Autres :

Unités sonores

par Thierry Thomasset

version complète : http://www.utc.fr/~tthomass/Themes/Unites

© octobre 2012

Sommaire

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intensité sonore 3

bande critique 4

intensité sonore physiologique 6

hauteur 6

musique 7

impédance acoustique 10

absorption acoustique 11

________________________ Autres : les unités sonores : 3

Intensité sonore m bel, décibel B Si l'on applique à l'entrée d'un système, une énergie

W1, et que l'on retrouve à la sortie une énergie W2, l'amplification (ou l'atténuation) d'énergie est mesurée en bel par log10 (W2/W1). En pratique, on utilise le décibel, 1 dB = 0,1 B. unité légale hors système étym. : vient du savant américain Alexander Graham Bell (1847-1922)..

neper Np 8,686 dB unité légale hors système Le neper est cohérent avec le SI, mais n'a pas encore été adopté par la CGPM comme unité SI. étym. : vient du mathématicien écossais John Neper (1550-1617)..

Notions de niveau de bruit : L'échelle caractérisant le niveau ou intensité sonore est une échelle logarithmique. Les intensités ne s'additionnent pas. Si votre tondeuse a un niveau de 80 dB, la mise en route d'une seconde fait passer le niveau sonore total à 83 dB. - Le bruit est pénible à partir de 65-70 dB ; - Il devient dangereux pour l'oreille à partir de 85 dB ; - Le seuil de la douleur est de 120 dB. Au-delà, l'oreille subit des dégâts immédiats et irréversibles. Une personne exposée à 100 dB durant 40 heures par semaine sur une période de 20 ans a une probabilité de perte auditive de 48 %. La loi - La législation relative aux discothèques et lieux diffusant de la musique amplifiée limite le niveau sonore à 105 dB et 120 dB en crête (décret n°98-1142 du 15 décembre 1998). - La puissance sonore maximale de sortie des baladeurs est limitée à 100 dB. Les appareils doivent porter une étiquette lisible et non détachable, avec la mention "À pleine puissance, l'écoute prolongée d'un baladeur peut endommager l'oreille de l'utilisateur". ATTENTION : les seuils fixés par la loi sont trop élevés.

source : Santé Magazine

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Bande critique bark 1 bark = largeur d'une bande critique

- si n < 500 Hz : 1 bark = freq/100 - si n > 500 Hz : 1 bark = 9 + 4 log(freq/000) étym. : vient du savant Heinrich Barkhausen (1881-1956).

Notes... L’oreille est un capteur imparfait, la perception d’un son peut être altérée par un autre son plus intense.l’étude de la perception sonore s’appelle la psycho-acoustique dont barkhausen est un précurseur. La compression MP3 (supprimer des sons que l’auditeur n’entend pas) est issue de ses travaux.

L'oreille perçoit les fréquences comprises entre 20 et 20 000 Hz. La numérisation des sons (44 kHz sous 16 bits) produits des fichiers de taille importante (1 min pèse environ 10 Mo). Un moyen de diminuer cet encombrement est de supprimer les informations que l'oreille ne perçoit pas, comme les signaux trop faibles, trop aigus, ou masqués par d'autres.

Si l'on joue une tonalité de 1kHz à 60 dB, la perception d'autres fréquences émises simultanément est modifiée. Cette bande de fréquence dont la perception est modifiée s'appelle bande critique.

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La largeur de la bande critique varie avec la fréquence masquante émise. Elle s'élargit avec les fréquences élevées.

