L’expérience porte sur des sons simples donc sinusoïdaux. Sur une fréquence donnée et physiquement constante, par exemple 5000 Hz on augmente l’intensité en la faisant varier par exemple de 40 à 90 dB. L’auditeur croit en toute bonne foi avoir entendu monter le son dans l’aigu. Et cela environ de 40 Savarts c’est-à-dire presque un ton (un ton « tempéré » = 50 Savarts) Il s’agit là en effet d’une variation virtuelle de la hauteur, qui ne relève que de la perception humaine et non pas d’un appareil de mesure. Pour des fréquences inférieures à 1000 Hz, c’est l’inverse. On va avoir l’impression que le son plonge dans le grave lorsqu’on augmente son intensité. ( Voir schéma 1) Cela se nomme l’effet Stevens.

Conséquences de l’effet Stevens

Une variation réelle de l’intensité sur les composantes du spectre entraîne une variation subjective du timbre.

Dans le cas d’un signal complexe donc pour la majorité des sons qui nous entourent, lors d’une variation progressive de l’intensité d’un son, chaque composante va vivre individuellement son propre effet Stevens. On peut alors imaginer comment notre oreille peut percevoir de manière « décalées » les composantes du spectre lors par exemple d’un crescendo à la trompette. Peut-on encore parler de spectre harmonique si certaines fréquences un peu taquines se mettent à nous faire croire qu’elles sont un peu plus hautes ou plus basses que la réalité ? Il y a donc bien au niveau de notre oreille, une sensation d’évolution timbrale lorsque l’intensité augmente.

Il est facile d’en déduire que tout signal complexe assujetti à une variation d’intensité va voir la perception de son spectre donc de son timbre altéré.