56
84
126
189
284
425
     638
957
1 435
2 153
3 229
4 844
7 266
10 899
16 348
24 522
36 783
55 175
82 762

Cette page et les suivantes donnent de nombreux exemples sonores pour illlustrer le texte.
Vous serez invité à cliquer sur des images de haut-parleur comme celle-ci :
qui produiront des sons dans les haut-parleurs reliés à votre ordinateur
si toutefois vous avez préalablement mis sous tension votre système son.

L'écoute ne peut être effective que si votre ordinateur est équipé d'un logiciel nommé "lecteur de son".
Il en existe de nombreux. Pour les systèmes sous Windows c'est le plus souvent "Windows Media Player".
Mais on peut en installer d'autres.

Les formats "son" des exemples sonores de ce site sont divers :
Soit : "mp3" exemple : , soit : "mid" exemple : , soit : "wav" exemple :

Cliquez sur les HP ci-dessus.
Si aucun son ne se fait entendre pour l'un ou plusieurs de ces HP,
c'est que le lecteur actuellement en fonction dans votre ordinateur ne convient pas à ce format son.

Nous ne pouvons hélàs pas télécharger un lecteur convenant dans votre ordinateur à votre place.
Il faudra que vous fassiez le cécessaire.

Du son

Qu'est-ce que le son ?

Les variations de la pression atmosphérique afectent les tympans de l'oreille interne.
Chacun a ressenti cet effet en altitude ou dans un avion non pressurisé.

Le son est produit par des variations de la pression atmosphérique ambiante.
Variations de faible amplitude mais se produisant à des fréquences comprises entre 20 Hz et 20 000 Hz.
Comme nous le verrons, ces limites sont indicatives et dépendent beaucoup des individus.

Production et propagation du son

Lorsqu'un objet vibre (à la suite d'un choc par exemple)
il ébranle les molécules d'air qui l'environnent,
lesquelles ébranlent à leur tour toutes celles qui les entourent.

L'ébranlement initial se propage ainsi en tous sens dans l'atmosphère ambiante
à une vitese qui dépend de la densité de celle-ci,
c.à.d. de la pression atmosphérique et de la température.

v # 340 m/s à 15°C
sous la pression atmosphérique normale de 1013 hPa (hectoPascal).
(dite "au niveau de la mer")

En un point éloigné, on perçoit avec un certain retard cet ébranlement sous la forme
de variations rapides (compressions-dépressions) de la pression atmosphérique.

L'oreille interne dipose d'un mécanisme (tympan-enclumes)
permettant de convertir ces variations de pression en impulsions nerveuses.

Aucun son ne peut se propager dans le vide.

Traitement du son

Pour son traitement (amplification, enregistrement, modifications)
le son est généralement converti en variations de tension électrique
proportionnelles aux variations de pression,
grâce à des dispositifs appelés d'une manière générale "microphones".

Ce type de traitement est dit "analogique".
Vous observerez que les courbes de pression et celles de la tension sont "analogues"
à tout instant, la variation dV de tension est proportionnelle à la variation dP de pression qui l'a créée.
Le traitement par des circuits électroniques d'amplification suit cette même logique.

Un autre traitement est possible : le traitement numérique.
Il est étudié à part dans ce site Ici :

L'amplitude de cette variation s'atténue avec la distance parcourue.
(Un son est entendu d'autant moins fort que la distance à laquelle il est produit est grande).

Deux caractéristiques essentielles de la perception des sons
(vocabulaire technique) :

La Sonie Traduction dans le langage courant : sonie élevée : son fort faible sonie   : son faible Ce phénomène est lié à la puissance (en Watt) que l'appareil qui produit le bruit transforme en bruit. La sonie dépend de l'amplitude des variations de tensions. La Tonie Traduction dans le langage courant : tonie élevée : son aigu basse tonie  : son grave Ce phénomène est lié à la fréquence (en Hertz Hz) C.à.d. au nombre de variations par seconde du phénomène vibratoire qui produit le son. Exemples N'oubliez pas de mettre en marche le périphérique son rattaché à votre ordinateur ! Voisi un son produit par une variation de pression sinusoïdale de de fréquence 3000 Hz Il est considéré comme "aigu" Voisi un son produit par une variation de pression sinusoïdale de fréquence   100 Hz Il est considéré comme "grave".

Diagramme temporel d'un son

Les sons habituels ne sont pas forcément sinusoïdaux.

Voici l'oscillogramme (amplitude en fonction du temps)
d'une phrase prononcée devant un microphone (mots superposés en bleu sur l'image).

Diagramme temporel d'un son.

Voici un dispositif perméttant de produire des sons sinusoïdaux
dont on maîtrise l'amplitude et la fréquence.

