Unités sonores - UTC

1 Autres : Unit s sonores par Thierry Thomasset version compl te : ~tthomass/Themes/Unites octobre 2012 Sommaire _____ intensit sonore 3 bande critique 4 intensit sonore physiologique 6 hauteur 6 musique 7 imp dance acoustique 10 absorption acoustique 11 _____ Autres : les unit s sonores : 3 Intensit sonore m bel, d cibel B Si l'on applique l'entr e d'un syst me, une nergie W1, et que l'on retrouve la sortie une nergie W2, l'amplification (ou l'att nuation) d' nergie est mesur e en bel par log10 (W2/W1). En pratique, on utilise le d cibel, 1 dB = 0,1 B. unit l gale hors syst me tym. : vient du savant am ricain Alexander Graham Bell (1847-1922).. neper Np 8,686 dB unit l gale hors syst me Le neper est coh rent avec le SI, mais n'a pas encore t adopt par la CGPM comme unit SI. tym. : vient du math maticien cossais John Neper (1550-1617).

2 Notions de niveau de bruit : L' chelle caract risant le niveau ou intensit sonore est une chelle logarithmique. Les intensit s 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 83 dB. - Le bruit est p nible partir de 65-70 dB ; - Il devient dangereux pour l'oreille partir de 85 dB ; - Le seuil de la douleur est de 120 dB. Au-del , l'oreille subit des d g ts imm diats et irr versibles. Une personne expos e 100 dB durant 40 heures par semaine sur une p riode de 20 ans a une probabilit de perte auditive de 48 %. La loi - La l gislation relative aux discoth ques et lieux diffusant de la musique amplifi e limite le niveau sonore 105 dB et 120 dB en cr te (d cret n 98-1142 du 15 d cembre 1998). - La puissance sonore maximale de sortie des baladeurs est limit e 100 dB. Les appareils doivent porter une tiquette lisible et non d tachable, avec la mention " pleine puissance, l' coute prolong e d'un baladeur peut endommager l'oreille de l'utilisateur".

3 ATTENTION : les seuils fix s par la loi sont trop lev s. source : Sant Magazine _____ Autres : les unit s sonores : 4 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) tym. : vient du savant Heinrich Barkhausen (1881-1956). L oreille est un capteur imparfait, la perception d un son peut tre alt r e par un autre son plus tude de la perception sonore s appelle la psycho-acoustique dont barkhausen est un pr curseur. La compression MP3 (supprimer des sons que l auditeur n entend pas) est issue de ses travaux. L'oreille per oit les fr quences comprises entre 20 et 20 000 Hz. La num risation des sons (44 kHz sous 16 bits) produits des fichiers de taille importante (1 min p se environ 10 Mo). Un moyen de diminuer cet encombrement est de supprimer les informations que l'oreille ne per oit pas, comme les signaux trop faibles, trop aigus, ou masqu s par d'autres.

4 Si l'on joue une tonalit de 1kHz 60 dB, la perception d'autres fr quences mises simultan ment est modifi e. Cette bande de fr quence dont la perception est modifi e s'appelle bande critique. _____ Autres : les unit s sonores : 5 La largeur de la bande critique varie avec la fr quence masquante mise. Elle s' largit avec les fr quences lev es. Le bark est une unit qui introduit une lin arit indispensable dans un domaine o 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 effectu e autour de 32 bandes critiques. Pour les passionn s de compression audio : - MP3 et compression sonore : E. Barret, SVM MAC n 146, ( ) pp144-146. - ~moreau/ - _____ Autres : les unit s sonores : 6 Intensit sonore physiologique phone Un phone est le niveau de volume d'une onde sonore, jug e par une personne ayant une audition normale et dans des conditions d' coute standard, qui a le m me volume qu'une onde sonore ayant un niveau de pression acoustique de 1 d cibel 1 kilohertz.

5 0 phone = seuil d'audibilit 130 phones = seuil de la douleur Cette unit a t adopt e par la Ire Conf rence Internationale Acoustique de Paris en 1937. Un bruit a un volume de p phones si l'auditeur le per oit de la m me mani re qu'un son de 1 kilohertz et de p d cibels d'intensit . La mesure en phones est diff rente de la mesure en d cibels, car la perception du volume d'un son de fr quence donn e d pend de la distribution de l'ensemble des fr quences contenues dans ce son ainsi que de l'intensit de ses fr quences. Un son peut en cacher un Cette unit avait t adopt e par la 1re Conf rence Internationale Acoustique de Paris en 1937. anglo-saxonne sone 1 sone correspond la sensation produite par 40 phones x sones = (10 log2 x + 40) phones Hauteur mel Unit de hauteur physiologique d'un son compensant la r ponse non lin aire en fr quence de notre syst me auditif.

