Volume sonore et niveau d'intensité

[Simontheb]

Bonjour,

je sollicite vos lumières car j'ai un petit problème avec le chapitre du Hecht portant sur le son.

Il y est défini le niveau d'intensité , en décibel, comme suit:


où est l'intensité sonore (ou volume sonore) et l'intensité au seuil d'audibilité.

Il est également écrit que, pour l'oreille humaine, "une multiplication de l'intensité d'un son par 10 sera généralement perçue comme une multiplication du volume par 2." Et puis, juste après: "cela est équivalent à dire que l'oreille est sensible au logarithme de l'intensité."

De cette dernière phrase, je déduis que, lorsque l'intensité d'un son est multiplié par 10, son niveau d'intensité double. Or, quand j'applique la formule ci-dessus, je me rends compte que le niveau d'intensité est augmenté de 10 dB et non multiplié par 2. Je ne comprends pas.

En plus, dans un exemple d'application, on compare deux sons: le volume sonore de l'un est 32 fois plus grand que l'autre. L'auteur en déduit une différence de niveaux d'intensité de 50 dB. Pourtant, le logarithme décimal de 32 ne vaut pas 5! Où est l'erreur?

Merci d'avance pour vos réponses.
-----

[calculair]

Bonjour

Un signal sonore juste audible est de niveau I° soit 0 dB ( log 1 = 0 )

Un signal sonore d'intensité de 10 I° son niveau en dB est de 10 dB ( log 10 = 1)

Un signal sonore d'intensité de 10 x 10 I° soit 100I° est en dB de 20 dB
soit 2 fois en dB le signal sonore de 10 I° ( log 100 = 2)

Unsignal sonore de 32 I° ( 32x 10 I° autre cas) , le niveau en dB est bien de 50
dB ( ou 50dB +10 dB = 60 dB pour l'autre cas)) ( log 3,2 = 0,50)

[stefjm]

Il est également écrit que, pour l'oreille humaine, "une multiplication de l'intensité d'un son par 10 sera généralement perçue comme une multiplication du volume par 2."

Comment est définit la notion de perception du volume?

Et puis, juste après: "cela est équivalent à dire que l'oreille est sensible au logarithme de l'intensité."

C'est vrai, mais qu'est ce qui impose d'utiliser un logarithme à base 10?
Cela marche de la même façon avec toutes les bases (e, 2, 10) choisies arbitrairement. (Non?)

De cette dernière phrase, je déduis que, lorsque l'intensité d'un son est multiplié par 10, son niveau d'intensité double. Or, quand j'applique la formule ci-dessus, je me rends compte que le niveau d'intensité est augmenté de 10 dB et non multiplié par 2. Je ne comprends pas.

Le log permet de changer une échelle multiplicative en additive, rien de plus.
Je ne vois pas de sens à parler d'une multiplication par deux d'une grandeur en log! (Mais je suis intéressé si on me montre qu'il y en a un.)

En plus, dans un exemple d'application, on compare deux sons: le volume sonore de l'un est 32 fois plus grand que l'autre. L'auteur en déduit une différence de niveaux d'intensité de 50 dB. Pourtant, le logarithme décimal de 32 ne vaut pas 5! Où est l'erreur?

Un signal sonore d'intensité de 10 x 10 I° soit 100I° est en dB de 20 dB
soit 2 fois en dB le signal sonore de 10 I° ( log 100 = 2)

Cas particulier qui ne marche plus avec 100. (x3 ???)

Unsignal sonore de 32 I° ( 32x 10 I° autre cas) , le niveau en dB est bien de 50
dB ( ou 50dB +10 dB = 60 dB pour l'autre cas)) ( log 3,2 = 0,50)

Je dois pas être réveillé mais je n'ai rien compris!
x32 me donne +15dB

D'où sort le x10 ?

Cordialement.

[calculair]

Bonjour,

Je n'etais sans doute pas reveillé à 100% !!

10 xLog 3,2 = 5 dB et non 50 db ....

[A voir en vidéo sur Futura]

[LPFR]

Bonjour.
L'intensité est la puissance par unité de surface. Souvent pour le son on mesure l'intensité en dB par rapport à une intensité de référence. Mais ce n'est pas obligé.
Ici le Hecht se fait prendre à son propre piège des définitions. Il a mélangé l'intensité tout court avec l'intensité mesurée en dB.
C'est ce qui arrive quand on donne des définitions idiotes.
Au revoir.

[stefjm]

Bonjour.
L'intensité est la puissance par unité de surface. Souvent pour le son on mesure l'intensité en dB par rapport à une intensité de référence. Mais ce n'est pas obligé.
Ici le Hecht se fait prendre à son propre piège des définitions. Il a mélangé l'intensité tout court avec l'intensité mesurée en dB.
C'est ce qui arrive quand on donne des définitions idiotes.

J'ai failli dire que cette partie était du n'importe quoi et puis j'ai douté de moi et suis resté modeste.
Comme quoi, je n'aurais pas du...

