Question acoustique : c'est quoi concrètement la pression et l'intensité RMS en acoustique ?
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Feenux
Mais, pour une fois, j'ai une question, un peu tordue c'est vrai, mais dont je n'arrive pas à trouver la réponse... Peut être sur des sites anglais, mais mon niveau de vocabulaire technique n'est pas assez pointu pour en dégager une réponse claire.
Ma question concerne la valeur RMS (Root Mean Square, ou quadrature moyenne, ou valeur efficace).
Je sais à quoi elle correspond en électricité, que ça soit pour l'intensité ou pour la tension, la valeur RMS c'est la valeur constante qui engendrerait la même dissipation d'énergie qu'engendre le signal à partir de laquelle elle est calculée... Pour un même circuit, et pour la même durée T.
Donc c'est super, ça colle magnifiquement bien avec cet outil mathématique qu'on appelle quadrature moyenne, c'est fou la puissance des maths.
Mais quand on parle de pression acoustique (Pa) ou d'intensité acoustique (W/m²), à quoi cette valeur efficace correspond-t'elle vraiment ?
Ça m'intéresserait beaucoup de savoir, étant donné que nos dB SPL sont calculés à partir de ces valeurs efficaces. Et donc pour le moment je suis sans réponse, dans l'incapacité de me l'expliquer ou de l'expliquer à d'autres.
Ça n'empêche pas de dormir me direz vous, mais j'aime comprendre même si ça ne me servira peut être jamais !
J'avais quelques idées : est ce que l'intensité acoustique efficace serait l'intensité constante qui apporterait la même énergie que l'énergie apportée au milieu par l'intensité variable ? Est ce qu'il y a un rapport avec une possible élévation de température, vu qu'on vient exciter les molécules ? Est ce que la pression efficace serait la pression résultante, si on appliquait au milieu l'intensité efficace déduite à partir pression variable ?
Je ne sais pas s'il y a de bonnes pistes ou aucune, j'apprécierais grandement un regard éclairé de ceux qui ont les connaissances physiques nécessaires, parce que ma connaissance théorique s'arrête malheureusement là.
Je compte sur vous, et j'espère que ma question trouvera finalement une réponse, et que d'autres pourront en profiter =)
Merci d'avance !
[ Dernière édition du message le 12/10/2017 à 00:57:52 ]
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Chris Kazvon
On me corrigera si je dis des bêtises, mais:
> en sono la notion de "RMS" est trop vague sans précision du temps sur lequel on fait la moyenne.
Exemple: puissance AES: puissance RMS qu'un HP peut supporter sans casser pendant 2h.
puissance IEC: idem mais sur 6h.
>> même combat pour les dB. En fait ta pression moyenne ce sera simplement l'intégration sur un temps donné.
Par exemple 105dB SPL moyens sur 1h.
Ensuite les normes type dBA etcccc définissent le termes de cette intégration.
Voilou
Chris Kazvon
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[ Dernière édition du message le 12/10/2017 à 15:18:39 ]
Feenux
Ma question est, en acoustique, où est l'équivalence. Parce que les outils mathématiques ne sont pas utilisés par hasard.
Après les normes définies en fonction du temps d'intégration comme les Watt AES ou les Watt ICE, ou celles des dBA dBB dBC dBD définies en tenant compte des courbes iso-soniques, c'est une autre histoire, pas inintéressante, mais ce n'est pas là ou je coince. Enfin pour le moment.
Donc la question reste en suspend...
Je précise, c'est pas juste pour faire mon relou en pensant simplement à ma culture personnelle, je suis en réalité en train de préparer des cours, et j'essaye de relier les formules à quelque chose de concret pour que ça soit plus compréhensible, que ça n'ai pas l'air de formules sorties d'un chapeau magique... Et j'essaye également de devancer quelques questions avant qu'elles se ne transforment en un "Ah bin alors là, je n'en ai absolument aucune idée !" devant mon auditoire.
Je continue les recherches de mon côté et si je trouve la réponse avant qu'elle ne soit postée ici, je vous la partagerai pour ceux que ça intéresse.
Chris Kazvon
Dans un circuit électrique la valeur efficace est la valeur constante qui équivaut à la valeur variable en terme de dissipation d'énergie, et ce peu importe le temps
Ça dépend du signal !
Sur quelque chose qui encaisse la tension secteur, effectivement ça change rien car c'est unnsinus sui ne bouge pas.
En revanche, la musique c'est une autre histoire. Le signal est variable.
Il faut donc toujours un temps d'intégration, fusse-t-il court.
