Qu'est-ce qu'une onde?

le_son by Michaël Monnier

 
Qu'est-ce qu'une onde?
Condition de propagation d'une onde
Fréquence, célérité et longueur d'onde


Beaucoup de phénomènes physiques se transmettent sous la forme d'ondes.
Les ondes mécaniques : vibrations mécaniques, ondes sonores, vagues à la surface de l'eau, ondes sismiques etc. où se propage un état de tension, de vitesse et de pression...
Les ondes électromagnétique : lumière, ondes radio, infrarouge, ultraviolet, rayon X, rayon gamma, où se propage un état de champs électrique et magnétique...
Les ondes de spin où se propage un état d'orientation d'atomes etc.
Etc.

Remarque
Lors de la propagation d'une onde d'un point vers un autre, il n'y a pas de transport de matière (les vagues ne font pas avancer le bateau). L'onde ne transporte que de l'énergie; un point atteint par une onde reproduit l'état de la source avec une amplitude moindre et un retard du à la durée nécessaire à l'onde pour parcourir la distance qui le sépare de la source.Ainsi, sur l'animation ci-dessous, le point M effectue le même mouvement que la source S

Condition de propagation d'une onde

Pour qu'une onde se propage il faut:

* que le milieu environnant la source permette la propagation de l'onde. Par exemple, les ondes sonores ne se propagent pas dans le vide, les ondes lumineuses ne se propagent pas dans les substances opaques, les rayons X se propagent dans les tissus biologiques mous mais pas dans les os.
* que la source soit dans un état vibratoire: corde vibrante d'un instrument de musique, vibration des électrons dans une antenne, etc.

On parle d'onde longitudinale, lorsque le phénomène physique se passe dans la même direction que la direction de propagation, comme des ondes de compression dans un ressort, ou la compression de l'air lors du passage d'une onde sonore.
Une fine tranche d'air effectue au passage de l'onde des mouvements d'aller et retour dans la direction de propagation de l'onde sonore
Propagation d'une onde sonore

Dans le cas ou le phénomène est perpendiculaire à la direction de propagation, l'onde est transversale; c'est le cas du champ électrique et du champ magnétique de l'onde électromagnétique, du déplacement des points d'une corde.
Il est des cas plus complexes: l'eau des vagues effectue de petits cercles.

Fréquence, célérité et longueur d'onde

La fréquence N mesure le nombre de vibrations par seconde de la source; en général, un point atteint par l'onde vibrera avec la même fréquence que la source. La fréquence se mesure en hertz. 1Hz = 1 vibration par seconde.
On appelle période T la durée (mesurée en secondes) d'une vibration entière.

Si une source vibre avec la fréquence N sa période sera T = 1/N
Par exemple,
les ondes sonores audibles sont émises par des sources vibrant mécaniquement entre 50 et 15 000 Hz
Les ondes lumineuses (électromagnétiques) visibles par l'oeil humain sont émises à des fréquences entre 3,7 1014Hz et 7,5.1014Hz

La célérité de l'onde est la vitesse c avec laquelle l'onde se propage. Le point M reproduit l'état de la source S avec un retard dt = SM/c
La célérité des ondes dépend du milieu de propagation, de la nature physique du phénomène. Pour un même milieu de propagation, la célérité des ondes dépend souvent de la fréquence de vibration.
Par exemple:
le son se propage dans l'air sec à 25°C à 346 m/s, dans l'eau à 1500 m/s et dans l'acier à près de 5000 m/s mais ne dépend pas de la fréquence (on n'entend pas la flute avant la contrebasse!);
Les vagues à la surface de la mer se propagent avec une célérité egale à 1,56 fois leur période;
une vague de période 10 seconde se propage à 15,6 m/s (56 km/h)
une vague de période 5 seconde se propage à 7,8 m/s (28 km/h)
La lumière se propage à 300 000 km/s quelque soit sa fréquence dans le vide, mais dans un matériaux transparent, la célérité des ondes lumineuses dépend de sa couleur (donc de sa longueur d'onde) et du milieu de propagation.

Longueur d'onde

Durant une période T, un front d'onde a parcouru une distance l =c*T = c/N. Cette distance est appelée longueur d'onde
une longueur d'onde



Deux point séparés par un nombre entier de longueur d'onde sont dans le même état de vibration; on dit qu'ils vibrent en phase. Ici les points M1, M2 et M3 vibrent en phase, ils sont séparés par une longueur d'onde;

points en phase

Exemple de longueur d'onde:

Dans le vide, la célérité des ondes électromagnétique est de 299 792 000 m/s, la lumière visible a une longueur d'onde comprise entre 0,4 µm et 0,8 µm.
Dans l'air sec à 20 °C, la célérité des ondes sonores est de 344 m/s; la fréquence de la note La3 est de 440 Hz; la longueur d'onde est donc de 78,2 cm.
Il ne faut pas confondre ces deux phénomènes: les ondes sonores sont des ondes mécaniques de variation de pression de l'air (ou des matériaux dans lesquels le son se propage), la lumière est une onde électromagnétique (champ électrique et champ magnétique) en général perpendiculaires à la direction de propagation.

