Le son Flashcards
La production des sons
Une distinction globale et pratique:
-Des sons périodiques
-Des sons non-périodiques
La perception des sons
-Hauteur (“Pitch”)
-Forts vs faibles (“Loudness”)
-Timbre (“Timbre, quality”)
Qu’est ce qu’une onde?
-Une perturbation d’un champ (par ex: champ électromagnétique) ou d’un milieu (ex: eau, air); la perturbation se propage à travers l’espace
-Une perturbation locale (ex: pousser sur l’eau) crée un déplacement des particules du milieu
–> Chaque particule influence ses voisins, ce qui crée une transmission progressive de l’énergie
Exemple:
-Si tu pousses sur l’eau avec ta main, tu crée une perturbation locale
-Les ondes se propagent sous forme de vagues qui s’éloignent du point initial
-Ce phénomène est identique pour l’air, le son et pour la lumière
Différents types d’ondes
-Lumière: ondes électromagnétiques, ce déplace très rapidement et partout (même dans le vide)
-Son: ondes acoustiques
–> Changement de la pression et de la densité (donc perturbation) qui se propage d’un point à un autre consécutivement dans un milieu (air, eau)
-Énergie acoustique
-Nécessite un milieu pour voyager
-Perturbation cause changement de pression qui cause le son qu’on entends
Point commun de la propagation
Les ondes (lumière et son) transportent de l’énergie d’un point à un autre, mais le milieu ou le champ ne voyage pas
-Lumière: l’énergie est transmise à travers un champ électromagnétique, n’a pas besoin d’un milieu pour se propager, peut se propager dans le vide
-Son: L’énergie est transmise via les particules du milieu, qui oscillent localement sans se déplacer sur de longues distances
Ex: Imaginé une rangée de dominos: si tu pousse le premier, il va tomber sur le deuxième, puis le troisième, etc
-C’est la même chose pour onde sonore: les molécules d’air vibrent sur place, mais l’onde voyage
Propagation des ondes sonores
Les ondes sonores voyagent dans toutes sortes de milieu, par ex: solide, liquide, gazeux
-Vitesse des ondes sonores dans l’air (340 m/sec, approx dépendant de la température et l’altitude)
-Vitesse des ondes sonores dans l’hélium (970 m/sec)
-Vitesse des ondes sonores dans l’eau (1410 m/sec)
-Vitesse des ondes sonores dans l’acier (5100 m/sec)
Ex: tu écoute chemin de fer de train, tu l’entends arriver. Ceci est parce que l’onde sonore arrive bcp plus vite par le rail que par l’air
Substance chimique de l’air
Réduction de pression
Un bref moment de moins de pression que normal
Propagation onde (compression, raréfraction)
Première illustration:
-Air est représenté par des molécules petites boules grises (distribué uniformément)
-La pression est normal et équilibrée, sans perturbation
Deuxième illustration:
-La barre noire à gauche se déplace vers droite (compression)
-Les molécules d’air se rapprochent: la pression augmente
Troisième illustration:
-La surface retourne vers la gauche, laissant derrière elle une zone avec moins de molécules
-Cela crée une zone de basse pression ou les molécules sont plus espacées
Quatrième illustration:
-La ligne noir courbée représente visuellement l’évolution périodique des variations de pression (sinusoïdal)
-Le sommet de courbe: compression (pression élevé)
-Bas de courbe:
raréfaction (pression faible)
2 types d’ondes
-Ondes longitudinales: le mouvement des particules est parallèle (dans la même direction) de la propagation des ondes
Ex: le son –> quand on parle, les molécules d’air se déplace vers l’avant et l’arrière dans ;a même direction que l’onde sonore
-Ondes transversales: le mouvement des particules est perpendiculaire à la direction de la propagation des ondes
Ex: Lancer pierre dans l’eau et regarder la propagation. La pierre est jeter et descend et remonte (verticalement), Alors que les onde sont horizontal
Ex: corde
Les sources de son
Sources de sons périodiques
–> Sources de vibrations harmoniques simples
-sons purs (sinusoïdaux)
–> Sources de vibrations harmoniques complexes
–> Sources de vibrations harmoniques simples
-sons purs (sinusoïdaux):
-Le patron de vibration se répète dans la même intervalle de temps
-Propriété élastique: une force physique restaure constamment le système à son point d’équilibre
Ex: corde de guitare, quand tu la tire, elle revient naturellement à sa position initiale
-Produire les ondes sinusoïdales
–> Le son pur est constitué d’une seule fréquence
Par ex: diapason, pendule
–> Sources de sons non-périodiques
Son périodique
Un son périodique est un son dont la vibration se répète identiquement à intervalles réguliers dans le temps
Propagation d’une onde Sonor (sinusoïdale)
- Une perturbation initiale crée un mouvement local (ex: un haut-parleur vibre)
- Cette vibration pousse une particule voisine, créant une région comprimée (haute pression)