Tes dB "efficaces" seront pas les mêmes au cours d'un break au milieu de morceau qu'au moment du drop. Ton niveau sera différent.
Et ils seront différents des "dB efficaces" si on fait l'intégration sur tout le morceau
Chris Kazvon
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Feenux
"En électricité, la valeur efficace d’un courant ou d'une tension variables au cours du temps, correspond à la valeur d'un courant continu ou d'une tension continue qui produirait un échauffement identique dans une résistance." => Wikipedia
Et je pense que sur un sujet aussi basique on peut faire confiance à Wikipédia. Et donc s'il n'est pas précisé courant ou tension "sinusoïdale périodique", mais simplement "variable" c'est que ça fonctionne ainsi pour tout les signaux variables.
Je suis d'accord que la mesure en dB ne sera pas la même selon le temps d'intégration, mais ce n'est pas la question.
La question c'est : la valeur efficace d'un signal acoustique génère un effet, qui serait le même si on prenait la valeur efficace de ce signal acoustique... quel est donc cet effet qui est équivalent pour les deux ?
Chris Kazvon
La valeur efficace, dite aussi valeur RMS (de l'anglais root mean square, moyenne quadratique) d'un signal périodique ou d'un signal aléatoire ergodique, est la racine carrée de la moyenne de cette grandeur au carré, sur un intervalle de temps donné
Ça dépend donc du temps !
Chris Kazvon
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[ Dernière édition du message le 12/10/2017 à 17:41:04 ]
Feenux
Tu prends un signal acoustique de période T, tu prends sa valeur efficace sur la même période T... Et bien sur ta durée T les deux ont un impact équivalent sur la même chose.
Je cherche cette chose qui est équivalente pour les deux... comme l'est la dissipation d'énergie sous forme thermique en électricité.
[ Dernière édition du message le 12/10/2017 à 18:17:43 ]
Chris Kazvon
J'ai dû mal comprendre j'ai cru que tu disais que le temps n'avait rien à voir dans l'absolu.
Pour la réponse à ta question de base du coup, je suis pas sûr qu'on puisse comparer.
Ici on a une pression acoustique.
Donc la si on parle de l'effet sur un humain, 150dB pendant 1min, ce sera bien plus dommageable que son équivalent sur 2h !
pour la partie physique pure je saurais pas avoir un avis tranché
Chris Kazvon
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EraTom
https://fr.wikipedia.org/wiki/Travail_d%27une_force
Son unité est donc des Watts par mètre carré.
Une onde acoustique correspond à une variation de pression qui se propage de proche en proche dans un milieu (généralement l'air) produisant un déplacement de moyenne nulle (une fois l'onde passée les particules reviennent à leur place).
L'analogie avec l'électricité fonctionne bien : pour faire simple, le signal sinusoïdale est de moyenne nulle mais pas sa puissance qui est proportionnelle à la moyenne du carré de tension.
La seule chose en plus par rapport aux calculs en électricité c'est qu'il y a une notion de direction (spatiale) qui intervient : Il faut que la pression "appuie" sur la surface et donc la force résultante (et la puissance mécanique générée) dépend de l'orientation de la surface par rapport à la direction selon laquelle la pression varie.
Enfin, pour résumer je crois que ce qu'il te manquait pour pousser l'analogie avec l'électricité c'est la notion de travail d'une force (qui est une énergie) :
Pression + Surface ==> Force + Déplacement ==> Travail de la force ==> Puissance mécanique.
[ Dernière édition du message le 13/10/2017 à 00:21:05 ]
philrud
Par exemple : 1/Dans la puissance électrique reçue par un haut-parleur, il part environ 50% de l'énergie dans le saladier de celui-ci. 2/Il a été prouvé que ce n'est pas le déplacement (pur/simple) de la membrane qui compte pour la pression acoustique, mais son accélération. 3/Il faut prendre en compte la température (du HP et de l'air ambiant) qui va modifier certaines caractéristiques dans le temps. J'ajouterais aussi les vents porteurs ou contraires si on est en extérieur. Les réflexions en milieu fermé qui peuvent changer les choses, etc.
Donc, je suis bien incapable de répondre à cette question, qui pour moi inclut trop de paramètres entre électrique et acoustique.
Mon soundcloud Good times !
[ Dernière édition du message le 13/10/2017 à 09:02:39 ]
philrud
On va être confronté à une non linéarité dans un cas par rapport à l'autre. Ou alors il faudrait faire cette comparaison de moyenne à une fréquence donnée; je sais pas ...
Mon soundcloud Good times !
