La physique du son
01 — Définition
Le son est une énergie mécanique qui se propage dans un milieu, l'air par exemple, sous forme d'ondes de pression. Un objet qui vibre pousse et tire l'air qui l'entoure et crée des zones alternées de surpression et de dépression qui s'éloignent de la source. Dans l'air à 20 °C, ces ondes se déplacent à environ 343 m/s, soit à peu près 1 ms pour 34 cm. Cette vitesse augmente d'environ 0,6 m/s par degré ; une salle qui se réchauffe pendant un spectacle décale donc peu à peu les retards et le calage réglés à froid.
02 — Le guide
Plusieurs grandeurs décrivent une onde. La fréquence, nombre de cycles par seconde, se mesure en hertz et se perçoit comme la hauteur ; l'audition humaine couvre environ 20 Hz à 20 kHz. La longueur d'onde est égale à la vitesse du son divisée par la fréquence : environ 17 m à 20 Hz, 34 cm à 1 kHz et 17 mm à 20 kHz. Ces dimensions expliquent que les basses fréquences contournent les obstacles et se dirigent mal, alors que les hautes fréquences sont très directives et absorbées par l'air et les surfaces molles.
L'amplitude est l'ampleur de la variation de pression ; elle se perçoit comme l'intensité sonore. La phase décrit la relation temporelle entre deux ondes. Deux copies d'un même son qui arrivent ensemble se renforcent ; si l'une est retardée d'une demi-période, elles s'annulent. Une réflexion qui arrive peu après le son direct produit ainsi un filtrage en peigne, une série de creux dans la réponse en fréquence. Le premier creux tombe à la fréquence dont la demi-période égale le retard, soit l'inverse du double du retard. Une réflexion retardée de 1 ms creuse la réponse vers 500 Hz, puis à chaque multiple impair de cette fréquence. Comme ces creux se déplacent avec la position d'écoute, l'égalisation ne peut pas les supprimer.
03 — La règle
Un son maigre ou creux fait d'abord rechercher un problème de phase ou de retard, avant toute correction à l'égaliseur.
04 — Termes du glossaire
06 — Sources
- OpenStax University Physics I (LibreTexts), 17.3 Speed of Sound — v = 331 m/s × √(T/273 K), soit 331 m/s à 0 °C et 343 m/s à 20 °C ; environ 0,6 m/s de plus par °C, dérivé de cette formule — phys.libretexts.org
- Sengpielaudio, calculateur de filtre en peigne — fréquences des creux en fonction du retard — sengpielaudio.com
- Wikipedia, Comb filter (pointeur secondaire) — premier minimum à la moitié de la fréquence 1/τ, puis multiples impairs — en.wikipedia.org
- B. McCarthy, Sound Systems: Design and Optimization, 3e éd., Routledge — filtrage en peigne dépendant de la position, non corrigeable par l'égalisation — blackwells.co.uk