[LPFR]

J'ai failli dire que cette partie était du n'importe quoi et puis j'ai douté de moi et suis resté modeste.
Comme quoi, je n'aurais pas du...

Bonjour Stefjm.
Vous avez bien fait de ne pas dire.
Regardez la définition d'intensité en wikipedia.
On ne parle pas de dB.
Dire que l'intensité ne peut être mesurée qu'en dB est une "particularité" franco-française.
Encore une directive ministérielle, je suppose.
Cordialement,

[stefjm]

Vous avez bien fait de ne pas dire.

Bah, il y a quand même une belle salade entre dB et pas dB!

Regardez la définition d'intensité en wikipedia.
On ne parle pas de dB.

Mais le Hecht en parle...

Dire que l'intensité ne peut être mesurée qu'en dB est une "particularité" franco-française.
Encore une directive ministérielle, je suppose.

On dit cela en France? J'ai toujours essayé d'être le plus univoque possible à ce propos sachant que c'est casse gueule.

Dans le cas ici, x2 (ou x10) sur l'amplitude (non dB) donne quoi sur la perception?

Cordialement.

[calculair]

Bonjour LPFR,

L'intesite sonore, est une puissance, c'est pour cela qu'il y a le terme x10 dans l'expression, car le dB est une echelle logarithmique de puissance.

Par simplification de language, parfois, et à tord, on exprime les puissances electrique en dBm ou dBW en radioelectricité

L'horreur pour le physicien c'est qu'ensuite on exprime les niveau de tension en dB ( par rapport au dBm sous 50 ohms, 75 ohms, ou 600 ohms ) en ne prenant plus en compte les impedances de fermetures. Ce genre d'utilisation du dB entraine de nombreuses erreurs chez les techniciens , et parfois hesitent si il faut multiplier par 10 ou 20 le log et encore faut il bien utiliser la bonne reference de tension.

Le neper etait defini comme un rapport de tension, mais, il a pris un coup de vieux

[invitee2a89271]

Bonjour,
J'ai pas tout lu à fond mais il me semble qu'il y a une erreur de base dans vos analyse. Dans le premier message il est question d'une 'perception' multiplié par 2. En acoustique il faut faire attention entre les paramètres physiques (niveau sonore en dB, ....) et la perception qu'on en a. On parle alors de 'psychoacoustique'. Pour lier physique et perception on utilise des grandeurs genre le phone (=dB pour fréquence de 1000 Hz) ou pour la perception de 'sone'. Le sone donne la grandeur de la 'perception'. De mémoire 1 sone correspond à 40 phone. Ce qui à été observé c'est que la 'perception' d'un son à 1000 Hz doublait lorsqu'on multipliait le paramètre physique 'intensité' par 10. C'est lié à notre oreille qui 'voit des lois de puissance' et n'est pas linéaire (comme quasiment toutes nos perceptions). Ensuite il existe des courbes d'isosonies pour voir comment la perception évolue suivant la fréquence.

[LPFR]

Re.
Pour la perception on ne peut pas dire que 10 fois plus de puissance par unité de surface donne une impression du double. On ne peut pas mesurer l'impression avec précision.
Mais on peut dire que, en gros, la perception du son est logarithmique. Le passage de 10 à 15 µW/m² donne la même impression d'augmentation que le passage de 40 à 60 mW/m² Le logarithme décimal est un choix. Pendant longtemps les PTT utilisaient le "Neper" à la place du dB (c'est la même chose avec des logarithmes népériens).

On dit aussi que, en gros, la variation en volume du son la plus faible que l'on peut percevoir est de 1 dB


Et oui, l'intensité nécessairement en dB c'est bien une particularité française. Regardez la page de wikipedia en anglais: pas d'équivalent français. Regardez la page d'homonymie de intensité en français. Pas une mention ni des W/m² ni même des dB.

Je me permets de corriger: l'intensité sonore est une puissance par unité de surface.
Effectivement, les matheux ont transformé les décibels sous impédance constante en une chose horrible: 20log(V₂/V₁), en sortant l'exposant du logarithme. Quel besoin avaient-ils de le sortir. Encore une directive ministérielle?
Je disais à mes étudiants (qui ne arrivaient pas à se défaire au 20), que si ça avait été 20, on les aurait appelés "vingtibels" et non décibels.
Cordialement,

[Cassano]

Sauf erreur de ma part, la définition en 20log(V/V0) ne vient pas des mathématiciens mais plutot des "électriciens", pour se rapprocher des définitions en signaux électriques (plus utiles aux techniciens que les W/m²).

Quant à la "spécificité francaise", Hecht était américain. Et la plupart des sonomètres , de fabrication allemande ou italienne, donne l'intensité sonore en dB.

ps : Si je puis me permettre, je trouve les bouquins de Physique de Hecht assez vieillots et insupportables à lire. Je préconise (ce n'est qu'un avis) de conserver le Hecht pour l'optique (qui par contre est génial!)