[ Dernière édition du message le 13/10/2017 à 10:09:55 ]
Danbei
Chris Kazvon
J'oubliais un autre phénomène, celui de la différence de vitesse entre la circulation électrique selon les fréquences dans un câble de cuivre et la vitesse de circulation dans l'air selon les fréquences : ce n'est pas la même chose ...
What ?????
Désolé mais non
La vitesse du son dans l'air est la même pour toutes les fréquences
La vitesse du signal dans un câble est la même pour toutes les fréquences et est proche de celle de la lumière. Donc également avant qu'une différence de longueur de câble ait un impact sur le delay....
Chris Kazvon
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[ Dernière édition du message le 13/10/2017 à 12:17:50 ]
Fabsalab
Puis ... J'oubliais un autre phénomène, celui de la différence de vitesse entre la circulation électrique selon les fréquences dans un câble de cuivre et la vitesse de circulation dans l'air selon les fréquences : ce n'est pas la même chose ...
Différence de vitesse de propagation entre ton fil de cuivre et l'air bien sûr. mais c'est la même vitesse quelles que soit la fréquence dans un milieu identique ...
la vitesse de circulation dans l'air selon les fréquences
Peut être est ce que tu confonds vitesse de propagation dans l'air et amortissement dans l'air.
La vitesse de propagation dans l'air dépend de la température de celui ci, tout comme son amortissement
Par contre ce dernier est variable selon les fréquences
Fslb
EraTom
Combo hors sujet + n'importe quoi. Joli coup double.
philrud
Le mieux, c'est peut-être de lire ces articles.
Voir le chapitre : "longueur d'onde", ici:
http://www.cochlea.eu/son
Ici, différences de propagation selon le milieu : (air, hélium, etc.)
http://roger.barbara.free.fr/page032.html
Pour répondre au sujet créé par Feenux, voilà un tableau (vers le milieu) qui peut-être sera intéressant :
(avec des rapports de puissances/pression/instruments/sensibilités)
http://hyperbol.free.fr/Sommaire/Dossiers%20techniques/Capacite%20dynamique.htm
Un autre article très intéressant :
https://www.techniquesduson.com/sourcessonores.html
J'ajouterais (et je persiste), les fréquences basses (inf. à 150hz) étant non directives, font qu'on entendra la même pression ou que l'on soit dans la salle : pas de perte de puissance. Et même que des fois ça a tendance à faire des bosses, donc = gain de puissance.
Alors que si l'on s'écarte de l'axe des fréquences élevées, on perdra en puissance selon la courbe de dispersion.
Il peut donc bien y avoir un écart de puissance entre les différentes fréquences, même si elles circulent à la même vitesse dans l'air. (peut-être que dit comme ça, c'est mieux ?)
Ca dépend ou on les mesure, ça dépend du placement des enceintes.
Alors que dans un câble de cuivre de courte longueur, on n'a pas ces problèmes là.( puissance constante)
J'ai pas compris ce que tu veux dire dans ce dernier poste.
C'est bon maintenant, tu as compris ? (des fois je m'exprime comme une quiche !)
Aujourd'hui en 2017, (il m'arrive de bosser avec des acousticiens), ils font quand même un quadrillage de mesures.
La vitesse du signal dans un câble est la même pour toutes les fréquences et est proche de celle de la lumière. Donc également avant qu'une différence de longueur de câble ait un impact sur le delay....
Entièrement d'accord. C'est ce que je voulais dire : ici en cuivre, on n'a pas les mêmes problèmes qu'en acoustique. Ex : on n'a pas de courbe de dispersion, hein ?
Puisque Feenux veut comparer les puissances électriques et acoustiques, il faut bien comparer l'électrique et l'acoustique, hein ? Pour chercher les failles/différences entre les deux, par ex.
Je n'arrive pas à retrouver l'article très intéressant, sur l'accélération d'une membrane, ça fait 1 heure que je cherche, mais je vais le trouver !
Mon soundcloud Good times !
[ Dernière édition du message le 14/10/2017 à 08:31:23 ]
BBmiX
mais je dit peut-être une énorme connerie ....
(-; Be Funky ;-)
EraTom
J'ajouterais (et je persiste), les fréquences basses (inf. à 150hz) étant non directives, font qu'on entendra la même pression ou que l'on soit dans la salle : pas de perte de puissance. Et même que des fois ça a tendance à faire des bosses, donc = gain de puissance.
Alors que si l'on s'écarte de l'axe des fréquences élevées, on perdra en puissance selon la courbe de dispersion.
