiration pour l’harmonie, une suite ininterrompue de notes sans pause pourrait virer rapidement à la cacophonie pour un instrument mais également dans les symphonies lorsque plusieurs instruments à cordes(frappées, pincées ou frottées), à vent(Bois, cuivres) ou encore des percussions jouent ensemble. Ainsi on retrouve la même temporalité pour les pauses mais avec des formes symboliques différentes :

Une pause est un rectangle dirigé vers le bas, il équivaut au temps d’une ronde soit 4 temps. La pause équivaut à deux demi-pause de 2 temps comme une blanche.

Deux demi-pause équivalent à 4 soupirs (en forme de 3) de 1 temps comme une noire.

Quatre soupirs équivalent à 8 demi-soupirs de 0,5 temps chacun comme une croche. 8 demi soupirs équivalent à 16 quarts de soupirs de 0,25 temps chacun en forme de 7.

On peut résumer la subdivision des pauses comme pour les notes et même penser que chaque pause à son pendant pour une note.

4(1) = 2+2(2) =1+1+1+1(4)=0,5+0,5+0,5+0,5+0,5+0 ,5+0,5+0,5+0,5(8)+0,25+0,25+0,25+0,25+0,25+0,25+0,25+0,25+0,25+0,25+0,25+0,25+0,25+0,25+0,25+0,25(16)

Plus simplement on peut exprimer ces unités de temps en fraction 4/1, 2/1, 1/1, 1/2, 1/4.

3/ Le point

Cette notation du temps est précise certes mais pas assez complète, vous avez remarqué que tous ces temps sont des multiples de deux ainsi on va chercher par ailleurs à compléter ces notations temporelles qui servent à façonner la rythmique par des multiples de 3. Pourquoi ? Parce que la musique peut-être abordé selon deux types de rythmiques, le binaire(2) et le ternaire (3);

Un point rajoute à la note la moitié du temps qu’elle vaut, ainsi une ronde pointée vaudra 4+2 = 6 soit 3 blanches.

1 blanche pointée va valoir 2+1 soit 3 noires,

Une noire pointé vaudra 1+0,5 soit 3 croches.

Une croche pointée vaudra 0,5 +0,25 = 0,75

Une double croche pointée vaudra 0,25 + 0,125 = 0,375 temps soit 3 triples croches de 0,125 temps chacune

Pour récapituler nous avons 6 + 3 + 1,5 + 0,75 + 0,375 :

Une fois que l’on connaît toutes ces unités de temps et tous ces symboles nous pouvons nous attaquer à un concept mathématique de la partition qui va définir le rythme de jeu j’ai nommé le chiffrage :


4/ Le chiffrage


Le chiffrage est représenté sous la forme d’une fraction juste après la clé de la portée. Une fraction ? Mais on fait de la musique pas des maths !? Et bien dans un sens vous avez raison le résultat de cette fraction n’est pas un produit mathématique, mais un produit rythmique, ces chiffres doivent être pris de manière indépendante contrairement aux mathématiques traditionnelles.

Cependant on peut toujours parler de numérateur et dénominateur mais pas de quotient.

Le numérateur va définir le nombre de temps total que compte une mesure et le dénominateur va définir l’unité de temps qui va permettre de remplir cette mesure.


4.1 Les mesures bi(2)naires

Qu’est ce qu’une mesure ? :

Une mesure est la division d’une phrase musicale en plusieurs parties toutes séparées par la barre de mesure.

Le chiffrage se trouve noté juste après la clé ici 4/4.

Chiffrages

Comment peut on rapidement repérer que c’est une mesure binaire ?

Une mesure dont le numérateur est 2 3 ou 4 sera toujours binaire.

Le dénominateur en musique est toujours un multiple de 2 soit 2, 4, 8, 16 que l’on soit en mesure binaire ou ternaire

Ce dénominateur qui représente l’unité de temps est basé sur une valeur de note calculée d’après la ronde qui vaut 4 temps.

En quelque sorte la ronde étant la note qui dure le plus de temps est notre métrique de référence.

Un chiffrage en 2/2 indiquera que la mesure dure deux temps et que l’unité de temps est la blanche car 4/2 = 2. Ainsi une blanche suffira à remplir cette mesure ou deux noires.

Un chiffrage en 3/4 indiquera que la mesure dure 3 temps et que l’unité de temps est la ronde divisé par quatre soit 4/4 donc la noire. Ainsi Trois noires ou deux noires pointées suffiront à remplir la mesure.