[Simontheb]

Houlà! Je ne m'y retrouve plus du tout. Est-ce que le texte du Hecht est correct, en fin de compte? Parce qu'il me semble qu'il dit explicitement que l'oreille est sensible au logarithme de l'intensité d'un son, c'est à dire au niveau d'intensité. Je ne comprends donc pas pourquoi il est affirmé qu'un facteur 10 sur les intensités donne un facteur 2 sur le son perçu. En effet, un facteur 10 sur les intensité se traduit par une différence de 10 dB sur les niveaux d'intensité, en appliquant simplement la formule de définition. Si encore la majorité des sons avaient un niveau d'intensité autour de 10 dB, je comprendrais, ça doublerait le niveau d'intensité grosso modo. Mais d'après la table donné à la même page, les sons courant ont un niveau d'intensité autour de 70 dB. Je ne comprends donc toujours pas.

Au sujet de l'exemple du facteur 32 sur l'intensité, la démarche de Hecht est la suivante: l'intensité est doublé 5 fois (32= 2 puissance 5), et il affirme alors que "chaque fois que le volume double, le niveau d'intensité augmente de 10 dB". Il en déduit donc que le niveau d'intensité augmente de 50 dB. Mais je ne sais pas d'où il sort la phrase souligné: le logarithme décimal de 2 n'est pas 1! Je comprends de moins en moins ce passage...

[calculair]

Bonjour,

Pour comparer subjectivement 2 niveaux sonore il faudrait le faire à frequence egale. Si non il faudrait corriger l'impression avec les courbe de Flechner. In son audible à 1000Hz peu être inaudible à 100Hz car la sensibilite de l'oreille baisse d'environ 20 dB à 30 dB
si l'impression sonore double comme sa valeur en dB, l'augmentation de puissance correspondante va dependre du niveau du son de reference

de 10 dB à 20 dB on multilie pa puissance par 10

de 20dB à 40 dB on multiplie la puissance par 100

[stefjm]

de 10 dB à 20 dB on multilie pa puissance par 10

de 20dB à 40 dB on multiplie la puissance par 100

Pour moi, +10dB font x10.

Qu'est ce que je rate encore?

[calculair]

Bonjour stefjm

Si tu prends 0 dB = 10^-12W/m² ( seuil de l'audition= 0dBpar definition)

10 dB = 10 ^-11W/m² c'est notre son audible
Si tu doubles la valeur en dB , le niveau sera de 20 dB soit de 10^-10 W/m²

Maintenant tu envies de doubler encore la valeur en dB , tu passes alors de 20 dB à 40 dB.La puissance accousique ( l'intensité) passe de 10^-10W:m² à 10^-8W/m², soit une mumtiplication par 100 de la puissance accoustique.

[invitee2a89271]

Bonjour,
Pour préciser, la loi du doublement de la sonie tout les 10 dB à 1000 Hz est valable au dessus de 40 phones. En effet comme dit par LPFR au dessous de 40 dB la dynamique est plus rapide. Cela est lié au fait qu'on dispose de 2 familles de cellules, les CCE et les CCI (cellules cillées externes et internes). Je ne rappelle plus exactement qui fait quoi mais en dessous de 40 dB une de ces familles se met à amplifier le son ce qui change la dynamique.

[stefjm]

Bonjour stefjm

Si tu prends 0 dB = 10^-12W/m² ( seuil de l'audition= 0dBpar definition)

10 dB = 10 ^-11W/m² c'est notre son audible
Si tu doubles la valeur en dB , le niveau sera de 20 dB soit de 10^-10 W/m²

Maintenant tu envies de doubler encore la valeur en dB , tu passes alors de 20 dB à 40 dB.La puissance accousique ( l'intensité) passe de 10^-10W:m² à 10^-8W/m², soit une mumtiplication par 100 de la puissance accoustique.

Ok. J'y suis. (Toujours dB ou pas dB...)
Mais quel est l'intérêt de dire qu'on double en dB?
Le dB est additif, pas multiplicatif.

Pour moi, "doubler en dB" a aussi peu de sens que "doubler la température en degré Celcius".

En électronique, on ne double jamais des dB. (toujours additif)
Cela se pratique en acoustique?

Cordialement.

[calculair]

bonjour Stefjm,

j'ai l'impression pour les sensations auditives

Quand tu doubles en puissance +3dB c'est à peine perceptible ( LPFR nous a ecrit que la limite serait 1 dB, mais je pense qu'a ce niveau il faut être trés concentré)

Pour avoir l'impression que le son est 2 fois plus fort, du fait de la sensibilité logarithmique de l'oreille il faut doubler en dB le niveau sonore...

[Simontheb]

Pour avoir l'impression que le son est 2 fois plus fort, du fait de la sensibilité logarithmique de l'oreille il faut doubler en dB le niveau sonore...

...ce qui ne correspond pas à multiplier la puissance par 10, d'où mon incompréhension.

[calculair]

...ce qui ne correspond pas à multiplier la puissance par 10, d'où mon incompréhension.

bonjour,

Tu as parfaitement raison , sauf dans un cas trés particulier, lorsque le niveau est de 10 dB au dessus de la reference.


Si non voir mon message d'hier à 17h 42.