- Cette particule voisine pousse ensuite la suivante, avec un léger décalage dans le temps, ce qui crée une région de raréfaction (basse pression)
- Ce phénomène se répète successivement, propageant ainsi une perturbation à travers le milieu (air, eau)
- Le mouvement continue jusqu’à atteindre récepteur (oreille, micro, etc)
Fréquence
Fréquence (f): le nombre de cycles (changement de pression) par seconde
f= 1/T
Unité de mesure pour fréquence= Hertz
T: la durée d’un cycle
Un cycle: commence au sommet de compression ou raréfraction
-Le horizontale change, le vertical reste le même
Longueur d’onde
-Longueur d’onde: la distance parcourue par UN cycle complet (aspect spatiale relier avec le temps)
Fréquence et longueur d’onde: relation inverse, longueur d’onde =v/f
(v= vitesse du son)
Plus la longueur d’onde est longue, plus la fréquence va être petite
Amplitude
-L’ampleur du changement de pression - le degré de compression et de raréfraction des molécules relatif au point neutre
Amplitude correspond à l’importance du changement de pression causé par l’onde
Lorsque l’amplitude augmente:
1. Les compressions deviennent plus prononcées (pression plus haute, molécules très rapprochés)
2. Les raréfactions deviennent plus prononcées (pression plus basse, molécules très espacées)
-La fréquence (le rythme) reste la même, mais la force de l’onde change
-le vertical change, le horizontal reste le même
-Plus de pression = plus d’amplitude
-Mesure de l’amplitude (pression): dynes/ cm^2
Waveforms
Une représentation graphique de la variation de pression dans le temps, mesurée à un point dans l’espace
-Indique la fréquence et l’amplitude
Relation entre l’acoustique et la perception
Dimensions physiques:
1. Fréquence
2. Amplitude (intensité)
3. Enveloppe spéctrale et enveloppe d’amplitude
Dimensions perceptuelles:
1. Hauteur “pitch”
2. Fort vs faible (“loudness”)
3. Timbre/qualité
Hauteur (“pitch”) et fréquence
Fréquence= combien de cycle par seconde
-Lorsque tout le reste est égal, plus la fréquence est élevée, plus la hauteur perçue est élevée
DONC
Fréquence basse= hauteur basse
Fréquence élevée= hauteur élevée
Fort vs faible (“loudness”) et intensité (amplitude)
Lorsque tout le reste est également, plus l’amplitude est élevée, plus le son est fort
-Amplitude élevée - fort
-Amplitude faible - faible
Waveform et spectre
-Différentes représentations du même son
Waveform: représente un son, indiquant comment la pression change dans le temps (inclue zones de compressions et de raréfaction, amplitude et fréquence)
-Visualiser facilement le rythme, l’intensité et les variations dans le temps
Si un son a une fréquence de 100 Hz, cela signifie
-Il a 100 cycles exactement identiques à chaque seconde
-En 1 seconde, le même cycle se répète donc 100 fois
Spectre: Montre quelles fréquences spécifiques sont présentes dans un son, ainsi que leur intensité respective
–> on passe d’une représentation temporelle (waveform) à une représentation fréquentable (spectre)
-Chaque barre indique une fréquence précise(mesurée en Hz, la hauteur de chaque barre indique l’amplitude ou l’intensité de cette fréquence
sons périodiques
-harmoniques complexes vibrantes
Source harmoniques complexes vibrantes
-Mouvements se répètent avec un temps régulier
-Propriété élastique: une force physique tente constamment de rétablir le système vers le point d’équilibre
-Mouvements plus complexe que celui d’un diapason - produisent des ondes harmoniques complexes (pas des ondes sinusoïdes)
Ex: violon, guitare, piano
-répétitif, mais pas sinusoïdale, car elle inclut plusieurs fréquences simultanée
Vrai ou faux. Sources de sons périodiques a des raréfactions et des compressions
Vrai
Relation entre l’acoustique et la perception
Enveloppe spectrale et enveloppe d’amplitude
-C’est dans la forme
-Timbre (qualité)
-Même note de différents instruments mais on entends différent
Sources harmoniques complexes vibrante - Modes de vibration
Plusieurs modes de vibration au même moment
Ex: Quand on produit un son (example: pincer une corde de guitare), il n’y a pas qu’une seule fréquence qui vibre, mais plusieurs modes en même temps
Chaque objet vibrant peut avoir plusieurs “façons” de vibrer en même temps:
-Mode fondamentale (F0): vibration la plus simple, fréquence la plus basse, premier mode de vibration
-Mode harmoniques (F0x2, F0x3, F0x4) vibrations supplémentaires qui sont des multiples entiers du mode fondamental
Example concret (guitare):
Si tu pinces une corde de guitare, elle produit simultanément:
-La fréquence fondamentale (F0) –> Exemple, 440 Hz, le standard
-Des harmoniques (multiples de F0) –> F0 x 2= 880 Hz, F0 x 3= 1320 Hz
L’amplitude du son correspond à quoi?
Amplitude correspond aux variations de pression dans l’air