Le bark est une unité qui introduit une linéarité indispensable dans un domaine où beaucoup de grandeurs sont logarithmiques. 1 bark = largeur d’une bande critique - si n< 500 Hz, 1 bark = freq/100 - si n > 500 Hz, 1 bark = 9 + 4 log(freq/100)

La compression MP3 est effectuée autour de 32 bandes critiques. Pour les passionnés de compression audio :

- MP3 et compression sonore : E. Barret, SVM MAC n°146, (oct.2003) pp144-146. - http://www.cem2.univ-montp2.fr/~moreau/cours/Codage_audio.doc - http://w3imagis.imag.fr/Membres/Etienne.Lyard/rapportMagistere1.pdf

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Intensité sonore physiologique phone Un phone est le niveau de volume d'une onde

sonore, jugée par une personne ayant une audition normale et dans des conditions d'écoute standard, qui a le même volume qu'une onde sonore ayant un niveau de pression acoustique de 1 décibel à 1 kilohertz.

0 phone = seuil d'audibilité 130 phones = seuil de la douleur

Cette unité a été adoptée par la Ire Conférence Internationale Acoustique de Paris en 1937. Un bruit a un volume de p phones si l'auditeur le perçoit de la même manière qu'un son de 1 kilohertz et de p décibels d'intensité. La mesure en phones est différente de la mesure en décibels, car la perception du volume d'un son de fréquence donnée dépend de la distribution de l'ensemble des fréquences contenues dans ce son ainsi que de l'intensité de ses fréquences. Un son peut en cacher un autre…

Cette unité avait été adoptée par la 1re Conférence Internationale Acoustique de Paris en 1937.

anglo-saxonne sone 1 sone correspond à la sensation produite par 40

phones x sones = (10 log2 x + 40) phones

Hauteur mel Unité de hauteur physiologique d'un son

compensant la réponse non linéaire en fréquence de notre système auditif. Quatre octaves dans une échelle en hertz ne comportent qu'environ deux octaves dans une échelle en mel, au-dessus de 500 Hz.

m = 1125.ln(1+! /700) avec m en mel et ! en hertz proposé par Stevens, Volkman and Newman in 1937.

Informations :

- http://www.fact-index.com/m/me/mel_scale.html - http://www2.sfu.ca/sonic-studio/handbook/Mel.html

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Musique octave Intervalle de fréquence à 8 degrés correspondant

aux différentes notes : do, ré, mi, fa, sol, la, si. Deux notes diffèrent d’une octave si la note la plus élevée a exactement deux fois la fréquence de l’autre. ATTENTION : Les deux extrémités de l’échelle sont incluses, ainsi 2 octaves incluent 15 notes. étym. : vient du latin octavus, signifie huitième.

savart une octave = 301 savarts un savart = 4 cents Écart de hauteur entre deux sons étym. : du nom du physicien Félix Savart (1791-1841).

ronde blanche noire croche double-croche triple-croche quadruple-croche

unité de temps relative 1/2 ronde 1/4 ronde 1/8 ronde 1/16 ronde 1/32 ronde 1/64 ronde chaque unité a une durée égale à une fraction de la durée dune ronde. étym. : Le mot croche vient de crochet, le symbole, qui orne la note.

temps unité de base de la durée musicale dont la durée réelle est variable d'un morceau de musique à l'autre et qui peut être illustrée par l'intervalle séparant deux battements d'un métronome donnant le tempo. Le temps s'exprime en secondes.

nom rythme

tempo pulsations par minute

durée seconde

andante moderato allegro vivace presto

de marche modéré enjoué vif rapide

60 - 80 80 - 100 100 - 126 126 - 144 144 - 208

0,75 - 1,00 0,60 - 0,75 0,48 - 0,60 0,42 - 0,48 0,29 - 0,42

- durée d'un temps en fonction du tempo -

mesure La mesure est constituée de plusieurs temps de durée identique se répètant de manière cyclique. Le premier temps, plus intense, est appelé "temps

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fort". cf. Notes...

anglo-saxonne cent Plus petite unité de mesure d'intervalle de hauteur

sonore, soit le rapport de fréquence entre 2 tons : - un demi-ton = 100 cents - un ton = 200 cents - une octave = 1200 cents si 2 notes diffèrent de 1 cent, le rapport de leur fréquence est 21/1200 soit 1,000 5778.