Un générateur d'audiofréquenes produit des tensions sinusoïdales règlables. Le bouton F règle la fréquence (en Hertz Hz), Le bouton U règle l'amplitude U (en Volt V) de cette sinusoïde.

Les lois de l'élecricité montrent que la puissance du signal se déduit de l'amplitude U de la sinusoïde par la relation P = U2/Z Z est l'impédance de la bobine du H.P. (assimilable, dans le domaine des fréquences audibles, à une résistance R) Par ex. : Si on double l'amplitude U on multiplie par 4 la puisssance.

Voici l'image fournie par un logiciel générateur de sons au format ".mp3" utilisé dans ces pages.

Son sinusoïdal de fréquence 44O Hz ; Période T= = 1/440 = 0,00227...s
(La période peut être mesurée entre 0,0000 et la marque rouge)
Le temps est en secondes de 0,0000 à 0,007 s
L'amplitude donnée à la sinusoïde est : 0,8

Comparons deux sons de même fréquence.
On a réglé la puissance du second à la moitié de la puissance du premier.
(Il suffit de diviser l'amplitude du premier par ). Précisions ici :

Comparons deux sons de même fréquence.
On a donnée au second la moitié de la puissance du premier.
(amplitude divisée par ; Précisions ici : )

Le son fort est joué pendant une seconde,
suivi d'une seconde du même son mais à demi-puissance.

Et ceci quatre fois de suite pour vous permettre de comparer.

Voici l'une des transitions

Mathématiquement, la demi-puissance pour un signal sinusoïdal
est obtenue en divisant l'amplitude par   =  1,414...
ou en la multipliant par (1 / )  = 0,707...  
Et voici ce qu'on obtient : cliquez sur le haut-parleur :
N'oubliez pas de mettre en marche le périphérique son rattaché à votre ordinateur !

Surprenant, non ?
C'est à peine si on entend la différence de sonie entre les deux sons
dont les puissances sont, tout de même, dans le rapport 2 !!!
Relancez le son pusieurs fois si besoin.

La conclusion est que l'oreille ressent à peine la différence entre deux mêmes sons
dont la puissance est dans le rapport 2.

Ce n'est pas un défaut de l'oreille humaine comme on pourrait le croire.
Bien au contraire !
Cette particularité permet à l'oreille d'être sensible à une gamme de puissances extraordinairement étendue !
Le rapport de puissances du son le plus fort au son le plus faible
qu'une oreille puisse entendre est de 10¹² !!!
Imaginez une même balance qui pourrait mesurer avec précision
des milligrammes (10-6 kg) de médicaments
ou des trains de mille tonnes ? (même rapport de 10¹²)

L'ouïe a été une faculté importante de sécurité dans un monde hostile de la préhistoire
dans lequel nos prédécesseurs ont évolué et auquel il se sont adaptés.
Cette faculté d'être prévenu dans une large gamme de puissances
est un effet de l'évolution selon Charles Darwin (1809 -1882).

Si le lien entre la faible différence de sonie lorsqu'on double la puissance d'un son
et cette formidable échelle des puissances des sons perceptibles vous échappe, c'est compréhensible,
voyez, dans ce même site, l'étude des mesures de sonie en décibels ici :
et, en particulier, dans celle-ci, le chapitre "Adaptabilité" : ici

C’est sa fréquence qui fait qu’un son est plus ou moins aigu.
Fréquence : nombre de vibrations par seconde.

Son grave : fréquence basse - Son aigu fréquence élevée.

L’unité de fréquence : le Hertz (1 vibration par seconde)
.
Domaine d’audition humaine : 20 Hz à 20kHz

Voici une note de musique, le « La₃ » des musiciens, touche n° 49 du piano.

N'oubliez pas de mettre en marche le périphérique son
rattaché à votre ordinateur !
Il a pour fréquence 440 Hz, par convention internationale.
Pour l'entendre, cliquez sur ce haut-parleur :

Voici une note de musique (le Si₃ des musiciens, touche n° 50 du piano)
  

Nous savons tous qualifier des sons par leur hauteur (graves ou aigus)
C'est une caractéristique liée aux fréquences des sons.
Voici une suite de 15 sons de même sonie mais de plus en plus aigus.
Les fréquences vont de 56 Hz à 16 348 Hz

On peut remarquer dans cet exemple que les sons très graves du début
et surtout les sons très aigus de la fin
semblent beaucoup plus faibles que les intermédiaires (médium).

Or, on a bien pris soin de faire en sorte que les sinusoïdes qui les produisent
soient de même amplitude pour tous.

Ceci est dû aux caractéristiques de la perception par l'oreille.



