Les illusions du son

par Jean Marie Champeau 9 Mai 2021, 11:23

Mais, que fait le son parmi les articles consacrés aux illusions visuelles ?

 


Il fallait bien évoquer, à un moment ou à un autre, le son dans la grande famille des illusions. 


On pourra toujours argumenter sur le fait que l’on peut maintenant visualiser les ondes sonores. Finalement, on n’est pas si loin des illusions visuelles, d’autant que, comme on va le voir, certaines illusions sonores s’inspirent d’illusions visuelles et, quelque fois, elles ont les mêmes auteurs.                                                  
 

Simulation numérique de propagation des sons

 

Il existe de nombreuses illusions sonores, depuis "le son de la mer" des coquillages de notre enfance, jusqu’aux mélodieux morceaux de Bach et passant par des exercices de style comme "la gamme de Shepard" semblant progresser sans cesse et qui n’est pas sans rappeler l’escalier perpétuel de Penrose.   
 

Illusions sonores       

Les extraits sonores qui suivent sont issus de Youtube. Si on vous demande de vous abonner, vous pouvez répondre non, vous pourrez quand même écouter la bande sonore. Ensuite, cliquez sur la croix de l’onglet ouvert pour revenir à ce texte.

Bach
Bach
"clavier bien tempéré" de Bach, Blandine Verlet

« le clavier bien tempéré »  de Bach, comme Blandine Verlet nous en fait une démonstration. (52m21s)  

 

Shepard
Les tables de Shepard
Aller voir

Roger Newland Shepard, est un spécialiste en psychologie cognitive. Il a conçu l’illusion visuelle qui porte son nom, « les tables de Shepard », mais en 1964 il a créé l’illusion sonore ci dessous.

 

La gamme de Shepard, est une gamme jouée avec des sons constitués par l'addition de fréquences séparées par un intervalle d'octave. 

                    La Gamme de Shepard. (1m0s)
   La gamme de Shepard (5m0s)

 

 

 

          La Gamme de Shepard. Expliquée.

 

 

 

La Gamme de Shepard. Expliquée un professeur bien connu des voyageurs du futur (1m52s).

 

 


 

 

 

 

 

                    Glissando de Risset.

 

Jean-Claude Risset a créé une version continue de la gamme de Shepard, mais qui semble descendre indéfiniment. Elle est nommée glissando de Shepard-Risset.(10h0m0s !)

ondes

          Effet d'une onde , variation cyclique

 

Nous avons tous joué au téléphone avec une ficelle et deux boites de conserve pour savoir que le son est une vibration.

La vitesse du son dans l'air est d'environ 340m/s. Cette vitesse nous permet de savoir à combien de kilomètres se trouve un orage en comptant le nombre de secondes séparant l’éclair du grondement du tonnerre.

Il existe plusieurs types d'ondes.

 

    •  Les ondes mécaniques se propagent à travers une matière physique dont la substance se déforme. Les ondes sonores, en font partie, elles se propagent via les molécules du milieu qui influent sur leurs voisines. Il y a transport d'énergie sans transport de matière mais il faut une matière pour qu’elles se diffusent. Elle ne peuvent donc pas se propager dans le vide.


    •  Les ondes électromagnétiques ne nécessitent pas de support physique. Elles consistent en des oscillations périodiques de champs électriques et magnétiques générés à l'origine par des particules chargées, que ce soient les ondes radio, les micro-ondes, le rayonnement infrarouge, la lumière visible, le rayonnement ultraviolet, les rayons X et les rayons gamma. Elles peuvent voyager à travers le vide.

 

    •  Les ondes gravitationnelles qui ne nécessiteraient pas non plus de support. Ce seraient  des déformations de la géométrie de l'espace-temps. Elles sont prédites par la théorie mais restent encore à mettre en évidence. 

la sono

 

Vers 1640, le mathématicien français Marin Mersenne mena les premières expériences pour déterminer la vitesse du son dans l'air. 

En 1660, le britannique Robert Boyle a démontré que la transmission du son nécessitait un support, en montrant que la sonnerie d'une cloche dans un bocal d'où l'air avait été pompé ne pouvait plus être entendue.

Cette expérience a permis de mettre en évidence le caractère mécanique de l'onde sonore et qu’elle a besoin d'un medium pour se propager. 

 

La célérité d’une onde mécanique dépend du milieu dans lequel elle se propage que l'on peut résumer en deux points:

    • Si les particules sont très lourdes, elles se déplaceront plus lentement que si elles sont légères, et l'onde ira donc moins vite.

    • Si les particules sont très proches, l'onde ira plus vite.

Ce deuxième effet explique que les sons se déplacent plus vite dans les liquides et les solides que dans les gaz où les particules peuvent être éloignées les unes des autres. 
 

Exemple: la célérité du son dans quelques milieux matériels

 

Milieu matériel

Air

Eau

Acier

v (m/s)

340

1 500

5 000

 

La hauteur du son

 

La hauteur d'un son est mesurée par sa fréquence. Les infrasons, d’une fréquence inférieure à 20 Hz, et les ultrasons, d’une fréquence supérieure à 20.000 Hz, sont nommés ainsi en fonction de la perception humaine des sons.

Certains animaux parviennent à percevoir et émettre des ultrasons. C'est le cas de la chauve-souris, du dauphin, de certains rongeurs et des insectes. D'autres, en revanche, perçoivent les infrasons, par exemple la baleine bleue, le crocodile ou l'éléphant. 