Un chiffrage en 4/8 indique 4 temps dans le mesure au temps de la croche 4/8 = 0,5. Ainsi il faudra 8 croches pour remplir une mesure ou 4 noires ou 2 blanches ou encore 16 doubles croches.


Dernier exemple pour voir si vous avez compris mais il me faut vous avertir : une mesure binaire avec un dénominateur
16 signifierait que la note qui vaut un temps est une
double-croche. Bien que théoriquement possible, cela est extrêmement rare dans la notation classique standard, car les temps seraient excessivement courts et rapides à lire.


Une mesure de 4 temps dont l’unité de temps est la double croche puisque 4/16 = 0,25. Concrètement il faut 16 doubles croches ou 4 noirs pour une mesure binaire en 4/16.

Conclusion :

Vous avez compris ? Concrètement si vous connaissez votre table de 2 et le temps de chaque unité de temps autrement dit une note, vous n’aurez aucun mal à compter en mesure binaire. Ce sont des mesures simples qui sont les plus répandus dans les formes musicales traditionnelles.


4.2 Les mesures ter(3)naires

Voilà que cela se complique un petit peu, avez vous déjà entendu un son un petit peu jazzy qui donne l’impression d’un rythme endiablé rempli de virtuosité ou d’improvisation ? Le rythme est ainsi subdivisé en trois temps d’où l’intérêt du point qui prolonge la note évoqué plus haut.

On les appelle aussi mesures composées : dans une mesure ternaire le numérateur et le dénominateur changent de fonction et de mode d’emploi :

En effet il faut diviser le numérateur par 3 sauf 3 pour connaître le nombre de temps de la mesure.

Le dénominateur n’indique pas l’unité de temps mais le 1/3 (tiers) de temps il faudra ainsi faire le même calcul que pour une mesure binaire mais multiplié l’unité de temps par 3 pour faire une équivalence.

Qu’est ce que vous remarquez tout de suite ? Les notes sont pointées. Cherchons à mieux comprendre :

Le numérateur est un multiple de 3 sauf 3 : 6, 9, 12. Si l’on divise 6 par 3 on obtiendra 2 temps pour chaque mesure. 6/3 = 2 temps. 9 / 3 = 3 temps. 12 / 3 = 4 temps.

Vous me direz c’est assez trivial pour l’instant. Attendez avec le dénominateur cela se complique :

Prenons quelques exemples :

On sait que chaque mesure sera remplie avec deux temps 6/3, un 2 au dénominateur vaut 1/2 de la ronde soit 2 temps soit une blanche qu’on va multiplier par 3 pour obtenir une ronde pointée 4+2 = 6 qui représentera l’unité de temps.

Pourquoi une ronde pointée ?


Pas très instinctif ? En fait pour remplir une mesure 6/2 en ternaire il vous faudra 2 fois 6 temps donc deux rondes pointées.



Autre exemple avec 9/8 : Le numérateur est 9 divisé par 3 donc la mesure vaut 3 temps.

8 au dénominateur indique une croche puisque 1/8ème de la ronde est une croche qu’on va multiplier par 3 pour obtenir une noire pointée 0,5+0,5+0,5 = 1,5. L’unité de temps est la noire pointée. Donc il vous faudra trois noires pointées pour remplir la mesure 9/8 puisqu’elle fait 3 temps.

Dernier exemple et non des moindres, la ronde divisée par 16 soit 4/16 donne 0,25 soit la double croche : 0,25 qu’on va multiplier par 3 ce qui va donner une unité de temps de croche pointée soit 0,5+0,25 = 0,75

Ainsi pour remplir une mesure de quatre temps puisque 12/3 = 4 croches pointées ou deux noires et une double croche

J’espère que vous avez bien compris que 3 ou 4 temps ne valent pas toujours 3 ou 4 c’est plus complexe que cela surtout en ternaire.


Pour terminer je vous ai sorti un petit tableau synthétique qui classe les formes musicales selon qu’elles sont ternaires ou binaires 

Le Cycle des Quintes

La musique a une place chère dans mon cœur. C’est un art majeur qui a un rôle très important à jouer dans notre société. C’est aussi un langage universel et une science dérivée des mathématiques..

Un point sur mes sources :

A ce titre elle a toute sa place sur ce site pédagogique surtout quand on sait sa fonction cachée 😎.

1/ Introduction lexicale

Je souhaitais vous faire la présentation d’un théorème musical : le cycle des quintes inspiré par Pythagore. qui permet d’avoir une compréhension global d’une partie de la musique.

