Transmission et information sonore

Transmission du son

Le son se déplace dans l'air, l'eau ou les solides sous forme d'onde mécanique. Cette onde transporte de l'énergie d'un point à un autre. Plus on s'éloigne de la source sonore, plus le son s'affaiblit : c'est l'atténuation. L'énergie se répartit sur une surface de plus en plus grande, comme les rides d'un caillou jeté dans l'eau.

Enregistrement et restitution du son

Pour enregistrer et reproduire le son, on utilise deux appareils essentiels. Le microphone capte les vibrations sonores et les transforme en signal électrique. Le haut-parleur fait l'opération inverse : il convertit le signal électrique en vibrations sonores. Cette double conversion permet d'enregistrer, de transporter et de restituer les sons.

Codage et numérisation

Un son analogique est une onde continue. Pour le stocker numériquement, on le convertit en signal numérique par échantillonnage. L'échantillonnage consiste à mesurer l'amplitude du son à intervalles réguliers. La fréquence d'échantillonnage détermine combien de mesures on prend par seconde. Plus elle est élevée, meilleure est la qualité du fichier audio.

Transmission du son à distance

Pour transmettre le son à distance, on utilise différents supports. Le téléphone convertit la voix en signal électrique ou onde radio qui voyage à travers des câbles ou dans l'air. La radio diffuse des sons sous forme d'ondes électromagnétiques. Ces technologies permettent la communication instantanée sur de longues distances grâce à la transmission de signaux.

Idées essentielles

• Le téléphone transforme la voix en signal électrique ou onde radio
• Les ondes radio permettent la communication sans fil
• Le signal voyage dans les câbles ou dans l'air

Applications du son

Les ultrasons sont des sons trop aigus pour être entendus par l'oreille humaine. Ils ont de nombreuses applications pratiques. Le sonar utilise les ultrasons pour mesurer des distances ou explorer le fond des océans. Le principe est simple : on émet une onde sonore, elle rebondit sur un obstacle et revient sous forme d'écho. En mesurant le temps de retour, on calcule la distance.

Idées essentielles

• Les ultrasons sont inaudibles pour l'humain
• Le sonar émet des ultrasons et analyse leur écho
• On mesure la distance en calculant le temps de retour de l'écho

Mise en pratique

Exercice 1 : Pourquoi entend-on moins bien la musique d'un concert quand on s'éloigne de la scène ?

Réponse : Le son s'atténue avec la distance car l'énergie de l'onde se répartit sur une surface de plus en plus grande. Plus on s'éloigne, moins l'intensité sonore qui nous parvient est importante.

Exercice 2 : Que se passe-t-il quand tu chantes dans un microphone relié à un haut-parleur ?

Réponse : Le microphone convertit ta voix (onde sonore) en signal électrique. Ce signal est ensuite transmis au haut-parleur qui le reconvertit en onde sonore amplifiée, permettant à tout le monde d'entendre ta voix.

Exercice 3 : Pourquoi une musique échantillonnée à 44 100 Hz sonne-t-elle mieux qu'une musique à 8 000 Hz ?

Réponse : Une fréquence d'échantillonnage plus élevée (44 100 Hz) signifie qu'on prend beaucoup plus de mesures par seconde. Le signal numérique représente alors plus fidèlement l'onde sonore originale, ce qui donne une meilleure qualité audio.

Exercice 4 : Quel est le support de transmission quand tu appelles quelqu'un avec un téléphone portable ?

Réponse : Le son de ta voix est converti en onde radio qui voyage dans l'air jusqu'à une antenne relais, puis le signal est transmis par câbles et ondes jusqu'au téléphone de ton correspondant.

Exercice 5 : Un sonar émet un ultrason qui met 2 secondes pour faire l'aller-retour. Explique comment on peut en déduire la distance de l'obstacle.

Réponse : L'ultrason fait l'aller-retour en 2 secondes, donc il met 1 seconde pour aller jusqu'à l'obstacle. Connaissant la vitesse du son dans l'eau, on multiplie cette vitesse par 1 seconde pour obtenir la distance de l'obstacle.

Définitions

Analogique

Signal continu qui varie de manière continue, comme l'onde sonore naturelle.

Atténuation

Diminution progressive de l'intensité du son avec la distance.

Communication

Échange d'informations entre deux points à distance.

Conversion

Transformation d'un type de signal en un autre (onde sonore en signal électrique ou inversement).

Écho

Réflexion d'une onde sonore sur un obstacle qui revient vers sa source.

Échantillonnage

Processus de conversion d'un signal analogique en signal numérique en prenant des mesures régulières.

Énergie

Grandeur transportée par l'onde sonore qui permet au son de se propager.

Fichier audio

Fichier numérique qui contient un son codé sous forme de données.

Fréquence d'échantillonnage

Nombre de mesures prises par seconde lors de la numérisation d'un son, exprimée en hertz (Hz).

Haut-parleur

Appareil qui transforme un signal électrique en ondes sonores.

Microphone

Appareil qui transforme les ondes sonores en signal électrique.

Onde mécanique

Vibration qui se propage de proche en proche dans un milieu matériel.

Onde radio

Onde électromagnétique utilisée pour transmettre des informations sans fil.

Signal électrique

Variation de courant électrique qui représente une information, ici le son.

Signal numérique

Représentation d'une information sous forme de nombres, stockable et modifiable par ordinateur.

Sonar

Système utilisant les ultrasons pour détecter des objets ou mesurer des distances sous l'eau.

Transmission

Action de faire voyager un signal d'un point à un autre.

Ultrasons

Sons de fréquence très élevée, inaudibles pour l'oreille humaine (au-dessus de 20 000 Hz).