Le son. Qu’est-ce que c’est ?

Topos générals préliminaires sur l'audio numérique.
  • Définissons ce qu'est le son.
  • Quelques éléments sur l'oreille et la perception du son.

    Page suivante Page precedante Sommaire des publications Page d'accueil du site VB-AUDIO Audio Mechanic and Sound Breeder
  • Langage : Anglais Langage : Francais

    Par définition, le son est ce que l’oreille perçoit de la vibration d’un corps. Généralement la vibration se propage dans l’air jusqu'à l’oreille, mais le son se propage aussi dans l’eau et même dans les corps solides. Vous pouvez faire un expérience amusante en tapant avec une petite cuillère sur un sous-marin. Ca fait «toc». Mais ce «toc» sera entendu par un de vos collègues préalablement placé dans un autre sous-marin (de préférence immergé celui-là, pour la force de la démonstration) à 2km...

    Le son est donc une vibration, une sorte d’onde (produite par un objet, guitare, piano, tambour, marteau...), qui se propage par et à travers des corps physiques (air, eau, métal, bois...). Cette ébranlement de la matière peut se caractériser par une variation de pression (se propageant de proche en proche) que l’on mesurerait dans une pièce avec un instrument de mesure adéquat (par exemple une oreille) placé en un point fixe par rapport à la source sonore. On parle alors de pression acoustique. Plus cette pression acoustique est forte et plus l’on entend le son fortement.

    fig 1

    fig 1 : les trois étapes de la propagation du son.


    Mettons l’accent sur le fait que c’est la vibration qui se propage, et avec elle les variations de pression. Le corps qui transporte l’onde ne se déplace pas, c’est l’onde de vibration qui se déplace. Au final, les molécules du corps physique restent à leur place. Elles oscillent, vibrent, autour d’une même position. C’est en oscillant de cette façon qu’elles rencontrent et bousculent les molécules voisines qui, de proche en proche, vont se mettre à osciller et transporter le son à leur tour, et ce jusqu'à l’oreille si l’excitation primitive des premières molécules (donnée par un tambour par exemple) était assez puissante pour faire vibrer les molécules jusque là. Jetez une pierre dans l’eau, vous verrez le phénomène de vos propres yeux.

    fig 2

    fig 2 : propagation du son atténuée.


    C’est parce que cette propagation se fait de proche en proche qu’elle n’a pas une vitesse très grande d’une part, et qu’elle s’atténue relativement vite, d’autre part (heureusement).Par conséquent la vitesse d’un son, appelée aussi «célérité», est fonction de certaines caractéristiques du corps qui le propage. Voici la formule donnant la vitesse du son dans un gaz pur :


    fig 3 : Vitesse d’un son dans un gaz

    fig 3
    V = vitesse en m/s
    t = température en °C
    a = coefficient de dilatation des gaz (a = 1/273)
    d = densité du gaz.
    Exemple de vitesse du son en fonction du milieu :
  • Air à 0°C 331 m/s.
  • Eau douce 1435 m/s.
  • Eau de mer 1512 m/s.
  • Acier 5000 m/s.

    Le son voit sa vitesse de propagation augmenter en même temps que la densité du corps qui le propage. Remarquons que la vitesse du son dans l’air est assez faible et pose des problèmes dans la sonorisation des grandes salles ou des grands espaces.

    Il n’y a pas de bruit dans l’espace. Non pas parce que le son se propage à la vitesse de la lumière, mais parce qu’il n’y à rien à faire vibrer (c’est une des raisons pour lesquelles je n’ai pas eu de financement pour ma thèse sur la réverbération des sons dans l’espace).


    Et l’oreille alors ?

    Il est important de parler de l’oreille pour comprendre comment nous percevons le son. D’abord l’oreille n’a pas une sensibilité linéaire, mais une sensibilité logarithmique (par rapport à la pression acoustique). Ensuite sa sensibilité est différente selon la fréquence et le niveau sonore général.

    Ci-dessous, une courbe représentant la pression acoustique nécessaire pour atteindre le même seuil d’audibilité qu’à 1 KHz en fonction de la fréquence.

    fig 4

    fig 4 : Courbes d’égale sensation sonore d’après Fletcher et Munson.


    Ces deux courbes (qui sont ici approximatives) montrent que d’une part, l’oreille est un très mauvais instrument de mesure de la pression acoustique et, d’autre part qu’elle a un comportement plus linéaire pour un volume sonore élevé (courbe du haut), ici très voire trop élevé (pour la santé de l’oreille).
    Quand le volume sonore est bas (zéro db, courbe du bas) les différences sont plus que notables, c’est pourquoi certains amplificateurs HIFI sont équipés de filtres spéciaux pour rajouter des basses afin de rendre le son plus naturel à bas volume, on parle de contrôle physiologique.

    fig 5

    fig 5 : Variations du seuil d’audibilité en fonction de l’âge (d’après R.Lamoral).


    La courbe ci-dessus (fig 4) est valable pour les personnes jeunes ayant une parfaite audition. En vieillissant, l’oreille perd sa sensibilité aux fréquences hautes (comme le montre le graphe de la figure 5). Par exemple à 65 ans, l’oreille perd 40 db en sensibilité sur les fréquences supérieures à 10KHz. Autant dire que l’on entend que les basses...

    L’oreille est extrêmement subjective et sa sensibilité varie d’un individu à l’autre, c’est pourquoi il est assez difficile de définir un son qualitativement. Il existe cependant quelques paramètres permettant d’aller vers un son qui satisfera l’oreille. L’équilibre des fréquences bien sûr, mais aussi les différentes distorsions, l’effet de masque etc... Autant de paramètres qui sont pris en compte par les ingénieurs du son lors d’enregistrement, ou par certains matériels lors de la restitution du son.

  • Page suivante Page precedante Sommaire des publications Page d'accueil du site VB-AUDIO

    Copyright V.Burel ©1998-2004. Tous droits réservés. Toute spécification technique et toute information produits, spécifiées dans ce site web peuvent subir des modifications sans préavis.