Le son, vecteur de la parole, est l'outil privilégié de la communication entre les hommes.

Le son, vecteur de la parole, est l'outil privilégié de la communication entre les hommes. Les techniques modernes de production, d'enregistrement, de stockage et de reproduction des sons sont suffisamment raffinées pour en restituer les immenses possibilités expressives. Accessibles à tous, elles permettent la diffusion à l'échelle mondiale des nuances les plus subtiles d'une voix ou d'un violon. D'un autre côté, la saturation sonore de notre environnement constitue la plus pernicieuse des pollutions. On désigne par « son » l'ensemble des vibrations qui se propagent dans les milieux matériels et qui sont susceptibles d'être perçues par une oreille, en particulier lorsque ces vibrations sont, au moins partiellement, périodiques. Les sons totalement apériodiques sont désignés par le terme de bruit. Son et ondes sonores La perception d'un son résulte de l'action sur les systèmes auditifs d'une variation de pression périodique de l'air, elle-même conséquence de la propagation d'une onde sonore. C'est au cours du XIXe siècle que la notion d'onde sonore s'est développée et que le physicien allemand Helmholtz a établi la correspondance entre les qualités purement subjectives d'un son et les propriétés physiques de l'onde sonore. Complétez votre recherche en consultant : Les corrélats Helmholtz (Hermann von) Relation hauteur-fréquence. La sensation de hauteur d'un son, c'est-à-dire la perception de son caractère grave ou aigu, est liée à la fréquence de l'onde sonore, le son étant d'autant plus aigu que la fréquence est plus grande. La hauteur d'un son musical est repérée sur une échelle sonore fondée le plus souvent sur la notion de gamme, elle-même construite à partir d'intervalles. À chaque intervalle correspond un rapport de fréquence bien défini, le plus simple et le plus universel étant l'octave : les fréquences de deux notes distantes d'une octave sont dans le rapport 2. Les autres intervalles nécessaires à la construction de la gamme ont varié au gré des cultures et des époques ; il en fut de même pour la fréquence de référence, nécessaire pour qu'une note donnée ait une hauteur donnée, quel que soit l'instrument qui l'émet. Aujourd'hui, la référence commune à l'ensemble des cultures occidentales est la fréquence du la3 à 440 Hz. Relation intensité sonore-amplitude. L'intensité avec laquelle on perçoit un son est liée à l'énergie sonore qui rentre dans l'oreille par unité de temps, elle-même liée, pour un son périodique, à l'amplitude de l'onde sonore : plus l'amplitude est grande, plus le son est intense. La relation entre intensité perçue et puissance reçue n'est pas linéaire, mais plutôt logarithmique, suivant la loi de Fechner qui assure que l'intensité de la perception est proportionnelle au logarithme du signal. On a donc construit une échelle d'intensité subjective proportionnelle au logarithme décimal de la puissance physique, dont l'unité est le bel ; si les puissances sonores sont dans un rapport 10, le logarithme décimal de ce rapport vaut par définition 1 bel = 10 décibels : Il suffit alors de définir une puissance acoustique de référence PR correspondant au zéro de l'échelle des décibels pour que cette échelle devienne absolue. On a choisi pour PR la puissance associée à une pression acoustique de 2 . 10-5 pascal, ce qui correspond sensiblement au seuil inférieur d'audibilité pour une fréquence de 500 Hz. Complétez votre recherche en consultant : Les corrélats amplitude bel décibel Fechner Gustav Theodor phone Complétez votre recherche en consultant : Les corrélats fréquence gamme intervalle - 2.MUSIQUE octave ton - 1.MUSIQUE Timbre-analyse harmonique. L'oreille perçoit aisément la différence entre deux voix ou entre deux instruments émettant la même note. À fréquence et intensité égales, les sons sont différents. On dit qu'ils n'ont pas le même timbre. Cette différence s'explique grâce à l'analyse qu'a faite Fourier des signaux périodiques, qui nous affirme que tout signal périodique peut être considéré comme la superposition d'un nombre infini de signaux sinusoïdaux dont les fréquences sont des multiples entiers d'une certaine fréquence fondamentale, celle précisément qui caractérise la hauteur de la note. Ces fréquences multiples de la fréquence fondamentale portent le nom d'harmoniques, et le dosage de ces différents harmoniques détermine le timbre du son. C'est ainsi que le son d'une flûte douce contient extrêmement peu d'harmoniques, alors que celui