Il peut donc bien y avoir un écart de puissance entre les différentes fréquences, même si elles circulent à la même vitesse dans l'air. (peut-être que dit comme ça, c'est mieux ?)
D'abord, contrairement à ce que tu affirmais, la vitesse de propagation du son dans un gaz parfait ne dépend pas de sa fréquence. C'est le cas que l'on rencontre avec le volume d'air enfermé dans une pièce.
L'atténuation géométrique existe pour toute les ondes (acoustique comme électromagnétique) et n'a rien à voir avec la vitesse de propagation de l'onde : la puissance totale de l'onde est constante mais elle est répartie sur un front d'onde dont la surface et (généralement) croissante ; localement, lorsque le front d'onde arrive sur un point, c'est une fraction de plus en plus petite qui arrive.
Les directions de propagation d'une onde acoustique ne dépend pas directement de sa fréquence ou longueurs d'onde. Ce n'est pas une propriété intrinsèque de l'onde acoustique.
La directivité est liée à la géométrie de la source sonores :
- Lorsque la dimension de la membrane du haut parleur est très petite devant la longueur d'onde alors la source peut être vue comme sa ponctuelle et les fronts d'onde sont sphérique (émission dans toutes les directions) ;
- Lorsque la dimension de la membrane est très grande devant la longueur d'onde alors le front d'onde est (quasiment) plan et reste parallèle à la membrane. La propagation se produit dans une seule direction.
- Et dans les longueurs d'onde intermédiaires on se retrouve avec une émission dans toutes les directions avec une direction privilégiée.
Et ça reste hors sujet.
Feenux
Si je comprends bien, est ce qu'on peut dire :
La valeur efficace de I (intensité acoustique en W/m²) engendrerait une force qui apporterait (à une surface d'aire identique et perpendiculaire au sens de propagation de l'onde sonore) la même quantité d'énergie que celle (ou celles, je ne sais pas si on peut parler d'une force qui varie au cours du temps ou s'il est plus juste de parler de plusieurs forces) qu'engendre I variable.
Est ce que j'ai bien compris le fond du propos ? est ce que c'est correct ?
Si oui je pense que la surface importe peu puisque si dans les deux cas on prend la même ça devrait ne rien changer... Par contre j'imagine que l'orientation de la surface elle est importante, parce qu'on imagine bien que si cette surface est dans le sens de la propagation des ondes sonores, aucune force ne s'applique dessus (du fait que dans un fluide le Son ne provoque pas d'ondes transversales mais uniquement des ondes longitudinales).
Et merci aux autres pour leurs interventions, certes hors sujet, mais qui me seront peut être utiles par la suite
[ Dernière édition du message le 14/10/2017 à 13:00:19 ]
Feenux
Je ne sais pas lesquels le sont, d'autant plus qu'un milieu peut être dispersif pour certains types d'ondes et pas d'autres... Mais en tout cas, rassurez vous, l'air n'est pas un milieu dispersif pour le son =)
[ Dernière édition du message le 14/10/2017 à 13:04:55 ]
philrud
il faut se méfier de l'inter-action de l'acoustique sur l'électrique en parlant d'enceintes. L'impédance du haut-parleur varie en fonction du déplacement de l'équipage mobile, on imagine bien que quand un HP bouge tout le temps, son impédance varie tout le temps contrairement aux belles courbes fixes bien tracées qu'on nous montre dans les doc's : alors que se passe-t-il au point de vue puissance de l'ampli ... (donc du côté de l'électrique)
Puis aussi, penchons nous la résistance Re (de la bobine mobile)qui est utilisée dans le calcul de certains filtres : que se passe-t-il alors quand elle varie à cause de la température ...
Allez, je vous laisse chercher un peu les Afiens !
Mon soundcloud Good times !
Anonyme
Philrud, tout ce que tu racontes est à la fois très approximatif (pour rester poli), et hors sujet.
Citation de Philrud
J'ajouterais (et je persiste), les fréquences basses (inf. à 150hz) étant non directives, font qu'on entendra la même pression ou que l'on soit dans la salle : pas de perte de puissance. Et même que des fois ça a tendance à faire des bosses, donc = gain de puissance.
Tout est faux dans cet extrait ! Les fréquences basses ne sont pas plus directives en dessous de 150Hz, elles sont simplement moins localisables par des oreilles humaines, et peu directives en fonction de la taille de la source (comme l'a souligné Eratom). La puissance étant caractéristique de la source, et pas de la propagation, la notion de perte de puissance n'a pas d'objet. Le fait que tu dises : "des fois ça a tendance à faire des bosses" montre bien que la pression sonore n'est pas la même partout dans la pièce. Cela dépend de la forme de la pièce, de ses dimensions et des fréquences dont il est question. Mais il ne peut pas être question "de gain de puissance".