6 Quatre octaves dans une chelle en hertz ne comportent qu'environ deux octaves dans une chelle en mel, au-dessus de 500 Hz. m = (1+!/700) avec m en mel et ! en hertz propos par Stevens, Volkman and Newman in 1937. Informations : - - _____ Autres : les unit s sonores : 7 Musique octave Intervalle de fr quence 8 degr s correspondant aux diff rentes notes : do, r , mi, fa, sol, la, si. Deux notes diff rent d une octave si la note la plus lev e a exactement deux fois la fr quence de l autre. ATTENTION : Les deux extr mit s de l chelle sont incluses, ainsi 2 octaves incluent 15 notes. tym. : vient du latin octavus, signifie huiti me. savart une octave = 301 savarts un savart = 4 cents cart de hauteur entre deux sons tym. : du nom du physicien F lix Savart (1791-1841). ronde blanche noire croche double-croche triple-croche quadruple-croche unit de temps relative 1/2 ronde 1/4 ronde 1/8 ronde 1/16 ronde 1/32 ronde 1/64 ronde chaque unit a une dur e gale une fraction de la dur e dune ronde.

7 Tym. : Le mot croche vient de crochet, le symbole, qui orne la note. temps unit de base de la dur e musicale dont la dur e r elle est variable d'un morceau de musique l'autre et qui peut tre illustr e par l'intervalle s parant deux battements d'un m tronome donnant le tempo. Le temps s'exprime en secondes. nom rythme tempo pulsations par minute dur e seconde andante moderato allegro vivace presto de marche mod r enjou 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 - dur e d'un temps en fonction du tempo - mesure La mesure est constitu e de plusieurs temps de dur e identique se r p tant de mani re cyclique. Le premier temps, plus intense, est appel "temps _____ Autres : les unit s sonores : 8 fort". cf. anglo-saxonne cent Plus petite unit de mesure d'intervalle de hauteur sonore, soit le rapport de fr quence entre 2 tons : - un demi-ton = 100 cents - un ton = 200 cents - une octave = 1200 cents si 2 notes diff rent de 1 cent, le rapport de leur fr quence est 21/1200 soit 1,000 5778.

8 Dur e d'un morceau de musique La dur e M en minute d'une partition est gal : M = / T avec N : nombre de mesure n : nombre de temps par mesure T : tempo en pulsations / min Unit de temps L'unit de temps, dans l'ex cution d'une partition musicale, est la figure de note (exemple : blanche, noire, ) dont la dur e est affect e 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'unit de temps est la noire. - _____ Autres : les unit s sonores : 9 Pourquoi les notes de musique se nomment DO, R .. Le syst me de notation musicale sur port e a t labor par Guido d'Arrezzo (992-1050), un moine b n dictin italien, professeur de musique. Il donne chacune des sept notes de la gamme, le nom de la premi re syllabe des premiers vers de l'hymne Saint Jean Baptiste et dont chacun constitue un degr musical de tonalit croissante : UTqueant laxis REsonare fibris MIra gestorum FAmili tuorum SOLve polluti LAbii reatum Sancte Johannes!

9 (SI est form du S et du J qui est l'ancien "I" Le DO appara t au XVIe si cle en remplacement de UT, plus facile prononcer en solfiant. Il semble que l'origine soit "Domin , ( Seigneur)", une invocation pr c dant l'hymne. _____ Autres : les unit s sonores : 10 Imp dance acoustique L'imp dance acoustique permet de caract riser la propagation d'un son dans un milieu, elle est en rapport avec la densit du milieu et la vitesse du son dans le milieu. rayl 1 rayl = 1 Unit CGS d'imp dance acoustique tym. : vient du savant John William Strutt, Lord Rayleigh (1842-1919).. rayl 1 rayl = 1 ou 1 Unit MKS d'imp dance acoustique ex : air, 415 rayls eau, 1 480 000 rayls ATTENTION la confusion : 1 rayl MKS = 0,1 rayls CGS tym. : vient du savant John William Strutt, Lord Rayleigh (1842-1919). _____ Autres : les unit s sonores : 11 Absorption/r verb ration acoustique sabin une surface d'un pied carr (1 ft2 = 929,03 cm2) dont l'absorption acoustique est de un sabin absorbe 100% de l' nergie sonore qui la frappe.)

10 Tym. : vient du physicien am ricain Wallace Clement Sabine (1868-1919). Acoustique architecturale Une fen tre ouverte est consid r e comme une surface ayant une absorption de 100% puisque la totalit de l'onde incidente est transmise. Dans une salle, les ondes nous parviennent directement ou indirectement, on parle alors d'ondes r fl chies qui vont donner lieu un ph nom ne de r verb ration. La dur e T de la r verb ration est d finie le temps qui s' coule entre le moment o la source sonore cesse d' mettre et celui o le niveau sonore a d cru de 60 dB. W. Sabine a tabli une relation entre la dur e de r verb ration et l'absorption acoustique d'un local : T = 0,16 V/S.! o V est le volume de la pi ce, S, la surface des parois et !, un facteur d'absorption, exprim en sabin, des parois fonction des mat riaux utilis s (0 < ! < 1). On n gligera l'absorption due au mobilier et l'auditoire. Avant d' tre appel sabin, Sabine avait appel cette unit d'absorption, "owu" pour "open window unit" en 1911.