On va l’appréhender sur le plan musical mais aussi sur le plan scientifique en parlant de fréquences, d’armure, de fractions, de gammes, de tons mais surtout de son. Tonnerre de Brest 😂.

Le cycle des quintes est un outil qui permet d’organiser les gammes diatoniques (majeures et mineures) selon leurs relations harmoniques et leurs altérations. Il permet aussi de visualiser les 12 sons de la gamme chromatique, en les reliant par quintes justes.

Une gamme est une suite des notes d’un système musical donné (mode), comprises dans les limites d’une octave, séparées par des intervalles déterminés et disposées dans l’ordre des fréquences croissantes ou décroissantes.

2/La légende de Pythagore et le rapport de fréquence

Jusque là rien de très compliqué, c’est alors qu’il me faut vous parler de cette histoire : la légende raconte que Pythagore en passant devant une forge fut frappé des différents sons de marteau sur une enclume.

Il distinguait quatre sons bien distinctes, entre un marteau de masse 6, 8, 9, 12, lorsque le marteau 6 frappait et que suivait le marteau 12 les deux harmoniques étaient distante d’un octave.

On a un rapport de deux fréquences = 12/6 soit 2/1 = 2 ce qui donne une octave

Quand le marteau 6 frappait et que suivait le marteau 9 c’était une quinte rapport de fréquence de 9/6 ou 3/2 soit environ 1,5 ce qui donne une quinte

Quand le marteau 6 frappait et que suivait le marteau 8 c’était une quarte rapport de fréquence de 8/6 soit 4/3 environ 1,33 ce qui donne une quarte

Quand deux marteaux de même masse frappe on a le rapport de fréquence de 1/1 = Unisson

L’octave, la quinte, la quarte sont des intervalles dits justes et nous verrons pourquoi dans la 3ème partie de l’article.

Voici une échelle diatonique qui tente de réconcilier la gamme diatonique avec la gamme chromatique en comptant le nombre de sons possibles pour un Ton ou un demi-ton à tempérament égal.

Pour parler concrètement et à titre d’exemple  sur un instrument tel que le piano l’écart entre une touche blanche et une touche noire consécutive correspond à un demi-ton soit 1 seul son possible : soit la valeur 1 les notes altérés correspondent aux notes noires.

L’altération d’une note c’est à dire si elle porte un symbole comme dièse va augmenter la hauteur d’un demi-ton, le bémol va la baisser d’un demi-ton. Re b(en dessous Re) = Do #(Au-dessus Do)

L’écart entre deux notes consécutives correspondent à un ton entier c’est à dire à deux sons possibles soit la valeur 2 sauf entre Mi et Fa et entre Si et Do.

Une note ne peut pas être # et bémol à la fois mais un re# est un mi bémol.

3/ Etude des intervalles 

L’octave

Quand on passe au 13ème son on passe à l’octave supérieur.

Quand on joue deux sons dont la fréquence du second est le double de la première, par exemple :

  • 220 Hz → 440 Hz
  • 440 Hz → 880 Hz

le second son est perçu comme « le même » que le premier, mais plus aigu. Ce doublement de la fréquence correspond exactement à une octave.

Notre oreille interne et notre cerveau perçoivent les sons de façon logarithmique, pas linéaire. Cela veut dire que nous percevons une même distance musicale non pas quand les fréquences augmentent d’une même valeur, mais quand elles sont multipliées par un même facteur.

🧠 2. Perception humaine

  • Une multiplication par 2 = une octave
  • Une multiplication par 2×2 = 4 deux octaves
  • Une multiplication par 3/2 = une quinte (ex. 440 → 660 Hz)

Cette structure logarithmique (lien direct à mon article sur les logarithme) est à la base des gammes musicales.

3. Harmoniques et consonance

Quand un instrument joue une note (fondamentale), il produit aussi des harmoniques (fréquences multiples de la fondamentale) :

  • Si on joue un La à 220 Hz, ses harmoniques sont :
    220,440,660,880

Le deuxième harmonique (440 Hz) est le double de la fondamentale → c’est donc une octave au-dessus.

Cette relation simple (rapport 2:1) est très consonante pour l’oreille humaine : les deux sons se superposent presque parfaitement.

Je fait un petit aparté sur cette fréquence de 440Hz qui est un diapason : Le « la4 ou la du 4ème octave. Elle représente la fréquence sur laquelle tous les instruments s’accordent et a été adopté par l’organisation internationale de standardisation(ISO) à la suite du tempérament égal.