 

Les ultrasons

 

La première utilisation des ultrasons fut le repérage des sous-marins en 1917 avec le Sonar.

Les ultrasons ont de multiples applications dans l’industrie que ce soit pour la détection de défaut ou la soudure des plastiques et la découpe de matière. Ils sont également employés pour le traitements de certains liquides.
Les industries pharmaceutiques, automobiles ou horlogères ont également recours aux ultrasons à des fins de nettoyage.

Dans un but thérapeutique, on utilise les ultrasons dans les échographies et le traitement symptomatique d’infections des tissus. Des techniques permettent de soigner certaines tumeurs, des calculs et dans des interventions esthétiques. On peut aussi injecter des médicaments sans seringue ou traiter les maladies veineuses comme les varices de façon non invasive.


Les infrasons

 

                       Ondes sismiques

Les infrasons peuvent provoquer de la gêne, même lorsqu'ils sont inaudibles. Cela s'explique par la sensibilité de certaines cellules nerveuses auditives à ce type de vibrations acoustiques. 

 

 

L'impossibilité d'identifier ou de localiser la source d'un bourdonnement de basse fréquence produit une impression, à la fois auditive et physique, qui donne une sensation d'inconfort.                     

Outre les sources naturelles d'infrasons, tels le vent, les vagues marines, les volcans, l'orage et les tremblements de terre, il existe aussi des sources artificielles : le trafic ferroviaire, aérien et routier, ainsi que l'industrie. 

nuage de condensation derrière l'onde de choc.

 

 

Le  bang  du passage du mur du son par un avion 
supersonique est source d'une puissante vague d'infrason.

Les décibels

 

La puissance du son est mesurée en Décibel sur une échelle logarithmique. Plutôt que de se lancer dans des calculs ennuyeux, il nous suffit de savoir que +3DB correspond à un doublement de la puissance et que +20DB correspondent à une multiplication par 10.

 

A 200 décibels, la pression est telle qu’elle peut être mortelle pour l’homme. 
Depuis quelques années, la recherche militaire a créé de nouvelles armes à ultra-sons. Ainsi des fusils à ultra-sons, peuvent littéralement mettre un homme à terre.

Le bruit est partout

On va s’amuser un peu et se disant qu’heureusement que le son ne se propage pas dans le vide car les gigantesques explosions atomiques du soleil et de toutes les étoiles, qui font un bruit d'enfer, devraient nous assourdir.

En 1961 la plus grosse bombe à hydrogène, la "Tsar Bomba" Russe, reposant sur les réactions de fusion nucléaire telles qu'on les trouve dans le soleil, a dégagé une puissance acoustique de 224 Décibels.

 

Le soleil

L'énergie qui se libère dans les profondeurs du Soleil équivaut à l'explosion de 100 milliards de bombes à hydrogène par seconde. Ainsi, à chaque seconde, 700 millions de tonnes d'hydrogène sont converties en 695 millions de tonnes d'hélium : les 5 millions manquants sont transformés en énergie pure sous forme de rayonnements de toutes sortes.
Le Soleil rayonne l'équivalent de trois cent milliards de milliards de centrales nucléaires! 

 

                                                                          
Un murmure!

Je me suis livré à un petit calcul pour voir comment on entendrait le soleil, si le son voyageait dans le vide. Malgré ces milliards de bombes et le boucan qui va avec, le son du soleil nous parviendrait en un murmure !

Mais, des scientifiques, qui ont eu la même idée que nous, ont transformé en son, les vibrations du soleil qu’ils ont déduit à partir des modulations des ondes électromagnétiques que nous recevons.

son expérimental des vibrations du soleil

 

 

Et ça donne ça : (1m22s)

 

 

 

Si on pouvait entendre tous les soleils, comment réagiriez-vous si votre contemplation de la nuit silencieuse était tout à coup troublée par toutes sortes de bruits saugrenus produits par les étoiles ? 

Justement, les astronomes sont en train de découvrir des façons d'« entendre » l'Univers.

 

Les « sons » du cosmos ne sont pas portés par les vibrations de l'air. Il faut les « déduire » à partir des variations du rayonnement électromagnétique qui se propage dans l'espace. 
Quand nous pourrons les entendre, ces vibrations nous permettront d'écouter de violents, souvent invisibles, cataclysmes cosmiques.

L'étude détaillée des fréquences stellaires conduit à des informations précieuses sur la masse de ces astres, leur taille, leur âge et leur composition.  

Chaque étoile a une signature sonore qui lui est propre, les grosses étoiles résonnant avec des fréquences plus graves que les petites. 
                                   

Bientôt on pourra dire que le silence total n’existe pas dans tout l’univers, alors profitons de ces travaux qui n’en sont qu’à leur début ! 


Je vous propose, pour terminer sur le sujet, deux petits extraits. Le premier concerne la traduction sonore des pulsations des étoiles à neutrons. Le suivant étant une partie d’un spectacle qui s’appuie sur les vibrations de certaines étoiles.

Les étoiles à neutrons.
Sons d’étoiles à neutrons

Certaines ressemblent à des pétrolettes, d’autres à des tronçonneuses.(2m24s)

(il faut attendre un peu,  les sons ne viennent pas immédiatement)

Le silence assourdissant du cosmos.

 

LE SILENCE ASSOURDISSANT DU COSMOS

Présentation de Jean-Marc Bonnet-Bidaud (astrophysicien) 

Les vibrations exactes de chaque étoile ont été ici traduites en sons pour les rendre audibles. (2m43s)

Alors. . . bonne soirée. . .

 

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