Avant de choisir notre « porteur », voyons de plus près ce qu’il a à porter !
La charge utile est principalement constituée de paroles et de musique, donc généralement il s’agit de sons.
1. Qu’est-ce qu’un son ?
Un son est une vibration mécanique qui se propage dans un milieu compressible, comme l’air par exemple. Cette vibration est un enchaînement de compressions et de dépressions créées par une source sonore : une voix, un diapason, une corde de guitare, etc.
Seules ces variations de pression se déplacent, chaque molécule du milieu les transmettant à ses voisines. De molécule en molécule, la vibration va se propager tout autour de la source sonore jusqu’à vos oreilles.
À l’intérieur de vos oreilles, cette vibration va mettre vos tympans en mouvement. Des nerfs extrêmement sensibles vont traduire les mouvements en impulsions nerveuses qui seront transmises à votre cerveau. Ça y est, vous entendez !
2. Représentation graphique d’un son
Pour représenter un phénomène physique qui évolue dans le temps, il est commode d’utiliser un graphe à deux axes.
L’axe horizontal représente le temps qui s’écoule. Dans notre exemple, il est gradué en secondes (s). Le temps « 0 » est en réalité un moment quelconque, par exemple… maintenant !
L’axe vertical représente l’amplitude du phénomène, ici la pression acoustique qui se mesure en pascals (Pa). Quand on crie, la pression acoustique est élevée, quand on chuchote elle l’est moins…
Chaque point du graphe représente la pression acoustique à un moment donné.
Au point A, soit 1 s après le temps « 0 », la pression vaut 2 Pa.
Au point B, soit à 6,7 s après le temps « 0 », la pression vaut – 2,6 Pa.
Le graphe de la pression acoustique d’un son a parfois cette forme, appelée « sinusoïde ».
Dans ce deuxième exemple, nous avons utilisé un sous-multiple de la seconde : la milliseconde. Une milliseconde est mille fois plus petite qu’une seconde comme un millimètre est mille fois plus petit qu’un mètre.
1 milliseconde = 1 seconde divisée par 1000 = 1 seconde / 1000 = 0,001 seconde.
En abrégé : 1 ms = 0,001 s.
Au point A, nous sommes au temps t = 0 ms. La pression est alors égale à 2 Pa. Elle est maximale.
Au point B, soit 1 ms plus tard, elle est égale à 0 Pa. Elle est donc nulle.
Au point C, soit encore 1 ms plus tard, elle est égale à – 2 Pa. Elle est minimale. En fait, c’est une dépression !
Au point D, soit à nouveau 1 ms plus tard, elle est égale à 0 Pa. Elle est nulle.
Au point E, soit encore 1 ms plus tard, elle est égale à 2 Pa. Elle est maximale.
3. Période et fréquence d’un son
Après le point E, le graphe se reproduit identiquement à lui-même.
On dit alors que la pression acoustique a une allure « périodique ».
La pression fait de la balançoire : elle oscille d’un côté à l’autre de la valeur nulle.
Il s’est écoulé 4 ms entre le point A et le point E.
Ce laps de temps s’appelle « une période » : c’est la durée à la fin de laquelle le phénomène se reproduit identiquement à lui-même (bis !). La période est souvent désignée par la lettre T.
La « fréquence » F, quant à elle, est définie comme étant le nombre de périodes par seconde.
Une période dure ici 4 ms soit 0,004 s.
Le nombre de fois où il y a 0,004 s dans 1 s est égal à 1 / 0,004.
La fréquence vaut donc 1 / 0,004 = 1000 / 4 = 250. L’unité de mesure de la fréquence est le hertz, Hz en abrégé.
D’où F = 250 Hz.
Il est facile de faire l’opération inverse.
Si la fréquence vaut 250 Hz, c’est qu’il y a 250 périodes par seconde.
La durée d’une période T est donc égale à 1 / 250 = 0,004 s ou 4 ms.
Pour ceux qui n’ont pas peur des formules : F = 1 / T
T = 1 / F
4. Gamme des fréquences audibles par l’homme
Prenons la note la que les musiciens utilisent pour accorder leurs instruments.
Pour cette note, les molécules d’air vibrent (pressions/dépressions) 440 fois par seconde.
La fréquence du son ainsi émis est égale à 440 Hz.
En 1 s, un tympan qui perçoit cette note fera 440 allers-retours autour de sa position de repos.
Plus le son est grave, plus sa fréquence est basse.
Plus le son est aigu, plus sa fréquence est élevée.
L’oreille humaine ne perçoit les sons que dans une certaine plage de fréquences située environ entre 20 Hz et 20 000 Hz. Mais nous perdons en moyenne 1000 Hz tous les 10 ans…
On utilise le terme « gamme » pour désigner une plage de fréquences.
Les sons produits par la voix humaine sont compris entre 50 et 1000 Hz environ. Ils s’étendent donc sur la gamme 50 Hz – 1000 Hz.
5. Transformation du son en « signal électrique »
Revenons à notre porteur et à la charge utile qu’il doit porter.
Cette charge utile, ce sont les sons des paroles et de la musique, donc des pressions acoustiques.
L’astuce va consister à transformer ces pressions en courants et tensions électriques.
Il est donc temps d’ouvrir une parenthèse et de nous poser cette double question : « Qu’est-ce qu’un courant, qu’est-ce qu’une tension ? »
Réponse dans le chapitre suivant : Les bases – Courant, tension.
