Comment caractériser et exploiter un signal sonore ?

On caractérise un son par sa fréquence $\rm f$, en Hertz $\rm (Hz)$ et son niveau d’intensité acoustique L(en décibels $\rm (dB)$). La fréquence d’un son peut être déterminée à l’aide d’un oscilloscope et son niveau d’intensité acoustique, à l’aide d’un sonomètre.

Sur l’écran d’un oscilloscope, représenté ci-dessous, apparaît le signal d’un diapason, capté par un sonomètre :

Calibre : $\rm 1~ms/div$

La période $\rm T$ du signal s’étend sur $2,27$ divisions : $\rm T=2,27\times 1\cdot 10^{-3} = 2,27~ms$.

La fréquence $\rm f$ se calcule à partir de la période $\rm T$ par la relation : $\rm f=1/T$.

Propagation du son

Certains locaux sont plus ou moins bien protégés contre le bruit environnant. Les studios d’enregistrements sonores et musicaux sont des exemples d’endroits qui possèdent une très bonne isolation phonique contre les bruits extérieurs.

Lorsqu’un objet vibre dans un fluide, il génère des vibrations du fluide qui se propagent de proche en proche dans toutes les directions, par variation de pression. Ces vibrations de fluide sont appelées sons. Les sons sont donc porteurs d’une énergie mécanique.

Comme tout onde mécanique, le son a besoin d’un milieu matériel pour se propager. Il n’y aura donc aucune transmission sonore dans le vide. L’onde sonore se propage de proche en proche déformant le matériau dans lequel elle se propage.

Certains matériaux ont la propriété d’absorber tout ou une partie de la quantité d’énergie transmise par ces ondes. Ce sont des isolants phoniques. Si le son peut encore se propager, son intensité sera très diminuée.

Conversion du signal sonore

Certains matériaux produisent de l’électricité en se déformant. C’est l’effet piézoélectrique. C’est la propriété exploitée par exemple par les micros pour convertir un signal sonore en signal électrique.

Transmission du son

La transmission d’un son peut être modélisée par une chaîne de transmission :

Le son peut être converti d’onde mécanique à un signal électrique puis inversement pour être propagé plus efficacement et plus loin, ou être modifié (amplifié par exemple).

Dans l’oreille, le tympan est une membrane reliée à l’oreille interne. Lorsqu’un son parvient au tympan, il lui transmet son énergie mécanique et le fait vibrer à son tour. L’oreille interne transmet alors l’information au cerveau.

• Fréquence : Plus la fréquence du son est élevée, plus le son est perçu comme aigu. Inversement, plus la fréquence du son est basse, plus le son est grave. Le domaine audible s’étend de $\rm 20~Hz$ à $\rm 20~kHz$. Pour les fréquences inférieures à $\rm 20~Hz$, on parle d’infrasons et pour celles supérieures à $\rm 20~kHz$, on parle d’ultrasons.
• Intensité : Plus l’intensité d’un son est élevée, plus le son paraît fort.