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A3: LE SON
Le son est une variation de pression identifiée par l'oreille humaine. Sa propagation à partir
de la source se produit sous forme d'ondes et elle est donc sujette de tous les phénomènes typiques
des ondes comme, la réfraction et la diffraction. La vitesse de propagation dépend du moyen et de
l'air à la température ambiante qui est égal à environ 344 m/s.
La sensibilité de l'oreille humaine est remarquable, elle est en mesure de percevoir des varia-
tions de pression d'environ 20 μPa, ce qui correspond à 5 parts par milliard de la pression atmos-
phérique. Cette incroyable sensibilité est accompagnée de la capacité à tolérer des variations de
pression plus d'un million de fois supérieures. Pour simplifier, le niveau de pression sonore est in-
diqué en décibel et non pas par pression en Pascal, de façon à réduire le champ numérique.
Le décibel (symbole dB) est défini par:
Où:
X est la valeur de la grandeur mesurée.
X
est la valeur de référence de la même mesure (qui correspond à dB=0).
0
En acoustique, la grandeur mesurée est la pression et la valeur de référence équivaut à 20 μPa,
la pression minimum audible. Donc le niveau sonore qui correspond à la variation de la pression de
20 μPa (0.00002 Pa) sera indiqué par 0 dB. Le niveau sonore correspondant à la variation de la
pression de 20 Pa sera indiqué comme 120 dB, un niveau à la limite du seuil de la douleur.
Une augmentation de la pression sonore de 10 fois correspond à une augmentation du niveau
de 20dB tandis qu'une augmentation de la pression 100 fois correspond à la hausse du niveau de 40
dB: le niveau sonore augmente de 20 dB pour chaque augmentation d'un facteur 10 de pression so-
nore. De même, l'augmentation du niveau est de 6dB pour tout redoublement de pression sonore.
L'utilisation des décibels pour indiquer le niveau sonore, en plus de l'avantage évident de ré-
duire le champ numérique des mesures, permet aussi de fournir une bonne approximation de la per-
ception auditive qui suit la pression sonore sur l'échelle logarithmique.
Toutes les variations de pression ne sont pas audibles. Quand la variation de pression est par
exemple due aux variations climatiques, elle change trop lentement pour être entendue mais si elle
est rapide comme par exemple celle qui est produite par la percussion d'un tambour ou, par
l'éclatement d'un ballon, elle est sensible pour l'oreille et elle est donc identifiée comme un son.
Le nombre d'oscillations de la pression par seconde est appelé fréquence du son et elle se mesure en
cycles par seconde ou Hertz (Hz). Le champ de fréquence audible s'étend d'environ 20 Hz à 20
kHz. Sous les 20 Hz, nous entrons dans le champ des infrasons tandis que, au-dessus des 20 kHz
nous entrons dans celui des ultrasons.
La sensibilité de l'ouie n'est pas constante sur la totalité du champ des fréquences audio mais
présente une perte notable sur les fréquences très basses ou très hautes. La sensibilité est maximale
dans le champ 2 kHz ÷ 5 kHz. La variation de la sensibilité auditive avec la fréquence du son dé-
pend aussi de l'intensité du son. Les courbes "isophonique" définies par la norme ISO 226:2003
sont reportées dans le graphique suivant et fournissent le niveau de pression sonore qui fournit une
même sensation auditive au changement de la fréquence. La courbe hachurée nommée MAF (Mi-
nimum Audible Field) indique le seuil minimum d'audibilité.
La musique, la voix et les bruits sont normalement distribués sur un vaste intervalle de fré-
quences. Les cas limites relèvent du "ton pur": un son qui est constitué par une variation de pression
à une fréquence bien déterminée ; et le "bruit blanc": un son qui est uniformément distribué sur tou-
tes les fréquences (il ressemble au bruit de la surface émit par la télévision quand il n'est pas synto-
nisé sur un émetteur).
X
=
⋅
dB
20
log
10
X
0
-
104
-
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