Hauteur : Qualité du son déterminée par la fréquence fondamentale f₀.
Le son a une fréquence f₀ = 440 Hz
440 Hz correspond à la note LA₃ (ou A₄ en notation internationale)
C'est une fréquence moyenne, perçue comme une hauteur moyenne
440 Hz est la fréquence de référence pour accorder les instruments
Un son de 440 Hz est perçu comme un LA₃, de hauteur moyenne
• Définition : La hauteur est déterminée par la fréquence fondamentale
• Relation : Fréquence plus élevée → son plus aigu
• Référence : 440 Hz = LA₃, fréquence standard d'accordage
Niveau sonore : \(L = 10 \log_{10} \left( \frac{I}{I_0} \right)\) avec I₀ = 10⁻¹² W/m²
I = 10⁻⁶ W/m², I₀ = 10⁻¹² W/m²
\(L = 10 \log_{10} \left( \frac{10^{-6}}{10^{-12}} \right)\)
\(\frac{10^{-6}}{10^{-12}} = 10^{-6-(-12)} = 10^6\)
\(L = 10 \log_{10}(10^6) = 10 \times 6 = 60\) dB
Le niveau sonore est de 60 dB, correspondant à un bruit de conversation normale
• Formule : \(L = 10 \log(I/I_0)\) avec I₀ = 10⁻¹² W/m²
• Échelle logarithmique : Une augmentation de 10 dB = ×10 en intensité
• Repères : 0 dB = seuil d'audition, 60 dB = conversation, 120 dB = seuil de douleur
Timbre : Qualité du son déterminée par la forme du signal et les harmoniques présentes.
Deux instruments jouent la même note (même fréquence fondamentale)
La différence réside dans le timbre, pas dans la hauteur
Chaque instrument produit des harmoniques différentes avec des amplitudes variées
Le spectre fréquentiel montre les harmoniques spécifiques à chaque instrument
On distingue les instruments grâce au timbre, qui résulte des harmoniques spécifiques à chaque instrument
• Timbre : Caractérisé par la forme du signal et les harmoniques
• Spectre : Représentation des amplitudes des harmoniques
• Identification : Chaque instrument a un spectre unique
Octave : Rapport de fréquence 2:1 entre deux sons
f₁ = 440 Hz, f₂ = 880 Hz
\(\frac{f_2}{f_1} = \frac{880}{440} = 2\)
Un rapport de 2:1 correspond à une octave
880 Hz est perçu comme une octave plus aiguë que 440 Hz
880 Hz est perçu comme une octave plus aiguë que 440 Hz (rapport 2:1)
• Octave : Rapport de fréquence 2:1
• Hauteur : Doublage de fréquence = montée d'une octave
• Perception : Sons octaviés ont une similitude perceptive
Masquage psychoacoustique : Un son intense empêche la perception d'un son plus faible.
Quand un son fort est présent, il peut masquer un son plus faible
Phénomène lié à la saturation du système auditif
Temporal (masquage avant/après) ou fréquentiel (masquage par fréquence proche)
Utilisé dans la compression audio (MP3) pour supprimer les sons inaudibles
L'effet de masquage psychoacoustique fait qu'un son intense masque un son plus faible dans le temps ou en fréquence
• Masquage : Un son intense empêche la perception d'un son plus faible
• Applications : Compression audio (MP3), optimisation acoustique
• Types : Temporal et fréquentiel
Niveau sonore : \(L = 10 \log(I/I_0)\) avec I₀ = 10⁻¹² W/m²
\(L_1 = 10 \log \left( \frac{10^{-8}}{10^{-12}} \right) = 10 \log(10^4) = 40\) dB
\(L_2 = 10 \log \left( \frac{10^{-4}}{10^{-12}} \right) = 10 \log(10^8) = 80\) dB
L₂ - L₁ = 80 - 40 = 40 dB de différence
Une différence de 40 dB correspond à une intensité 10⁴ fois plus grande
Les niveaux sonores sont 40 dB et 80 dB, soit une différence de 40 dB (10⁴ en intensité)
• Formule : \(L = 10 \log(I/I_0)\)
• Différence : ΔL = 10 log(I₂/I₁)
• Relation : Une différence de 10 dB = ×10 en intensité
Spectre fréquentiel : Représentation des amplitudes des harmoniques d'un son complexe.
Soit f₀ = 200 Hz la fréquence fondamentale
Les harmoniques sont des multiples entiers de f₀ : 2f₀, 3f₀, 4f₀, etc.
Chaque harmonique a une amplitude spécifique qui détermine le timbre
Le spectre permet d'identifier l'instrument et son timbre caractéristique
Le spectre fréquentiel montre la fréquence fondamentale et les harmoniques avec leurs amplitudes relatives
• Spectre : Représentation des composantes fréquentielles
• Harmoniques : Multiples entiers de la fréquence fondamentale
• Timbre : Déterminé par les amplitudes relatives des harmoniques
Loi de Weber-Fechner : La sensation est proportionnelle au logarithme de l'intensité du stimulus.
S = k log(I) où S est la sensation et I l'intensité du stimulus
La perception de l'intensité sonore suit une échelle logarithmique
Une multiplication par 10 de l'intensité n'est perçue que comme une augmentation de 10 dB
C'est pourquoi on utilise une échelle logarithmique (dB) pour mesurer le niveau sonore
La loi de Weber-Fechner explique pourquoi notre perception du son est logarithmique
• Loi : S = k log(I), sensation logarithmique de l'intensité
• Application : Permet d'expliquer l'échelle logarithmique du dB
• Conséquence : Notre perception n'est pas linéaire avec l'intensité physique
Effet Doppler : Changement de fréquence perçue lorsqu'il y a mouvement relatif entre source et observateur.
Si la source se rapproche de l'observateur, la fréquence perçue augmente
\(f' = f \frac{v \pm v_o}{v \mp v_s}\) où v est la vitesse du son
Effet audible quand une sirène s'approche puis s'éloigne
Le son est perçu plus aigu à l'approche, plus grave à l'éloignement
L'effet Doppler modifie la fréquence perçue d'un son en fonction du mouvement relatif
• Effet : Changement de fréquence due au mouvement relatif
• Formule : \(f' = f \frac{v \pm v_o}{v \mp v_s}\)
• Perception : Approche = son plus aigu, éloignement = son plus grave
Consonance : Agréable à l'oreille, résulte de rapports simples entre fréquences.
Consonance = son agréable, dissonance = son désagréable
Consonance liée à des rapports simples de fréquence (2:1, 3:2, 4:3)
Octave (2:1), quinte (3:2), quarte (4:3)
Résulte de l'alignement des harmoniques et du masquage
La consonance résulte de rapports simples entre fréquences, la dissonance du contraire
• Consonance : Rapports simples de fréquence (2:1, 3:2, 4:3)
• Dissonance : Rapports complexes ou proches
• Origine : Alignement des harmoniques et effets de masquage
