Un son est la propagation d'une vibration dans un milieu (air, solide ...). Par exemple, le pincement d'une corde de guitare fait vibrer celle-ci qui à son tour crée des variations de pression de l'air environnant. C'est la vibration correspondant aux variations de pression de l'air que perçoit notre oreille. Notez bien que la vibration a besoin d'un milieu dand lequel se propager : dans le vide, par exemple dans l'Espace, il n'y a pas de sons !
Cette vibration peut etre mesurée et donne lieu à une première façon de représenter le son. On peut ainsi représenter les variations de pression de l'air ou d'amplitude d'une membrane en fonction du temps. Ce type de représentation est appelé représentation en amplitude. Voici un exemple de son de flute et d'oiseau:
Son de flute Son d'oiseau Zoom sur la partie rouge Zoom sur la partie rouge
Le type de son le plus simple est le suivant, correspondant à la variation périodique et régulière d'une membrane :
Sinusoide On peut alors compter le nombre de pics ('bosses') du signal par seconde, on obtient ce qu'on appelle la fréquence du son. L'unité de mesure de la fréquence est le Hertz, noté Hz.
Cette notion de fréquence s'étend pour des signaux plus compliqués que le précédent, par exemple ceux de l'instrument et de la voix montrés juste avant. Ceux-ci sont composés de différentes fréquences et ces fréquences peuvent varier en fonction du temps.
Toutes les fréquences ne peuvent etre perçues par l'oreille humaine. Celle-ci ne perçoit que les fréquences comprises entre 15 Hz et 15000 Hz environ. Il faut également savoir que les sons graves correspondent aux basses fréquences et les sons aigus aux hautes fréquences.
Un exemple : un instrument de musique joue un La pendant une seconde puis un Mi pendant une seconde. La première seconde comportera alors un contenu en fréquences composé de : la fréquence du La (440 Hz), quelques harmoniques (des multiples entiers de 440 Hz) ainsi que d'autres fréquences d''intensités' moins importantes et caractéristiques de l'instrument. La notion d'intensité associée à une fréquence correspond physiquement à l'énergie de cette fréquence dans le signal. De meme, les fréquences correspondant à la deuxième seconde sont : celle du Mi (330 Hz), des harmoniques et quelques autres fréquences d'intensités plus faibles.
Cette représentation en termes de fréquences se généralise à un signal sonore quelconque pour obtenir la notion de spectrogramme. Etant donné un signal sonore donné sous forme de variation d'amplitude, on le découpe en petits intervalles réguliers de durée Delta_t (dans l'exemple précédent, Delta_t vaut une seconde), et sur chaque intervalle, on décrit chaque fréquence presenté par son intensité.
Une propriété importante de cette représentation en fréquences est que l'on peut revenir à la représentation en amplitude initiale en 'inversant' la transformation.
son de flute (en bas)
et spectrogramme associé (en haut)son d'oiseau (en bas)
et spectrogramme associé (en haut)
Pour stocker un son sur un ordinateur, on 'code' celui-ci à partir de sa représentation en amplitude. Pour cela, on relève l'amplitude de vibration à des intervalles de temps précis. Le nombre d'intervalles de temps par seconde est la fréquence d'échantillonnage. Cette quantité est déterminante pour la qualité du son obtenue. Ainsi, la musique de CD correspond a une fréquence d'échantillonnage de 44100 Hz, celle d'une radio est de 22000 Hz et celle d'un téléphone de 8000 Hz.
L'amplitude en un point est alors codée sur un certain nombre de bits (correspondant chacun à un nombre de 0 et de 1).
