Acoustique

Source sonore omni-directionnelle dans une chambre anéchoïque (Czech Technical Univerzity, Prague).

Les principes de l'acoustique sont appliqués dès l'antiquité : Théâtre romain de Bosra, Syrie.

L’acoustique est une branche de la physique dont l’objet est l’étude des sons et des ondes mécaniques. Elle fait appel aux phénomènes ondulatoires et à la mécanique vibratoire.

En tant que telle, les champs d’investigation qu’elle propose regroupent plusieurs domaines :

• la propagation des ondes sonores,
• l’acoustique des salles, la physiologie de l’audition,
• l’acoustique environnementale,
• le traitement du son,
• les sciences de la communication parlée (cf les travaux en linguistique qui se consacrent à l’aspect non sémantique des sons produits par le gosier humain, la phonétique acoustique), etc.

A fortiori, l’acoustique comprend plusieurs ramifications :

• L’étude de l’interprétation des sons par le cerveau humain fonde la psychoacoustique,
• la production et la perception de sons musicaux fonde l’acoustique musicale.

L’acoustique musicale permet de comprendre les phénomènes de diffusion de la musique (lieux de diffusions), les particularités des factures instrumentales, et enfin, depuis peu, la cognition et la réception de la musique. L’ordinateur (cf musique et informatique) et particulièrement la synthèse sonore, ont fourni des outils particulièrement puissants pour faire évoluer les moyens d’études.

Histoire

Science dont les bases remontent à l'Antiquité, Pythagore étudie au VI^e siècle av. J.‑C. l'acoustique musicale, notamment les intervalles. Le théâtre d'Épidaure témoigne que dès le IV^e siècle av. J.‑C. les grecs maîtrisaient les propriétés sonores des matériaux pour construire des amphithéâtres : l'agencement périodique des rangées de sièges du théâtre d'Épidaure permet de filtrer les basses fréquences (inférieures à 500 Hz) du bruit de fond (bruissement des arbres, auditoire)^[1].

Anatomie - Physiologie

L'oreille est un organe très particulier, et l'ouïe est considérée comme le plus fin des sens. L'acoustique explore donc la physiologie, qui va du pavillon de l'oreille jusqu'aux corrélations synaptiques dans le cerveau, et la psychoacoustique les interprétations de ces perceptions au niveau cortical et cérébral. On peut définir l'acoustique par la propagation dans l'air d'un son constitué par un mouvement d'air rapide qui vient a l'oreille humaine
Voir audition

Propagation - Acoustique des salles

Article connexe : acoustique architecturale.

En appliquant la théorie de la propagation des ondes aux vibrations sonores, on touche à un domaine déjà fort bien maîtrisé depuis l'Antiquité, celui de l'acoustique des salles. Pour amplifier un son, les Grecs se servaient des propriétés physiques des matériaux, de la connaissance qu'ils avaient acquise sur les phénomènes de résorption et de réfraction des sons, et construisaient des amphithéâtres en leur donnant une forme particulière. Ainsi, les constructions où devaient se produire des orateurs ou des musiciens avaient une acoustique très étudiée. Le théâtre d'Épidaure en Grèce est le témoin de l'avancement des connaissances en acoustique dès l'Antiquité.

Les connaissances en acoustique des salles au temps de la Grèce antique étaient cependant avant tout empiriques. Ce domaine de connaissance restera très longtemps presque entièrement basée sur l'expérience, se développant par suite d'essais aboutissant parfois à des échecs, parfois à de grandes réussites pouvant ensuite servir de modèle pour les salles suivantes. Le physicien américain Wallace Clement Sabine est généralement considéré comme le père de l'acoustique des salles en tant que domaine scientifique. C'est en 1900 qu'il publie l'article 'Reverberation' qui pose les bases de cette science toute jeune.

Nuisances et pollution sonores

• Nuisances : Les phénomènes de couplage vibro-acoustique sont très présents dans les industries aéronautiques, automobiles, ferroviaires et dans les industries mécaniques en général. Les problèmes liés à l'amélioration du confort intérieur et à la réduction des nuisances externes s'y posent de façon cruciale.
  Des problèmes similaires se posent aussi dans l'industrie du bâtiment où les cloisons et les façades d'immeuble doivent être convenablement dimensionnées de façon à réduire la transmission du bruit.
  L'ingénieur acousticien doit être capable d'appréhender et de modéliser les phénomènes physiques mis en jeu. Il doit acquérir les connaissances nécessaires pour mettre en œuvre à la fois des méthodes analytiques et des outils numériques pour rechercher des solutions d'amélioration des produits en termes de réduction des nuisances sonores.

• Pollutions : Selon le dictionnaire français du vocabulaire normalisé de l'environnement, on peut parler de « pollution » sonore quand les conséquences du son propagé dans l'environnement génèrent une « altération » du fonctionnement de l'écosystème, généralement suite à la disparition ou au recul de certaines espèces, qui ne remplissent donc plus leurs fonctions écosystémiques.

Article détaillé : Polluant.

Voir aussi : Isolation phonique

Facture instrumentale

Les premières formes d'amplification acoustique correspondent aux premiers instruments de musique. En effet, les caisses de résonance des différents instruments sont étudiées pour amplifier le son qui vient soit des cordes : harpe, violon, guitare, piano... ou des embouts pour les instruments à vent : flûte, pipeau, trompette... Cela reste vrai pour les instruments à percussion, et même pour la voix humaine : en effet le corps humain fait office de caisse de résonance pour la voix.

Applications

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Notes et références

1. ↑ (en) N.F. Declercq & C.S.A. Dekeyser, « Acoustic diffraction effects at the Hellenistic amphitheater of Epidaurus : seat rows responsible for the marvelous acoustics », dans Journal of the Acoustical Society of America (en), vol. 121, n^o 4, 2007, p. 2011-22