Qu’est-ce que le son ?

Son : nom masculin « Sensation auditive créée par les perturbations d’un milieu matériel élastique ( spécialement l’air ) … » Le Grand Robert de la langue française, 2e édition, 2001.

Le son est une vibration mécanique transmise par une matière solide, liquide ou gazeuse, bref le son voyage partout sauf dans l’espace ( le vide ). L’onde sonore consiste en une succession de compressions et d’expansions de la matière ( principalement l’air ). Le son est donc un phénomène mécanique vibratoire et ondulatoire. On mesure le son par son amplitude et sa fréquence. L’amplitude est la puissance de l’onde alors que la fréquence est son taux de répétition par unité de temps.

Qu'est-ce qu'une onde sonore de base ?

On parle d’une onde sinusoïdale, c’est-à-dire la représentation du sinus d’un angle de 0 à 360 degrés sur un graphique cartésien.

Qu’est-ce que la fréquence ?

La fréquence d’un son est le nombre de cycles par seconde ( exprimé en Hertz ou Hz ). Une oreille humaine entend en principe de 20 Hz à 20 kHz ( 20 000 Hz ), la limite supérieure se réduisant avec l’âge. Ainsi, un bébé entendra des sons extrêmement aigus jusqu’à 20 kHz et même au-delà, alors qu’un adulte dans la soixantaine voit la limite supérieure de sa gamme audible ramenée entre 5 et 10 kHz. La période d’une onde s’exprime en secondes, soit l’inverse de la fréquence. Par exemple, la période d’une onde à 1000 Hz sera de 1 milliseconde ( 0.001 seconde )

Qu’est-ce que milli, micro, méga, giga … ?

Préfixes des nombres du Système International d’unités

1024 yotta Y 1 000 000 000 000 000 000 000 000
1021 zetta Z 1 000 000 000 000 000 000 000
1018 exa E 1 000 000 000 000 000 000
1015 peta P 1 000 000 000 000 000
1012 tera T 1 000 000 000 000
109 giga G 1 000 000 000
106 mega M 1 000 000
103 kilo k 1 000
102 hecto h 100
101 deca da 10
10-1 deci d 0.1
10-2 centi c 0.01
10-3 milli m 0.001
10-6 micro µ 0.000 001
10-9 nano n 0.000 000 001
10-12 pico p 0.000 000 000 001
10-15 femto f 0.000 000 000 000 001
10-18 atto a 0.000 000 000 000 000 001
10-21 zepto z 0.000 000 000 000 000 000 001
10-24 yocto y 0.000 000 000 000 000 000 000 001

Que sont les basses, moyennes et hautes fréquences sonores ?

On parlera habituellement de basses fréquences pour les fréquences de moins de 400 Hz, de moyennes fréquences pour celles de 400 Hz à 3.5 kHz et de hautes fréquences au-delà de 3.5 kHz. Une fréquence très souvent citée en musique est celle de la note « LA concert », soit le LA de la cinquième octave audible à 440 Hz.

Qu’est-ce qu’une onde pure ?

La musique est faite de sons et on a rarement affaire à une onde dite pure, qui est une sinusoïde parfaite.

Que sont les harmoniques ?

Ainsi, un son comporte habituellement des harmoniques, qui sont des multiples de la fréquence principale, dite fondamentale. La seconde harmonique sera au double de la fréquence de la fondamentale, la troisième au triple, et ainsi de suite.

Qu’est-ce que le timbre d’un son ?

Une note jouée sur un instrument de musique a un timbre, qui est l’ensemble formé par la note fondamentale, ses harmoniques et les autres sons produit par l’instrument à cette note.

Qu’est-ce que la longueur d’onde ?

La longueur d’une onde est sa vélocité divisée par sa fréquence. Comme le son voyage à différentes vélocités selon la matière, la longueur varie d’autant. La longueur d’onde est un paramètre sensible pour déterminer le comportement du son dans divers milieux et notamment dans la conception des haut-parleurs. Nous y reviendrons.

Qu’est-ce que l’amplitude ?

Chez l’humain, l’amplitude acoustique la plus faible perceptible est d’environ 0.000000000001 Watt par mètre carré. L’amplitude suffisamment élevée pour provoquer la douleur aux oreilles est de 100 Watts par mètre carré. On obtient donc une gamme d’amplitudes qui s’étend sur 14 colonnes décimales. Pas très pratique, me direz-vous …

Qu’est-ce que le décibel ?

Les laboratoires Bell ont choisi, il y a longtemps, de mesurer le son par un logarithme. Un logarithme est l’exposant ( puissance de 10 ) d’un chiffre. Il sera positif pour les chiffres entiers et négatif pour les fractions. Par exemple, le chiffre 100 = 102 son logarithme est donc 2. Le chiffre 0.01 = 10-2, son logarithme est donc -2. Pour la mesure de l’intensité sonore par exemple, si le son mesuré est 1000 fois plus fort que le seuil de perception, on dira qu’il est 103 fois plus fort, soit 3 bels ou 30 décibels. On ne se sert couramment que du décibel, question pratique.

Quel genre de décibels ?

Le décibel est un rapport de puissance, qu’elle soit mécanique ou électrique. Ce n’est qu’un chiffre. Pour l’utiliser comme unité de mesure, on aura une référence sur une échelle en décibels à son point zéro, qui correspond à 1 en chiffres absolus. Ainsi, pour l’échelle de l’intensité sonore en dB SPL, le point 0 correspond à 1 X 10-12 Watts par mètre carré. Comme une conversation normale mesure environ 60 dB SPL à un mètre, on peut en déduire 1 X 10-6 Watts par mètre carré de puissance sonore. Ne vous inquiétez pas, on ne se sert ( presque ) jamais des Watts par mètre carré dans le domaine du son.

Qu’est-ce que le dB SPL ?

Eh bien, on exprime un rapport ( gain ou atténuation, par exemple ) en décibels tout court, et une mesure en décibels référencés sur une échelle. 0 dB SPL correspond au seuil de 1 X 10-12 Watts par mètre carré mentionné ci-haut, qui correspond au minimum perceptible par une paire d’oreilles moyennes en bon état. Il arrive souvent que l’on exprime une intensité sonore en décibels sans mentionner le SPL ( Sound Pressure Level ), qui est sous-entendu. Il existe par ailleurs une pléthore d’échelles en décibels, nous y reviendrons.

Références

Le Grand Robert de la langue française, 2e édition, 2001
https://fr.wikipedia.org/wiki/Son_(physique) La partie de l’article traitant du son. La version anglaise est plus étoffée.
https://fr.wikipedia.org/wiki/Pr%C3%A9fixes_du_Syst%C3%A8me_international_d%27unit%C3%A9s
https://fr.wikipedia.org/wiki/D%C3%A9cibel
Illustration de l’onde sonore : Auteur

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