Notes... Durée d'un morceau de musique La durée M en minute d'une partition est égal à :

M = N.n / T avec N : nombre de mesure n : nombre de temps par mesure T : tempo en pulsations / min

Unité de temps L'unité de temps, dans l'exécution d'une partition musicale, est la figure de note (exemple : blanche, noire, croche...) dont la durée est affectée au temps. Exemples de mesure

2 temps Everybody needs somebody to love

4 temps Every Breath You Take

7 temps Money

figure temps la ronde et la pause la blanche la noire et le soupir la croche

4 2 1

0,5 - ex : L'unité de temps est la noire. -

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Pourquoi les notes de musique se nomment DO, RÉ... Le système de notation musicale sur portée a été élaboré par Guido d'Arrezzo (992-1050), un moine bénédictin italien, professeur de musique. Il donne à chacune des sept notes de la gamme, le nom de la première syllabe des premiers vers de l'hymne à Saint Jean Baptiste et dont chacun constitue un degré musical de tonalité croissante :

UTqueant laxis REsonare fibris MIra gestorum FAmili tuorum SOLve polluti LAbii reatum Sancte Johannes! (SI est formé du S et du J qui est l'ancien "I"

Le DO apparaît au XVIe siècle en remplacement de UT, plus facile à prononcer en solfiant. Il semble que l'origine soit "Dominé, ( ô Seigneur)", une invocation précédant l'hymne.

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Impédance acoustique L'impédance acoustique permet de caractériser la propagation d'un son dans un milieu, elle est en rapport avec la densité du milieu et la vitesse du son dans le milieu. rayl 1 rayl = 1 dyne.s/cm3

Unité CGS d'impédance acoustique étym. : vient du savant John William Strutt, Lord Rayleigh (1842-1919). .

rayl 1 rayl = 1 Pa.s/m ou 1 N.s/m3 Unité MKS d'impédance acoustique ex : air, 415 rayls eau, 1 480 000 rayls ATTENTION à la confusion : 1 rayl MKS = 0,1 rayls CGS étym. : vient du savant John William Strutt, Lord Rayleigh (1842-1919).

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Absorption/réverbération acoustique sabin une surface d'un pied carré (1 ft2 = 929,03 cm2)

dont l'absorption acoustique est de un sabin absorbe 100% de l'énergie sonore qui la frappe. étym. : vient du physicien américain Wallace Clement Sabine (1868-1919).

Notes… Acoustique architecturale Une fenêtre ouverte est considérée comme une surface ayant une absorption de 100% puisque la totalité de l'onde incidente est transmise. Dans une salle, les ondes nous parviennent directement ou indirectement, on parle alors d'ondes réfléchies qui vont donner lieu à un phénomène de réverbération. La durée T de la réverbération est définie le temps qui s'écoule entre le moment où la source sonore cesse d'émettre et celui où le niveau sonore a décru de 60 dB. W. Sabine a établi une relation entre la durée de réverbération et l'absorption acoustique d'un local :

T = 0,16 V/S.! où V est le volume de la pièce, S, la surface des parois et ! , un facteur d'absorption, exprimé en sabin, des parois fonction des matériaux utilisés (0 < ! < 1). On négligera l'absorption due au mobilier et à l'auditoire. Avant d'être appelé sabin, Sabine avait appelé cette unité d'absorption, "owu" pour "open window unit" en 1911. @ consulter - Audio Fanzine : La réverbération acoustique

http://effet-studio.audiofanzine.com/apprendre/dossiers/index,idossier,40.html - The engineering toolbox : Propagation of sound indoors

http://www.engineeringtoolbox.com/sound-propagation-indoor-d_72.html

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Wallace Sabine (1868-1919) était professeur à l'Université de Harvard et a fondé l'étude systématique de l'acoustique en 1895. Il est à l'origine du Boston Symphony Hall construit en 1900 qui est considéré comme étant la meilleure salle de concert au monde.