La voix et l`oreille humaine

Thème : Son et musique
Chap. 2 Emetteurs et récepteurs sonores
La voix et l’oreille humaine - Correction
Mots-clefs : Voix ; Acoustique physiologique.
Contexte du sujet :
La voix est considérée comme le plus ancien des instruments de musique, l’oreille comme le plus ancien récepteur
sonore. Comment la voix est-elle créée ? Comment l’oreille capte-t-elle les sons ?
A partir des différents documents, répondre aux questions
1. Quelles sont les trois parties du corps qui interviennent lors de la formation de la voix ?
Les trois parties du corps qui interviennent lors de la formation de la voix sont :
- les poumons
- les cordes vocales
- les résonateurs : gorge, bouche et nez.
2. Compléter les chaînes ci-dessous qui illustrent les principales étapes de la production d’un son par la voix et la
perception d’un son par les oreilles.
3. Comment expliquer la différence de registre entre un baryton et une soprano ?
La différence de registre entre un baryton (100 Hz – 400 Hz) et une soprano (200 Hz – 900 Hz) s’explique par la
différence de tension et d’épaisseur des cordes vocales.
Montrer la manip avec le ballon de baudruche gonflé : on écarte les bords de l’ouverture en tirant plus ou moins
dessus ce qui modifie la longueur et la finesse de l’ouverture et donc la fréquence du son émis.
La tessiture est la partie du registre de la voix, couverte avec un maximum d’aisance. Cela représente l’échelle des
fréquences des sons pouvant être émis de façon continue pour la voix chantée. La tessiture est liée aux cordes
vocales : en faisant varier la tension et l’épaisseur des cordes vocales, on fait varier la hauteur du son (la hauteur
d’un son est liée à sa fréquence).
4. Que traduit l’échelle en décibel en acoustique physiologique ? Pourquoi est-elle pondérée ?
L’échelle en dB traduit la sensibilité de l’oreille selon l’intensité d’un son. C’est une échelle logarithmique pour
rendre compte de la perception de l’oreille. L’échelle doit être pondérée pour tenir compte de la sensibilité de
l’oreille en fonction de la fréquence du son.
5. Quelle serait l’allure des courbes du diagramme de Fletcher et Munson si la sensibilité de l’oreille ne variait pas en
fonction de la fréquence ?
Si la sensibilité de l’oreille ne variait pas en fonction de la fréquence, les courbes du diagramme de Fletcher et
Munson seraient des droites horizontales.
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6. Pour quelle fréquence, une oreille est-elle la plus sensible ? Justifier.
L’oreille est la plus sensible aux sons de fréquences voisines de 3 000 Hz ; en effet, à ces fréquences, les courbes du
diagramme présentent un minimum de niveau d’intensité sonore.
7. L’échelle des fréquences est logarithmique : quelles sont la particularité et l’utilité de cette échelle ?
L’échelle des fréquences est logarithmique : deux graduations consécutives n’ont pas la même distance,
contrairement à une échelle linaire. En revanche la distance qui sépare les graduations 10 et 100 est la même que
celles qui séparent les graduations 100 et 1000 et les graduations 1000 et 10000.
Cette échelle est bien adaptée aux valeurs très étalées comme celles des fréquences audibles par l’oreille humaine.
Les points sont régulièrement étalés sur toute la plage des valeurs ce qui n’est pas le cas avec une échelle linéaire.
8. Comparer les niveaux d’intensité sonore permis par la réglementation avec les limites de nocivité et le seuil de
douleur. Quel autre paramètre est aussi à prendre en compte pour évaluer la nocivité du son ?
Le niveau d’intensité sonore est limité à 100 dB en sortie pour les baladeurs et 105 dB dans les lieux musicaux.
Ces niveaux sont inférieurs à celui du seuil de douleur mais supérieurs à la limite de nocivité : 85 à 90 dB.
En plus du niveau d’intensité sonore il faut prendre en compte la durée d’exposition.
9. Qu’est-ce qu’un audiogramme ?
Un audiogramme est un examen médical qui teste l’audition. Il évalue la perte d’audition en dB pour différentes
fréquences audibles.
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Ce qu’il faut retenir :
La voix est une onde de pression dans l’air émise par le système de phonation humain. Il s’agit d’une onde
sonore qui se propage dans l’air. On parle d’onde de pression car elle correspond à une vibration des
couches du milieu de propagation (une succession de compressions et de détentes des tranches d’air). La
voix est donc une onde mécanique progressive longitudinale. La voix produit des sons complexes constitués
d’une fréquence fondamentale et d’harmoniques.
Les organes mis en jeu dans la formation de la voix sont :
 le système respiratoire : Les poumons jouent le rôle d’une soufflerie en permettant à l’air
nécessaire à la production de la voix de s’écouler le long de la trachée ;
 les cordes vocales présentes dans le larynx : Elles sont la véritable source sonore. En vibrant à
une fréquence donnée lors du passage de l’air expiré, elles génèrent des ondes sonores ;
 la gorge (le pharynx) et les cavités buccale et nasale : Le pharynx et les cavités buccale et
nasale (c’est-a-dire l’ensemble du conduit situe entre les cordes vocales et les lèvres) jouent
le rôle d’un résonateur ou d’une caisse de résonance dont le rôle est d’amplifier certaines
fréquences ou harmoniques du son de la voix et d’en atténuer d’autres ;
 la bouche (et les lèvres) : La bouche est l’émetteur qui transmet la voix au milieu de
propagation extérieur.
La formation de la voix peut être comparée avec la formation d’un son dans un instrument de musique : On
retrouve dans tout instrument de musique des éléments dont le rôle est comparable :
 l’archet est le poumon du violon qui permet de faire vibrer les cordes ;
 les cordes en sont la source sonore ;
 la table d’harmonie ou la caisse de résonance, le résonateur ;
 les ouïes, l’émetteur du son.
La hauteur de la voix (sa qualité plus ou moins grave) est imposée par la fréquence de vibrations des cordes
vocales. Plus elles vibrent rapidement, plus les vibrations sont fréquentes, plus la hauteur de la voix est
importante et inversement. Il est possible de faire varier la hauteur du son de la voix en modifiant les
dimensions (longueur et épaisseur) des cordes vocales. Cela s’effectue grâce a des mouvements du larynx
qui modifient la tension des cordes vocales.
Le timbre est lie à la présence d’harmoniques en nombre plus ou moins important associes à la fréquence
fondamentale. Il est détermine par la forme et les dimensions du résonateur (plus le résonateur présente un
volume important, plus il amplifie les harmoniques graves).
L’intensité traduit la force (son fort ou faible) avec laquelle un son est perçu. Elle est liée a l’amplitude des
vibrations (compressions - détentes) des couches d’air qui remontent la trachée. C’est l’amplitude des
oscillations des cordes vocales qui permet de moduler l’intensité de la voix.
Les cordes vocales sont plus courtes chez la femme donc elles vibrent plus rapidement : la voix est plus
aigue.
La voix de chaque individu est unique car elle dépend de la morphologie du système de phonation. Les
dimensions de ses cordes vocales, la taille et la forme de ses cavités résonnantes conditionnent la hauteur, le
timbre et l’intensité de la voix. La fréquence fondamentale fo de la voix est ainsi propre à chaque individu.
L’acoustique physiologique s’intéresse aux mécanismes de l’audition et étudie l’impact des ondes sonores
sur le système auditif humain.
Pour évaluer l’impact d’une source sonore dangereuse sur l’audition, on trace un audiogramme, qui compare
la sensibilité de l’oreille à une sensibilité de référence pour différentes fréquences.
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