Courbes isotoniques de Fletcher. Proposées en 1923 par Harvey Fletcher (1884-1998)
Les fréquences des sons sinusoîdaux sont portées en abscisses.
En ordonnées sont portées les intensités sonores évaluées en décibels (dB)
Voyez, dans ce même site, l'étude des mesures en décibels ici :

Conclusions générales
L'impression de puissance sonore (sonie) relevée expérimentalement sur un large panel d'auditeurs.
est la même le long d'un même courbe.
Les minima des courbes se situent vers 4000 à 5000 Hz.
Ce qui signifie qu'à ces minima, une très faible intensité sonore suffit à donner la même impression
que celle ressentie à d'autres fréquences.
C'est donc dans ces minima que se trouve le maximum de sensibilité de l'oreille.
Réécoutez l'exemple précédent en vérifiant sur le diagramme de Fletcher pour vérifier :

Comment se fait-il que vous reconnaissez les voix au téléphone ?

Un saxophone, une clarinette, un piano peuvent jouer la même note (un la3 par exemple)
mais du premier coup un musicien reconnaît l'instrrument !

On dit qu'ils on un "timbre" différent.

Mais, qu'est-ce qui façonne le timbre dans un son ?

Harmonica : Trompette : Violon : Orgue :
N'oubliez pas de mettre en marche le périphérique son
rattaché à votre ordinateur !

Ce sont les mêmes notes (sons de mêmes fréquences)
jouées par des instruments différents.

Ce qui caactérise les sons de ces instruments se nomme leur timbre.

De quel phénomène physique dépend le timbre d'un instrument, d'une vois, d'un son en général ?

Réponse de son spectre harmonique.

Il a été démontré mathématiquement
que tout phénomène périodique de période T (fréquence F=1/T)
(même non sinusoïdal pourvu qu'il soit périodique)
est équivalent à un somme de signaux sinusoïdaux
de fréquences F, 2×F, 3×F, 4×F .... etc.

On nomme "spectre harmonique" d'une fonction périodique
la représentation graphique ci-dessous.

L'amplitude des sinusoïdes composant le signale est représentée verticalement.
Les féquences de chacune des sinusoïdes composant le signal est portée horizontalement.

On a constaté expérimentalement que :

C'est la proportion des diverses harmoniques entre-elles qui fait le timbre d'un son.

L'amplitude de la fondamentale F est, le plus souvent, supérieure aux amplitudes des autres harmoniques La hauteur (tonie) perçue d'un son est surtout liée à la fréquence de sa fondamentale.

Analyseur Harmonique.

Dans le cardre purement scientifique de l'acoustique,
l'appareil permettant de visualiser les harmoniques d'un son se nomme Analyseur Harmonique.

Voici l'oscillogramme (amplitude en fonction du temps)
d'une phrase prononcée devant un microphone.


Voici le même signal analysé par un Analyseur Harmonique :

Commentaires
Prédominance de la fondamentale.
Absence de l'harmonique 4 - Aucune harmonique au-delà de l'harmonique 5

Un appareil capable d'évaluer les proportions des harmoniques d'un son peut reconnaître automatiquement une personne à sa voix au téléphone à condition qu'elle puisse la comparer à un échantillonnage (fichier) de voix enregistrées d'avance et connotées des noms, adresses, etc. des individus surveillés...

La méthode a été utilisée par des services de renseignaments. Attention ! Votre voix est signée !

Le fait que toute fonction périodique de fréquence F
peut être écrite sous forme d'une somme de fonctions sinusoïdales
de fréquences multiples entières de F a été établi mathématiquement.

Ci-dessous nous adoptons le point de vue de la physique.
On observe que beaucoup d'objets matériels peuvent, dans certaines circonstances (choc p.ex.),
peuvent vibrer de manière périodique et où il apparaît que ces vibrations
résultent d'une somme de pures vibrations sinusoïdales de fréquence F, 2×F , 3×F , 4×F ,...n×F...


Une lame ou une corde tendue, en matériau flexible, comme l'acier par exemple,
solidement maintenue par ses extrémités et heurtée par un objet,
se met à vibrer de manière à ce que l'on puisse y observer :

des "noeuds" (points de la lamé immobiles) des "ventres" (points de la lame qui oscillent tranversalement). Sur la figure, l'aspect de la corde est figé dans une position extrême. Les amplitudes des ventres d'oscillation ont été considérablement agrandis .

Les mouvements sont très rapides, l'oeuil ne les voit généralement pas.
Pour les observer, il faut utiliser un stroboscope. Voir ici la définition :

Une observation stroboscopique attentive à des fréquences différentes,
permet de déceler plusieurs modes de vibration de la lame ou de la corde tendue.

Chacun des modes produit une vibration sinusoÏdale
dont la fréquence est un multiple (par 2,3,4,etc.) de la plus basse.