d'un violon ou d'une voix de soprano en contient énormément. Il existe des instruments, notamment les percussions, pour lesquels la construction du timbre se fait à l'aide de fréquences qui ne sont pas les harmoniques du fondamental. Ces fréquences portent alors le nom de partiels. Complétez votre recherche en consultant : Les corrélats Fourier (baron Joseph) harmonique percussion - 3.MUSIQUE timbre Les seuils de perception, en fréquence et en intensité. L'air peut transmettre sans déformation ni atténuation notable des vibrations dont les fréquences vont de la fraction de hertz à plusieurs centaines de milliers de hertz. L'oreille humaine, en revanche, ne perçoit les sons que dans un domaine de fréquence beaucoup plus restreint, compris entre 20 Hz et 20 kHz environ. Ces limites varient d'un individu à l'autre, et la limite supérieure, en particulier, s'abaisse avec l'âge. Le domaine des sons audibles est également limité dans l'échelle des intensités, d'une part par un seuil inférieur dont la valeur dépend de la fréquence, et qui vaut 0 décibel pour la fréquence de 500 Hz (maximale de sensibilité de l'oreille), d'autre part par un seuil supérieur où la sensation sonore devient douloureuse ; ces deux seuils dépendent fortement de la fréquence et varient d'un individu à l'autre. Complétez votre recherche en consultant : Les corrélats fréquence hyperson infrason ultrason Complétez votre recherche en consultant : Les corrélats rayonnement - Le rayonnement sonore La propagation du son Les ondes sonores se propagent dans les milieux matériels dont les propriétés élastiques sont telles que la déformation locale qu'engendre l'ébranlement sonore crée une force de rappel proportionnelle à celle-ci. Dans le cas des gaz, cette force de rappel découle de l'existence d'une équation d'état, qui contraint le gaz à réagir à toute variation de volume par une variation de pression de signe opposé. Le passage de l'onde se fait à une vitesse telle qu'aucun échange thermique n'est possible entre deux points voisins du fluide : on prend donc l'équation d'état adiabatique du gaz. Les autres éléments nécessaires pour obtenir l'équation de propagation sont l'équation de la dynamique et l'équation de conservation du fluide. La célérité du son peut alors être calculée à partir de grandeurs caractéristiques du gaz, comme la compressibilité et la masse volumique. Pour un gaz comme l'air, cette célérité varie comme la racine carrée de la température absolue. Complétez votre recherche en consultant : Les corrélats célérité fluidique g az La vitesse du son. Dans l'air, à 0 o C, la vitesse du son est de 331 m . s- 1. Pour un gaz donné, cette valeur ne dépend presque pas de la pression, mais, pour une même pression, elle varie beaucoup avec la nature du gaz, atteignant 1286 m . s- 1 pour l'hydrogène. Lorsqu'une onde sonore se propage dans un milieu hétérogène, tel que la vitesse du son n'ait pas la même valeur partout, elle se déforme et cesse de se propager de façon rectiligne. C'est ainsi que le vent, dont la vitesse est plus faible au niveau du sol qu'en altitude, constitue un milieu « stratifié » pour la propagation du son, celui-ci se propageant par rapport au sol à une vitesse égale à la somme vectorielle de sa vitesse par rapport au vent et de la vitesse du vent par rapport au sol. Si le vent souffle d'un point A vers un point B, le son ira de A vers B plus vite en altitude qu'au niveau du sol. Il en résulte une courbure des rayons sonores, qui rabat les ondes sonores vers le sol et qui fait arriver en B plus d'énergie sonore qu'il n'en arriverait en absence de vent. Bien entendu, l'effet inverse se produit de B vers A : ce « mirage sonore » est à l'origine du fait bien connu que « le vent porte le son ». Complétez votre recherche en consultant : Les corrélats célérité fluidique Réflexion et ondes stationnaires. Lorsqu'une onde sonore se propageant dans l'air rencontre un obstacle, par exemple un mur, elle se réfléchit de la même façon que des ondes lumineuses se réfléchissent sur un miroir. Ce phénomène est à l'origine des échos. Au voisinage du mur, la vibration de l'air résulte de la superposition de l'onde incidente et de l'onde réfléchie. Dans le cas d'un son périodique, cette superposition donne lieu à des interférences entre les deux ondes, qui se manifestent par l'apparition d'ondes stationnaires : le son est amplifié dans certaines régions de l'espace (ventres de pression) et s'annule dans d'autres zones (noeuds de pression). Il est évident qu'il faut éviter ce genre de situation