Qu’est-ce que le son ?

Vous venez d’en produire un en tournant cette page. Ce son, issu du froissement du papier, est peut-être anodin pour vous. Il pourrait pourtant être gênant pour d’autres, et est donc identifié comme un bruit. En effet, la différence entre le son et le bruit réside dans la manière dont ils sont perçus, et non dans leur nature physique. « À l’origine de tout son se trouve une déformation d’un milieu qui perturbe les particules de matière les plus proches », explique Vincent Koehl, enseignant-chercheur en acoustique au Lab-Sticc¹, à Brest. Lorsque nous parlons, par exemple, l’air expulsé par nos poumons met en vibration les cordes vocales. Celles-ci perturbent les particules d’air environnantes, qui déstabilisent à leur tour leurs voisines. Une onde sonore vient alors de naître. Ainsi, pour se propager, le son a besoin d’un milieu matériel. Dans le vide spatial, aucune particule ne peut transmettre la vibration. « Une réalité physique qui rendrait bien silencieux les affrontements spatiaux de Star Wars », s’amuse Vincent Koehl.

Mesurer le barouf

Le son se caractérise par plusieurs paramètres physiques. Son intensité est exprimée en décibels (dB), sur une échelle de 0 à 120. Sa fréquence, mesurée en hertz (Hz), correspond au nombre de vibrations produites chaque seconde par l’onde sonore. L’oreille humaine perçoit uniquement les sons compris entre environ 20 Hz, les fréquences les plus graves, et 20 000 Hz, les plus aiguës. À titre de comparaison, la souris peut entendre des sons atteignant près de 100 000 Hz. La vitesse de propagation du son se mesure quant à elle en mètre par seconde, et dépend du milieu traversé. Dans l’air, elle est d’environ 340 mètres par seconde, contre près de 1 500 dans l’eau. Elle varie également avec la température : un air plus chaud favorise une propagation plus rapide. Ces vitesses restent toutefois très inférieures à celle de la lumière, qui atteint près de 300 000 kilomètres par seconde. C’est pourquoi, lors d’un orage, l’éclair est visible avant que le tonnerre ne soit audible.

Transformation électrique

Encore faut-il que l’onde sonore générée par ce grondement soit captée puis interprétée par notre organisme. Chez l’être humain, cette tâche revient à l’oreille. En vérité, ce que nous avons coutume d’entendre derrière ce terme ne désigne que sa partie apparente.

L’oreille se divise en réalité en trois. « L’oreille externe commence par le pavillon, qui capte les sons et les guide jusqu’au tympan par l’intermédiaire du conduit auditif », explique Benoît Godey, praticien ORL² et enseignant-chercheur au CHU de Rennes. Lorsque l’onde sonore atteint le tympan, celui-ci se met à vibrer. Ces vibrations sont ensuite amplifiées par les trois minuscules osselets de l’oreille moyenne : le marteau, l’enclume et l’étrier, le plus petit os du corps humain. Le signal parvient ensuite à l’oreille interne, où se trouve la cochlée. Cette structure en forme de spirale renferme des milliers de cellules ciliées. Sous l’effet des vibrations, leurs cils oscillent et convertissent l’énergie mécanique en signaux électriques. « Ces influx nerveux sont ensuite transmis au cerveau, où ils sont interprétés par le cortex auditif », précise Benoît Godey. Cette transformation d’une énergie physique en signal nerveux est appelée transduction.

Le principe est suffisamment efficace pour avoir inspiré les technologies d’enregistrement sonore. Dans un microphone, une fine membrane joue le rôle du tympan. « Les vibrations qu’elle reçoit, à la suite de l’arrivée d’une onde sonore, sont converties en courant électrique grâce à une bobine ou à un condensateur, explique Vincent Koehl. Le microphone reproduit finalement le fonctionnement de notre système auditif. » Ensuite, une console ou un ordinateur réceptionne ces impulsions, à la manière de notre cortex auditif. Là encore, le signal acoustique est devenu un signal électrique. Dans le cas d’un appareil émetteur de son comme un haut-parleur, le processus s’inverse, puisque c’est le signal électrique qui est transformé en vibrations sonores.

Des haut-parleurs réglés à trop haute puissance peuvent d’ailleurs affecter notre audition. Le plus connu des troubles est la malentendance, qui correspond à une perte auditive comprise entre 20 et 89 dB. Elle peut être présente dès la naissance ou apparaître au cours de la vie, notamment à la suite d’un traumatisme sonore ou du vieillissement naturel de l’oreille, appelé presbyacousie. En France, environ 10 % de la population serait touchée, une proportion qui atteint près de 60 % chez les plus de 60 ans. Lorsque la perte auditive dépasse 90 dB, on parle de surdité. Près de 400 000 personnes seraient concernées dans le pays.

Hypersensibilité

Mais tous les troubles auditifs ne se traduisent pas par une diminution de l’audition. Certains provoquent une sensibilité excessive aux sons. « L’hyperacousie désigne une exacerbation des sons perçus, qui deviennent gênants voire douloureux », explique Nicolas Farrugia, enseignant-chercheur en neurosciences cognitives à l’IMT³ Atlantique, à Plouzané. « Il s’agit du trouble de l’audition le plus fréquent, malgré son origine parfois difficilement identifiable », déplore l’enseignant-chercheur. Cette hypersensibilité peut en effet faire suite à une exposition répétée à des niveaux sonores élevés, ou apparaître spontanément, sans événement précédent particulier. Autre trouble plus méconnu et plus rare : l’amusie, « une anomalie neurologique dans laquelle le rythme, la mélodie et les accords de musique ne sont pas perçus ou n’ont pas de sens pour une personne dont l’audition est normale, poursuit Nicolas Farrugia. Ce trouble peut être congénital ou résulter d’une lésion cérébrale, et ne peut être atténué par une formation musicale ». Autre situation dans laquelle le cerveau nous joue des tours : lorsqu’il anticipe, imagine⁴ des sons ou complète une ligne mélodique, par exemple ! Faites maintenant l’expérience : au prochain froissement de page, un phénomène physique, biologique et psychique sera à l’œuvre, et ne vous laissera plus jamais indifférent.