source ( cours PDF , ici )

onde sinusoidale pdf
 et aussi cours secondes

cours Bts

Qu'est-ce que la lumière

Cours en ligne

Théorie sur le son

(Consulter le document: "le son numérique" sur le site "Comment ça marche")

• Qu'est-ce que le son?
• Échantillonnage - Représentation informatique

Installation du logiciel et de ses composants

Voici 2 méthodes pour installer Audacity (existe en version Windows, Mac et Linux) sur votre ordinateur:

Rechercher la dernière version d'Audacity sur internet et l'installer  (moins simple mais plus récent)

• rechercher sur google Audacity
• téléchargement de la dernière version du logiciel compressé et de lame encoder (dll permettant l'exportation au format MP3)
• installation du logiciel
• installation de la dll lame_encoder dans le dossier C:\windows\system32

Télécharger et installer une version d'Audacity à partir de ce site (mode pas à pas mais vous n'aurez peut-être pas la dernière version d'audacity)

Télécharger et installer Audacity

Téléchargez Audacity version 1.2.3 pour Windows en cliquant sur ce lien
Choisissez de l'enregistrer sur votre bureau pour le retrouver facilement
Double-cliquez sur le fichier pour lancer l'installation

Télécharger et  enregistrer au bon endroit lame_encoder.dll

Télécharger lame_encoder.dll en cliquant sur ce lien
Choisissez de l'enregistrer dans le dossier où vous avez installé Audacity (Normalement, dans "C:\Program Files\Audacity" sur un système Windows)

Réglage des « Préférences » du logiciel

• Dans « Fichiers »--> « Préférences »
• E/S audio: vérifier que les périphériques sélectionnés sont les bons
• fréquence d'échantillonnage sur 44100 Htz (qualité CD)
• format d'échantillonnage sur 16 bits
• format de fichier – exportation mp3: indiquez le chemin pour trouver la librairie d'encodage mp3 (lame_encoder.dll) qui doit se trouver normalement dans le dossier "C:\Program Files\Audacity".

Réglage de l'enregistrement

Faire des tests pour trouver:

• la bonne place pour le micro (pas devant mais sur le côté (pour éviter le souffle), ni trop près ni trop loin)
  Démonstration des différences, en fonction de différents réglages
• Réglages pour chacun sur sa machine
• le réglage de la sensibilité du micro

Améliorer un son

• Couper un son non désiré (souffle, bruit de bouche,...)
• Eliminer le bruit
  2 temps: prise du bruit, élimination sur la partie sélectionnée
• Amplification

(mais attention, augmentation du bruit)

Effet sur un son

• Changer la hauteur
• Changer la vitesse (la hauteur change aussi!)
• Changer le tempo (la vitesse mais pas la hauteur)
• Echo
  (delai: 0,2 plutôt)
• Fondre en ouverture et en fermeture

Faire un montage sonore

Utiliser une piste

Dupliquer un son pour créer un effet

(Machine a ecrire.wav)

Rajouter du son sur la même piste par copier coller

(coup de feu – horse) mais problème quand les sons sons ont été échantillonnés à différentes fréquences. Possibilité d'utiliser plusieurs pistes pour résoudre ce problème.

Utiliser plusieurs pistes

Pour faire un montage comportant des sons numérisés à différentes fréquences d'échantillonnage.

Pour faire un montage dans le temps

Utilisation de l'outil d'ajustement temporel 

• Cet outil permet décaler dans le temps les sons enregistrés sur les pistes ce qui permet:
• Des enchaînements de sons (même de différentes fréquences d'échantillonnage)
• Des mélanges de sons (enchaînement, superposition)

Mixer plusieurs pistes

Si on veut mixer plusieurs pistes, par exemple, quand on veut mettre de la voix sur une piste musicale, on utilisera l'outil qui permet de modifier « l'enveloppe » d'un son. 

Sélectionner cet outil.
Déposer des points de contrôle en cliquant sur l'enveloppe du son dont on veut modifier le volume aux endroits où on le désire.

Exemple: Dragosotea din tei + fichier vocal

Travaux pratiques

Créer une petite histoire où il sera prévu d'insérer 4 ou 5 sons importés du dossier bruitages.

Suggestion de progression:

• Ecoute des sons imposés
• Rédaction de l'histoire
• Enregistrement de l'histoire
• Importation des sons
• Placement des sons
• Mixage éventuel

Ressources en ligne

Des échantillons de sons
http://www.connectice.org/spip2/spip.php?article27&var_recherche=libre%20de%20droit
Droits, formats et compression
http://formation.paris.iufm.fr/~couprie/index.html
Le son numérique
http://www.commentcamarche.net/audio/son.php3