Reste le problème de départ pour lequel j'avoue ne pas avoir de réponse satisfaisante. Je ne vois pas d'équivalent direct de la puissance RMS électrique dans le domaine acoustique (Eratom, as-tu un développement là-dessus ?). Il y a certes tout un tas de systèmes d'évaluation de niveaux de pression acoustiques (dBA dBC, j'en passe et des meilleurs, Leq, etc) mais rien qui soit directement lié à la puissance RMS, AMHA.
Et puis non, la différence de propagation d'une onde acoustique dans l'air, et d'une onde électromagnétique dans un conducteur ce n'est pas de la réfraction ![]()
Citation de Feenux
Est ce que j'ai bien compris le fond du propos ? est ce que c'est correct ?
Si oui je pense que la surface importe peu puisque si dans les deux cas on prend la même ça devrait ne rien changer...
Autant que je sache, c'est correct.
Citation de Feenux
Par contre j'imagine que l'orientation de la surface elle est importante, parce qu'on imagine bien que si cette surface est dans le sens de la propagation des ondes sonores, aucune force ne s'applique dessus (du fait que dans un fluide le Son ne provoque pas d'ondes transversales mais uniquement des ondes longitudinales).
Vrai dans le cas théorique d'un milieu non réverbérant (champs libre), mais faux dans la vrai vie.
[ Dernière édition du message le 14/10/2017 à 23:26:57 ]
Feenux
Par contre Jan je ne parle pas d'équivalence entre watt RMS en électrique et watt/m² RMS en acoustique... Le terme RMS est peut être trompeur, car on ne parle jamais d'intensité acoustique RMS mais d'intensité acoustique efficace. Bon c'est la même chose, mais au moins en mettant RMS on visualise l'opération mathématique.
Je cherche un lien entre valeur variable et valeur efficace d'un point de vue acoustique en fait... Comme le lien entre tension variable et tension efficace en électricité, les deux sont bien différents, mais remplacer l'un par l'autre est pertinent parce que : pour les deux, sur une période donnée, la dissipation d'énergie est la même.
EraTom
Dans le cas de l'électricité, la puissance instantanée est le produit de la tension et du courant. A chaque instant t la puissance est calculée : P(t) = U(t)*I(t)
Pour un signal périodique, la puissance moyenne peut être calculée à partir de P(t) sur une période et cette valeur est constante.
La valeur efficace de U (ou de I) :
- On élève U(t) au carrée ;
- On en fait la moyenne sur t ;
- Et on en prend la racine carrée.
Au borne d'une résistance, il n'y a pas de déphasage entre la tension et le courant qui la traverse ; la puissance moyenne dissipée est égale au produit des tension et courant efficaces.
Pour en venir au calcul d'une puissance à partir d'une force : Le travail d'une force est une énergie et est calculée en faisant le produit (scalaire) du vecteur de force et du vecteur déplacement.
La puissance est le variation instantanée de l'énergie par rapport au temps et on se retrouve avec le produit d'une force et d'une vitesse (la vitesses est la variation du déplacement par rapport au temps).
En électricité, la force électrique sur une particule chargée dérive de la variation de potentiel (la tension) ; le courant est une mesure du flux de particules chargées à travers une section.
Lorsque l'on fait le bilan des forces sur les particules exprimé en fonction de la tension, du bilan des déplacements des particules en fonction du courant, on montre que le produit Force*Vitesse vaut U*I.
Une onde acoustique est une variation locale et la pression et de la vitesse de déplacement (d'ensemble) de particules d'air (ce n'est pas la vitesse de propagation de l'onde, même si elles sont colinéaires).
La pression exerce une force normale à la surface ; la puissance est le produit de cette force par la vitesse du déplacement imprimé par l'onde.
Le produit Pression * Vitesse Locale est donc la puissance produite par unité de surface que l'on appelle intensité.
Pour une variation périodique (ce qui souvent le cas en acoustique) on peut calculer la moyenne de l'intensité sur une période (ce qui correspond à la puissance moyenne à un rapport de surface près).
Si l'on parle de valeur efficace ou RMS alors ce n'est pas de l'intensité directement dont il s'agit mais des grandeurs de champs pression / vitesse locale.
Feenux
Les Watt RMS avancés par les constructeurs ne sont donc pas une appellation correcte ?
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