Représentation du son

Les modes de représentation du son

Représentation temporelle

Cette représentation montre l’évolution de l’intensité du signal sonore dans le temps.

La partie en bleu montre l’évolution de l’intensité d’un son de parole dans le temps. Cette vue temporelle permet notamment d’apprécier l’évolution de l’enveloppe temporelle (ligne rouge) qui, par exemple, joue un rôle important dans la perception de la parole.

Représentation fréquentielle (ou spectrale)

Ce mode permet de visualiser la composition fréquentielle d’un son mais également l’intensité de chaque fréquence.

Sur ce graphe, on peut voir la composition spectrale de l’échantillon sonore précédent. On peut ainsi voir dans cet exemple que les fréquences du son choisi s’étendent de 80 Hz à 15500 Hz.

Représentation tridimensionnelle : le sonagramme ou spectrogramme

Il s’agit de la représentation temps-fréquence du son. On trace la répartition énergétique du son en fonction du temps et des fréquences. Le sonagramme est très utilisé pour étudier le signal de parole. 

L’exemple ci-dessus montre bien l’évolution de la fréquence et de l’intensité dans le temps. L'intensité est définie par la couleur : plus la couleur évolue vers le rouge plus l’intensité est importante. Les trait noirs soulignent les formants des voyelles, les transitoires formantiques, ...

Quelques sons courants

Échelle des Bels

La plus faible intensité à laquelle est sensible l’oreille humaine est, en moyenne, de 10^-12 W.m^-2 et la plus forte environ 1 W.m^-2 soit un rapport de mille milliards entre les deux. Cette échelle n’étant pas facile à utiliser, elle a été transcrite en Bels. Ceux-ci sont basés sur un système logarithmique d’évaluation relative, c’est-à-dire le rapport entre deux grandeurs de même espèce.
 
 Par exemple, pour évaluer le niveau d’intensité acoustique, la valeur référence sera la plus petite intensité à laquelle est sensible l’oreille humaine soit comme dit auparavant : I  = 10^-12 W.m^-2. Si on veut savoir à quel niveau correspond I₁ = 1 W.m^-2, il suffit donc de faire le logarithme du rapport entre I₁ et I  : Niveau d’intensité = log₁₀(I₁/I ) = log₁₀(10¹²) = 12 bels.
 
 En ajoutant un facteur multiplicateur de 10, on obtient une échelle exprimée en décibels (dB) qui correspond à celle de la sonie (sensation subjective d’intensité sonore). Ainsi une intensité de 1 W.m^-2 correspond à un niveau d’intensité acoustique de 120 décibels.
 
 L_I = 10.log₁₀(I₁/I ). Si l’intensité acoustique est doublée, le niveau sonore est multiplié par 2 (soit une augmentation de +3 dB)
 
 Lorsque on évalue le niveau de pression acoustique, l’unité décibel est souvent succédée des lettres SPL (« Sound Pressure Level ») qui caractérisent la pression acoustique de référence  p0 = 20*10^-6 Pa = 20 mPa (pression acoustique minimale à laquelle est sensible l’oreille).
 
 Comme indiqué précédemment, l’intensité acoustique est proportionnelle à la pression acoustique p au carré. Ainsi le niveau de pression acoustique est défini par la relation suivante : L_SPL = 20.log₁₀(p/p0). Si la pression acoustique p est doublée, le niveau sonore est multiplié par 4 (soit une augmentation de +6 dB).

Les seuils d’audition sont exprimés en décibels de perte, le dB HL (hearing loss). Cette échelle tient compte des différentes sensibilités de l’oreille en fonction des fréquences sonores. A titre d’exemple, une personne normo-entendante détecte un son de 500Hz à partir de 10dB SPL, un son de 2000Hz à partir de 0dB SPL et un son de 8000Hz à partir de 20dB SPL. A des fins audiologiques ces seuils d’audition aux différentes fréquences audibles sont ramenés à 0dB HL. Un audiogramme permet donc de représenter les seuils d’audition par rapport à une référence établie sur une large population normo-entendante. Ainsi, on peut classer différents degrés de surdité grâce à cette échelle (voir la partie audiométrie tonale).