Les sons produits par ces ces sinusoïdes s'additionnent
pour produire un son complexe.

Ce phénomène illustre, dans ce cas particulier, le fait déjà signalé que tout phénomène périodique
est la somme de pures sinusoïdes de fréquences : F, 2×F,3×F, etc... ses diverses harmoniques.

Oscillations pendulaires

Le but de vette digression est montrer que, le plus souvent, la fréquence de vibration est d'autant plus élevée (aiguë) que l'objet ou l'organe qu vibre est de petites dimensions. Un colibri émet des sons bien pus aigus qu'un aigle ou qu'un boeuf.

Tout objet libre de se mouvoir autour d'une position d'équilibre stable (Voir déf. ici : )
a son propre mode d'oscillation nommé "mode propre"

Si l'objet est légèrement déplacé de cette position, il tend à y revenir.
Ce faisant il dépasse sa position d'équilibre et une oscillation autour de ce dernier prend naissance.
Les frottements épuisent peu à peu l'énergie qui a provoqué le pouvement
et l'oscillation finit par s'arrêter.

Un cas simple est celui d'un pendule.

Si on le déplace légèrement, il se met à osciller à une fréquence
dont la physique démontre qu'elle ne dépend que de sa longueur "L" et de l'accélération planétaire "g".

La fréquence d'oscillation étant : F = 1/T
Cette formule est approximative.
Elle n'est applicable que pour de faibles amplitudes de déviation du pendule.

Calculer la fréquence d'oscillation d'un pendule de 1 m. Réponse ici

Voilà un moyen simple de compter le temps.
"g" ne varie pas, seule varie L légèrement avec la température
Mais on sait fabriquer des pendules compensés.

Dans une horloge, pour compenser la perte d'énergie à chaque oscillation,
un mécanisme dit "échappement" lui redonne cette énergie
par une bève impulsion sur l'axe du balancier à chaque battement.

Résonance

Que se passe-t-il si une action extérieure exerce des forces sur un objet à la fréquence propre de cet objet ?

On observe que l'amplitude de l'oscillation de l'objet augmente.

Un article du règlement militaire stipule que les tropes ne doivent pas marcher au pas cadencé sur un pont. Surtout si c'est un pont de type suspendu. La raison est que si la cadence du pas est proche de celle propre d'oscillation du pont, celui-ci peut entrer en résonance, osciller de plus en plus fortement, et même finir par se disloquer. De nombreux exemples par le passé illustrent dramatiquement ce phénomène. Un vent fort peut produire le même effet en on a vu par le passé de célèbres ponts suspendus osciller à se rompre.

Autre exemple : les instruments de musique à cordes sympathiques.
Ces cordes sont libres et non actionnées directement par un objet (archet, pincement, marteu).
Elles vibrent d'elles-mêmes lors qu'une note est jouée sur une autre corde proche ;
note dont la fréquence est précisément celle propre de la corde sympathique concernée.
Cette dernière entre en résonance.

Sitar, Viole d'amour, etc.
Notons que sur un piano ou un clavecin, toute corde laissée libre (sans étouffoir)
résonne lorsqu"une autre corde de même est frappée ou pincée.

Sur les pianos, des étouffoirs en feutre se posent automatiquement sur les cordes non jouées.
Afin que seules les cordes frappées se fassent entendre.
Une pédale dite "forte" permet de lever tous les étouffoirs pour produire certains éffets
en faisant résonner toutes les cordes.

Et voici les deux sons émis ensemble.
Plus exactement une suite composées de la manière suivante :

440 Hz : 1 seconde 445 HZ : 1 seconde 440 Hz : 1 seconde 445 HZ : 1 seconde Les deux ensemble

Les fréquences des deux sons sont très proches.
Tendez l'oreille pour percevoir la différence.

Lorsque les deux sons jouent ensemble
on perçoit ce qu"on nomme des battements.

La fréquence des battements
est la différence des fréquences des deux sons qui les produisent.
Ici 445-440= 5 Hz

FBatt = F1-F2

Dans notre exemple sonore : 445-449 = 5 battements par seconde.

Renouvelez l'écoute plusieurs fois si nécessaire
pour compter ces battements (20) pendant les 4 secondes où ils se produisent.

Les avions bimoteurs à pistons produisent (il y en a de moins en moins)
de tels battements "(roa roa roa...)" tant que le pilote n'a pas parfaitement synchronisé ses moteurs.
Pour ce faire, il change le régime de l'un d'eux en diminuant à l'oreille jusqu'à zéro la fréquence des battements.

Les accordeurs de pianos se se servent de la même manière des battements pour égaliser les fréquences
des cordes couplées (deux ou trois cordes pour la même note et frappées ensemble par le marteau correspondant).