Les bases du son

Un son est une vibration de l’air, ou plus précisément des mouvement ondulatoires de l’air. Lorsqu’un instrument de musique est joué, il fait vibrer de l’air. Ces vibrations parviennent jusqu’à nos oreilles, qui font vibrer nos tympans et notre cerveau perçoit tout ça comme un son.

Le mouvement vibratoire qui en résulte se nomme : sinusoïde.

Fréquence (Hertz) :

Ces oscillations se mesure en hertz et l’oreille humaine est capable de percevoir des fréquences entre 20 et 20000 Hertz, qui corresponde à 20 vibrations par seconde pour les fréquences graves, et jusqu’à 20000 vibrations par seconde pour les fréquences les plus aigus. On dit qu’avec l’âge notre oreille devient moi sensible dans les fréquences aigus selon une règle de 1000Hz tous les 10 ans. Un nourrisson entendra parfaitement jusqu’à 20 kHz alors qu’un homme de 40 ans n’entendra que jusqu’à 16 kHz.

La sinusoïde est caractérisée par son amplitude A et donc sa fréquence f  et la période T définit la durée du cycle (en secondes).
La fréquence et la période sont donc liées par la relation f=1/T
Ex : 1Hz = 1 cycle par seconde
       440Hz = 440 cycles par seconde et donne la note LA standard.
       Si une sinusoïde a pour période T = 5ms, alors f=1/0,005=200 Hz

Amplitude et pression acoustique :

L’amplitude du signal peut être exprimée en dB (acoustiques ou électriques) en volts ou en pression selon qu’on parle du niveau sonore acoustique ou du niveau électrique du signal.

Chaque instrument émet des sons à des niveaux sonores différents. Le décibel indique ce niveau par rapport à un niveau de référence 0 dB SPL (Sound Pressure Level), correspondant au seuil de d’audibilité de l’oreille humaine. Une grosse caisse de batterie peut par exemple atteindre une pression acoustique de 125 dB. D’où l’importance de placer des micros adaptés à la pression acoustique qu’ils vont devoir supporter.

Longueur d’onde :

Une autre notion importante est la longueur d’onde notée λ. C’est la longueur d’un cycle. Elle est définie par la vitesse de propagation de l’onde et la fréquence selon la formule : λ=c/f  avec c la vitesse (célérité) du son dans l’air (340m/s) et f la fréquence du signal. Un son d’une fréquence de 1000 Hertz, par exemple, ondule donc 1000 fois en une seconde, on peut très simplement calculer la longueur d’onde, qui serait donc de 34 cm pour un son de 1000 Hertz.

Il suffit de diviser la distance que parcourt le son en une seconde par la fréquence d’un son, pour obtenir sa longueur Lambda en cm : = 34000/f. Et pareil, on peut calculer la longueur d’onde du son audible le plus grave, par exemple 20 Hz qui serait dune longueur de 17 mètres et du son le plus haut (disons de 20kHz) qui serait de 17 millimètres.

Un site très intéressant pour retrouver des calculatrices pour ce genre de choses : RT60

Les Harmoniques :

Contrairement au schéma plus haut de cette sinusoïde pur, un son est généralement un mélange de plusieurs sons différents. Il y a d’abord ce que l ’on appelle la fondamentale (qu’on appelle aussi le premier harmonique), qui définit la hauteur du son (grave, médium, aigu ou dans des cas précis une note d’une certaine hauteur) et naturellement, il se complète d’une multitude d’autres harmoniques. Il s’agit en fait de multiples, pairs et impairs de la fondamentale, dont le volume décroît au fur et à mesure.

Ce sont ces harmoniques qui sont responsables de la couleur du son et c’est cela qui nous indique, si l’instrument est un saxophone ou un piano, une guitare ou même une voix d’homme ou de femme, même s’ils émettent exactement la même note (fréquence f)

Pour une fondamentale de 100 Hz, on obtient ainsi 200 Hz pour le deuxième harmonique (octave) 300 Hz pour le troisième (sera également considéré comme la quinte par rapport au deuxième harmonique) ; 400 Hz pour le quatrième (deuxième octave de la fondamentale et aussi la Quarte par rapport au troisième harmonique) 500 Hz pour le cinquième (qui donne aussi la Tierce majeure par rapport au quatrième harmonique) et ainsi de suite…

La Phase :

La phase (en degrés) est relative aux signaux périodiques. Elle indique le décalage temporel mais aussi la polarité de l’onde sonore par rapport à l’origine.

Un cycle entier faisant 360°

La phase est un concept très important car elle peut poser beaucoup de problèmes lors de prise de son. Lorsque qu’on mélange deux signaux provenant de la même source mais qui ne sont pas parfaitement en phase, cela occasionne des annulations, ou du moins des pertes de niveau sur certaines fréquences (surtout dans les graves et bas-médiums).

Ce problème se présente lors de la prise de son d’une source avec deux micros, placés à des distances différentes, ou qui capte une pression acoustique dans deux sens opposés. Comme par exemple pour une caisse claire ou des toms : un micro dessus et un micro dessous seront forcément déphasés.   Ce phénomène est assez méconnus et souvent pris à la légère par les novices. mais une fois ces problèmes résolus, cela apportera beaucoup plus de facilités au traitement de votre son.