dans un auditorium ! D'une façon générale, la propagation du son s'accompagne toujours de réflexions multiples sur toutes les surfaces matérielles, à tel point que, lorsque deux personnes parlent dans une pièce, 95 % de l'énergie sonore se propage de l'une à l'autre par réflexion, 5 % seulement allant en ligne droite de la bouche à l'oreille. On a réalisé pour les études d'appareils acoustiques (micros, enceintes hi-fi) des pièces dont les parois ne produisent strictement aucune réflexion, appelées chambres anéchoïques. Dans de telles pièces, où seul le son direct se propage, deux personnes se parlant en face à deux mètres l'une de l'autre ne s'entendent quasiment pas. Complétez votre recherche en consultant : Les corrélats écho insonorisation interférence Les livres son - étude de l'émission ultrasonore d'une chauve-souris, page 4843, volume 9 Le son dans différents milieux : impédance et transmission. De même qu'on caractérise l'aptitude d'un circuit électrique à conduire l'électricité à l'aide de sa résistance, de même caractérise-t-on celle d'un milieu matériel à transmettre le son par une grandeur appelée « impédance ». Pour un milieu homogène de masse volumique " où le son se propage à la vitesse v, l'impédance vaut Z = "v. Le concept d'impédance est important pour étudier ce qui se passe lorsqu'une onde sonore aborde l'interface séparant deux milieux d'impédances Z1 et Z2. On définit un coefficient de réflexion par la relation .R vaut ± 1 lorsque Z2 est beaucoup plus petit ou beaucoup plus grand que Z1. Plus la différence entre ces deux nombres est grande, moins le son passe d'un milieu dans l'autre, plus il est réfléchi à l'interface. À l'opposé, si deux milieux ont des impédances très voisines, le coefficient R est presque nul, et toute l'onde sonore passe d'un milieu à l'autre sans réflexion. Ces différentes propriétés trouvent leur application aussi bien dans les problèmes d'isolation phonique (établir une paroi laissant passer aussi peu de son que possible) qu'en acoustique musicale, pour améliorer le rendement sonore des instruments et des enceintes. Complétez votre recherche en consultant : Les corrélats acoustique impédance isolation Complétez votre recherche en consultant : Les corrélats acoustique écho hyperson isolation rayonnement - Classification des rayonnements rayonnement - Le rayonnement sonore sciences (histoire des) - La lumière - Échec du mécanisme et émergence du concept de champ Soleil - Le Soleil, tel qu'il est observé - L'intérieur du Soleil supersonique (vitesse) ultrason - Les propriétés des ultrasons Produire des sons L'acoustique se propose de définir les conditions nécessaires pour contrôler l'émission, la propagation et la réception des sons. La première étape, la production, dépend, pour l'homme, du fonctionnement d'instruments soit naturels (la voix), soit fabriqués. Quelles qu'en soient l'origine et la finalité, tout instrument producteur de son relève du même schéma. Voir aussi acoustique et le dossier instruments de musique. Tout instrument comporte une séquence de fonctions qui peuvent être plus ou moins intégrées et qu'on peut décrire comme un excitateur, qui engendre un signal périodique à partir d'une source continue d'énergie, un oscillateur, qui ajuste la fréquence du signal à la valeur souhaitée, un résonateur, qui amplifie le signal par résonance, et un émetteur, qui assure l'adaptation d'impédance entre l'instrument et l'air dans lequel se transmettent les ondes sonores. Sans entrer dans le détail des mécanismes qui assurent les fonctions précédentes, on peut distinguer trois familles de générateurs sonores. Dans les percussions, toute l'énergie est fournie au cours d'un choc initial, et le son émis par le résonateur décroît à partir de cet instant, suivant des lois plus ou moins compliquées qui dépendent de la nature de l'instrument. Compte tenu de cette décroissance, le son émis par l'instrument ne peut pas être considéré comme une note pure : c'est évident pour un tambour ou un triangle, mais cela l'est moins pour un piano ou un clavecin. Les instruments à son entretenu sont ceux qui correspondent le mieux au modèle théorique : c'est le cas d'une flûte ou d'un violon, mais aussi des organes vocaux d'un homme ou d'un oiseau. Les générateurs de sons électroacoustiques et informatiques échappent en partie à la description précédente : le signal périodique d'où naîtra le son est engendré sous forme non pas mécanique, mais électrique. Il est encore possible de trouver des équivalents entre la chaîne d'événements