📏 4. Notation musicale

En musique occidentale :

  • Une octave est divisée en 12 demi-tons égaux (gamme tempérée)(12 sons possibles)
  • Chaque demi-ton correspond à une multiplication de fréquence par la racine 12e de 2 :

La Quinte

On retrouve le rapport 3/2 du légendaire Pythagore

  • C’est le deuxième rapport le plus simple après l’octave.
  • Il est présent naturellement dans les harmoniques d’un son.
  • Il est très consonant et stable pour l’oreille humaine.
  • Il joue un rôle fondamental dans les gammes, les accords, et l’harmonie tonale.

La Quarte

Conclusion

Le rapport 4/3 correspond à une quarte juste car :

  • Il représente une relation simple entre deux fréquences.
  • Il est consonant, bien qu’un peu plus tendu que la quinte.
  • Il est présent dans les harmoniques.
  • Il joue un rôle fondamental dans la construction des accords et des gammes
  • Il est complémentaire de la quinte dans la structure tonale. (Renversement)

4/ Le Cycle des Quintes

Avant d’apprendre à lire le cycle des quintes il convient de comprendre toutes les notations propres aux pays anglo-saxons, aux pays latins, et germanophones.

Avant d’attaquer la lecture circulaire du cycle des quintes je vous ai préparé comme si vous étiez des enfants un spectre ou un échantillon d’un cycle des quintes sur une ligne en partant de Do Majeur.

Cet échantillon compte 35 sons soit 7 x 5 quintes puisque une quinte = 7/12 sons dans l’octave. Il vous permet d’apprendre les correspondances entre les notes latines et anglo-saxonnes tout en comprenant qu’une quinte représente cinq degrés. Il vous permet par arithmétique de repérer les tons (2 sons) et demi-tons (1 son).

cycle échantilloné

Il y’a plusieurs termes qu’il convient d’expliciter pour comprendre le cycle des quintes :

Un petit point lexicologique s’impose :

enharmonie : les notes qui se superposent comme mi bémol ré# ou fa# sol bémol sont des notes enharmoniques. Ce sont deux notes qui obéissent à des procédés harmoniques et qui sont distantes d’un comma.

L’armure :

L’armure c’est la réunion à la clef de toutes les notes qui vont être altérées sur la portée. C’est la petite portée que vous voyez en dessous de la note avec les dièses et les bémols.

La tonalité :

Ensemble des caractères liés au choix d’une tonique déterminée (en vert sur le cycle des quintes latin) Elle peut-être majeure ou mineure. Rien n’empêche une tonalité d’être modulé dans un opus.

Tonique :

Première note d’une gamme. Elle donne son nom à cette gamme et au ton de cette gamme. Par exemple, on dit: la gamme et le ton d’ut (do), qui est la tonique.

Petit exemple :

Lorsque je parle de la Sonate au clair de Lune de Beethoven je parle de la sonate opus(lat. oeuvre) n°14 (est la référence dans le catalogue de l’auteur). C–Sharp.

Mathématico musicalement, Pythagore avait établi un cycle des quintes qui illustrait ses théories. Mais la précision de ses calculs était telle qu’elle n’est plus applicable de nos jours. Au bout de 12 quintes justes successives do-sol-re-la-mi-si-fa#-do#-sol#-ré#-la#-mi# : la dernière note est très légèrement plus haute que le do initial, alors que sur le piano les deux notes sont les mêmes. Même si la différence est vraiment minime, pour être précis, elle est de 531441/524288 soit

1,01364326477051.

Cette valeur dépend de la vibration du matériau qu’a utilisé Pythagore pour fonder ses calculs, il n’a pu calculer dans l’abstraction pure sans mesurer par son sens auditif comme l’illustre l’apologue du marteau du forgeron. Il est fort probable que les atomes du matériau qu’il a écouté pour effectuer ses calculs soient différents de ceux d’une corde frappée d’un piano.

Voilà je pense que vous pouvez vous entrainer à comprendre ces cycles avec une simple feuille de papier en écrivant do ré mi fa sol la si do plusieurs fois à la suite comme le chantait mon professeur de musique au collège..

1/2 ton = 1 son, 1 ton = 2 sons (2 fréquences). Vous pouvez vous aider d’une échelle chromatique ou d’un instrument comme un clavier virtuel ou réel (piano, synthé…).