Ondes sonores

Le son commence par des vibrations dans l’air, telles celles produites par les cordes d’une guitare, les cordes vocales ou les haut-parleurs. Ces vibrations font s’entrechoquer les molécules d’air voisines, ce qui augmente légèrement la pression de l’air. Les molécules d’air sous pression repoussent alors les molécules d’air avoisinantes, qui repoussent à leur tour l’ensemble de molécules suivant, et ainsi de suite. Lorsqu’elles se déplacent dans l’air, les zones de haute pression laissent derrière elles des zones de basse pression. Lorsque les ondes créées par ces variations de pression nous parviennent finalement, elles font vibrer les récepteurs de nos oreilles et ces vibrations prennent la forme d’un son.

Une forme d’onde visuelle représentant un son illustre ces ondes de pression d’air. La ligne zéro de la forme d’onde est la pression de l’air au repos. Lorsque la ligne oscille à un niveau maximum, elle représente une pression supérieure ; lorsqu’elle oscille dans un creux, elle représente une pression plus basse.

Onde sonore représentée par une forme d’onde visuelle:

A. Ligne zéro B. Zone de basse pression C. Zone de haute pression 

Mesures de forme d’onde

Plusieurs mesures décrivent les formes d’onde :

Amplitude

Reflète le changement de pression entre le pic (crête) et le creux de la forme d’onde. Les formes d’onde de grande amplitude correspondent à un son fort ; les formes d’onde de petite amplitude correspondent à un son faible.

Cycle

Décrit une séquence répétée de variations de pression, de la pression zéro à une haute pression, puis à une basse pression et enfin à la pression zéro.

Fréquence

Mesurée en hertz (Hz), elle indique le nombre de cycles par seconde. (Par exemple, une forme d’onde de 1 000 Hz présente 1 000 cycles par seconde.) Plus la fréquence est élevée, plus la hauteur musicale est élevée.

Phase

Mesurée en 360 degrés, elle indique la position d’une forme d’onde dans un cycle. Le degré zéro correspond au point de départ, suivi de 90° (haute pression), 180° (milieu), 270° (basse pression) et 360° (point final).

Longueur d’onde

Mesurée en centimètres ou en pouces, elle indique la distance entre deux points présentant le même degré de phase. Plus la fréquence augmente, plus la longueur diminue.

Un cycle unique à gauche; une forme d’onde de 20 Hz complète à droite

A. Longueur d’onde B. Degré de phase C. Amplitude D. Une seconde 

Méthodes d’interaction des ondes sonores

Lorsque plusieurs ondes sonores se rencontrent, elles s’additionnent et se soustraient les unes aux autres. Si leurs pics et leurs creux sont parfaitement en phase, elles se renforcent pour générer une forme d’onde de plus grande amplitude.

Si les pics et les creux de deux formes d’onde sont parfaitement hors phase (ou déphasés), elles s’annulent et elles disparaissent.

Toutefois, dans la plupart des cas, les ondes sont déphasées dans des degrés divers, ce qui entraîne une forme d’onde combinée plus complexe que chaque forme d’onde individuelle. Une forme d’onde complexe qui représente de la musique, une voix, un bruit ou un autre son, par exemple, regroupe les formes d’onde de chaque son.

Remarque :

En raison de sa structure physique unique, un même instrument peut créer des ondes extrêmement complexes. C’est la raison pour laquelle un violon et une trompette émettent un son différent pour une même note.

Les ondes en phase se renforcent.

Les ondes hors phase s’annulent.

Il est possible de combiner deux ondes simples pour créer une onde complexe.

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