d'un instrument acoustique et celle d'un instrument électroacoustique : excitateur-oscillateur, circuit résonant et amplificateur existent dans les deux cas, mais concernent des pressions et des vitesses d'objets matériels dans le cas acoustique, des potentiels et des courants électriques dans le cas électroacoustique. Le son informatique est en revanche un produit entièrement synthétique, dans lequel la fonction sonore, c'est-à-dire la grandeur, variable au cours du temps, d'où naîtra l'onde sonore, est entièrement fabriquée point par point, dessinée par l'ordinateur à partir des indications qu'on lui fournit. On peut ainsi recréer un son identique à n'importe quel son déjà connu ; mais on peut aussi inventer des sons entièrement nouveaux, générateurs de sensations nouvelles. On peut, en particulier, reproduire informatiquement, en variant au choix les paramètres dynamiques (durée, intensité, etc.), un son identique dans ses caractéristiques musicales (hauteur, timbre) au son d'un instrument acoustique préalablement enregistré. Chacun peut ainsi s'offrir le plaisir de jouer sur l'orgue de Bach ou le piano de Liszt... Pour transformer le signal électrique en onde sonore, il faut passer par l'intermédiaire d'une chaîne électroacoustique, simple dans son principe, mais dont la fidélité sur toute la gamme des fréquences et des intensités audibles peut coûter fort cher. Complétez votre recherche en consultant : Les corrélats acoustique amplificateur caisse électroacoustique - 1.PHYSIQUE flûte instruments de musique - La tradition occidentale - Le XXe siècle instruments de musique - Les mécanismes sonores oscillateur percussion - 3.MUSIQUE résonance résonateur synthétiseur violon voix [1] Les médias son - acoustique des gongs Les livres acoustique - la grande salle de l'Opéra-Bastille, page 32, volume 1 son - l'espace de projection de l'IRCAM, page 4843, volume 9 Percevoir les sons Le son n'existe en tant que tel que s'il est perçu par un organe auditif qui doit transformer les variations périodiques de pression de l'air en un signal susceptible d'être reçu, analysé et éventuellement stocké, soit par une machine, soit par un être vivant. Principe général d'un détecteur sonore. On peut décrire le détecteur sonore comme une séquence de fonctions sensiblement inverses de celle de l'émetteur. L'adaptateur transforme l'onde de pression en vibration mécanique, avec le meilleur rendement possible ; c'est le rôle que jouent les pavillons des oreilles ou les cornets acoustiques. La vibration mécanique est transmise à un vibrateur apériodique, en général une membrane tendue (tympan, membrane d'un microphone), couplée à un transducteur-codeur qui transforme la vibration mécanique de la membrane en un signal électrique. Dans l'enregistrement électroacoustique traditionnel, ce signal électrique est l'image directe de la vibration sonore, mais, dans les techniques d'enregistrement numérique, ainsi d'ailleurs que dans la perception auditive des êtres vivants, le signal électrique correspond à un échantillonnage de la vibration. L'amplitude et le signe de la vibration sont mesurés un grand nombre de fois au cours du temps et un signal électrique codé portant le résultat de la mesure est émis chaque fois. Cette méthode apparemment complexe permet en fait d'obtenir une grande fidélité à relativement bon compte. Complétez votre recherche en consultant : Les corrélats électroacoustique - 1.PHYSIQUE microphone oreille - Anatomie Complétez votre recherche en consultant : Les livres son - exemple de sonagramme, page 4845, volume 9 Manipuler le son Il n'est pas aisé de modifier un signal sonore qui se propage sous forme d'onde acoustique. Tout au plus peut-on jouer sur la trajectoire des ondes. C'est ainsi qu'en construisant leurs amphithéâtres, les Grecs et les Romains savaient utiliser les réflexions du son sur des murs judicieusement placés pour permettre une perception correcte en tout point des gradins où se trouvait le public. De la même façon, la voûte élevée des églises gothiques engendre une réverbération majestueuse du son. Depuis l'avènement des techniques électroacoustiques et informatiques, on sait manipuler le son avec beaucoup plus d'efficacité, ce qui permet en particulier de le stocker et de le reproduire à volonté. Sous la forme d'un signal électrique analogique ou numérique, il est aisé de transformer un son, soit volontairement, par exemple avec un synthétiseur, soit involontairement si la chaîne acoustique est de mauvaise qualité. Dans les deux cas, on modifie la