Théorème de Fourier
Fourier a démontré qu'un signal périodique de fréquence F pouvait être décomposé en une somme de sinusoïdes dont les fréquences respectives sont des multiples de la fréquence fondamentale F. On a ainsi :
F0 = F (composante fondamentale)
F1 = 2F0
F2 = 3F0
F3 = 4F0
etc.
F1, F2, F3, ... , Fn, sont les composantes harmoniques du signal, c'est-à-dire des multiples entiers de sa composante fondamentale.
Les formules de Fourrier permettent de calculer l'amplitude an et la phase de chaque harmonique :
On peut s'en servir pour engendrer des spectres d'amplitude ou des spectres de phase.
Toutefois l'oreille humaine ne peut pas distinguer des sons ayant des spectres d'amplitude identiques mais des spectres de phase différents. En fait, les altérations du spectre de phase contribuent - dans l'audition bi-aurale - à déterminer la direction de la source sonore et à établir la sensation de stéréophonie. Ceci dit, l'étude des variations de phase ne présente plus aucun intérêt pour la phonétique acoustique.
Il peut théoriquement exister une infinité d'harmoniques, mais l'énergie des signaux réels est limitée, ce qui rend négligeable l'amplitude des harmoniques de haut rang. Cette règle générale n'implique pas forcément que l'harmonique an+1 sera plus faible que l'harmonique an.