Le son produit par un instrument de musique est périodique mais pas sinusoïdal.
En , Joseph Fourier (FR) a montré que tout signal périodique de fréquence peut être décomposé en une somme de signaux périodique de fréquences multiples de , appelés harmoniques. L’analyse spectrale d’un son permet d’en obtenir le spectre en fréquences.
Le spectre en fréquences d’un son est la représentation graphique de l’amplitude de ses composantes sinusoïdales en fonction de la fréquence.
La fréquence la plus faible est celle du fondamental, c’est la fréquence du son. Les autres fréquences sont des multiples entiers du fondamental :
La hauteur et le timbre sont deux autres caractéristiques importantes d’un son musical. Plus la fréquence d’un son est faible, plus le son est grave (ou bas), plus la fréquence est grande, plus le son est aigu (ou haut) : c’est la hauteur du son. Deux sons de même hauteur ne sont pas perçus de la même manière, leur compositions spectrales sont différentes par la présence et les amplitudes relatives d'harmoniques : c’est le timbre du son.
L’analyse spectrale d’un son musical permet de caractériser :
la hauteur du son, liée à la fréquence du fondamental
le timbre du son, lié au nombre et à l’amplitude des harmoniques.