structure de la vibration périodique en conservant certains éléments, en général la fréquence fondamentale, et en modifiant le contenu harmonique, la dynamique et l'intensité. Complétez votre recherche en consultant : Les corrélats synthétiseur Les livres son - chambre anéchoïque de l'IRCAM, page 4844, volume 9 Stocker un son Il existe, pour garder un son en mémoire, différents procédés de stockage adaptés à l'usage que l'on en attend, archivage ou diffusion de masse. Compte tenu de l'importance économique énorme du marché du son, des techniques nouvelles se développent en permanence, permettant l'enregistrement, la conservation et la reproduction des sons, et avec une qualité excellente, à des coûts de plus en plus bas. Son analogique, disques acoustiques et bandes magnétiques. L'idée de Thomas Edison, qui fut à l'origine du disque acoustique, était de garder une trace physique d'un signal acoustique sous forme d'un graphe où l'amplitude sonore serait reportée en ordonnée et le temps en abscisse. En relisant ce graphe à la même vitesse que celle avec laquelle il avait été enregistré, on reproduirait le signal sonore. Il ne s'agissait que de bien choisir le support du graphe, de façon que sa lecture se traduisît par un déplacement mécanique proportionnel à l'amplitude gravée. D'abord cylindre de cire, ce fut ensuite un disque tournant à vitesse constante, puis une bande souple portant un matériau ferromagnétique, où l'amplitude de l'onde sonore était transcrite sous forme d'aimantation. Toutes ces techniques, qui ont permis une qualité excellente de la reproduction sonore, souffrent du fait que l'information y est périssable, par usure mécanique lors des reproductions successives pour les disques, par désaimantation spontanée pour les bandes magnétiques. Complétez votre recherche en consultant : Les corrélats bande magnétique cassette disque - 2.AUDIOVISUEL Edison Thomas Alva phonographe Les livres son - un disque vinyle vu au microscope, page 4845, volume 9 Son numérique, disques compacts et mémoires numériques. Le processus de numérisation du son permet de transformer l'information sonore en une suite de nombres dont le tableau ordonné constitue une image fidèle. Sous forme binaire, ce tableau se ramène à une suite de 0 et de 1, forme particulièrement adaptée à une écriture et à une lecture peu performantes, donc économiques. Dans le disque compact, cette suite binaire est codée par des plages tantôt réfléchissantes, tantôt opaques, qui modulent par tout ou rien la réflexion du faisceau d'un petit laser à semiconducteur. La piste magnétique peut également coder cette suite binaire sous forme de plages aimantées et non aimantées. Dans les deux cas, le message est bien mieux protégé contre l'usure et la destruction que le message en codage d'amplitude des anciens systèmes. En outre, en terme de quantité d'information, la méthode d'échantillonnage permet de traduire une information de façon beaucoup plus compacte qu'avec les méthodes analogiques, ce qui diminue considérablement l'encombrement des supports, disques et cassettes magnétiques. Complétez votre recherche en consultant : Les corrélats CD (Compact Disc) disque - 2.AUDIOVISUEL haute fidélité Les livres son - surface très agrandie d'un disque compact-laser, page 4845, volume 9 Complétez votre recherche en consultant : Les corrélats stéréophonie Les livres son - enregistrement d'un disque en studio, page 4842, volume 9 Sons et bruits En dehors des sons organisés et produits en tant que tels par les êtres vivants, il existe une très grande variété de vibrations sonores d'origines diverses, naturelles ou liées aux activités humaines, qui ne sont pas assez structurées pour mériter l'appellation de sons : ce sont les bruits, ceux du vent, de la mer, de la forêt ou des avions... Les progrès récents dans la connaissance des processus désordonnés et chaotiques permettent maintenant de décrire et de caractériser ces bruits, de comprendre les mécanismes qui leur donnent naissance et même d'en faire la synthèse, ce qui est beaucoup plus compliqué que de synthétiser la voix humaine. Complétez votre recherche en consultant : Les corrélats bruit parole (reconnaissance et synthèse de la) Complétez votre recherche en consultant : Les corrélats acoustique fréquence onde Les livres son - gong, page 4842, volume 9 Les indications bibliographiques J.-T. Pierce, le Son musical (acoustique électronique, informatique), Belin, Paris, 1984. F. Rumsey et T. McCormick, Son et enregistrement : théorie et pratique, Eyrolle, Paris, 1994.