Introduction
Il est courant d’indiquer que l’oreille humaine peut percevoir des fréquences comprises entre 20 Hz et 20 kHz. Cette plage constitue une référence utile, mais elle ne signifie pas que chaque personne peut entendre toutes ces fréquences avec la même sensibilité.
La perception d’un son dépend non seulement de sa fréquence, mais également de son niveau de pression acoustique, de l’âge, de l’état auditif et des différences individuelles.
L’évaluation du bruit ne consiste donc pas uniquement à déterminer son niveau. Il est également nécessaire de considérer sa composition fréquentielle et la sensibilité de l’oreille humaine aux différentes fréquences.
Points essentiels
● La plage auditive typique d’une personne jeune disposant d’une audition normale est d’environ 20 Hz à 20 kHz ;
● Les fréquences inférieures à environ 20 Hz sont généralement appelées infrasons, tandis que celles supérieures à environ 20 kHz sont appelées ultrasons ;
● La sensibilité de l’oreille varie selon la fréquence et est généralement particulièrement élevée entre environ 2 et 5 kHz ;
● La perception des hautes fréquences tend à diminuer avec l’âge ;
● L’audibilité d’une fréquence dépend également de son niveau de pression acoustique ;
● La pondération A des sonomètres vise à reproduire approximativement la sensibilité fréquentielle de l’oreille humaine.
Quelle est la plage auditive typique de l’être humain ?
Le son est une vibration mécanique qui se propage dans un milieu. Lorsque les ondes sonores atteignent l’oreille, les variations de pression acoustique sont transformées en signaux nerveux qui sont ensuite interprétés par le cerveau.
Le nombre de vibrations par seconde correspond à la fréquence, exprimée en hertz (Hz).
Pour une personne jeune disposant d’une audition normale, les valeurs généralement retenues sont :
● Fréquence audible minimale : environ 20 Hz ;
● Fréquence audible maximale : environ 20 000 Hz, soit 20 kHz.
La plage comprise entre environ 20 Hz et 20 kHz est donc généralement considérée comme la plage des sons audibles par l’être humain.
À titre d’exemple, 50 Hz correspond à une fréquence relativement basse, 1 000 Hz à une fréquence moyenne et 10 000 Hz à une fréquence élevée.
Les valeurs de 20 Hz et de 20 kHz ne constituent toutefois pas des limites absolues applicables à chaque individu. Il s’agit de valeurs de référence.
Qu’est-ce qu’un son inférieur à 20 Hz ?
Un son dont la fréquence est inférieure à environ 20 Hz est généralement appelé infrason.
Les infrasons présentent une fréquence très basse et une période de vibration relativement longue. Dans de nombreux cas, ils ne sont pas perçus de la même manière que les sons audibles ordinaires. Cependant, lorsque le niveau de pression acoustique est suffisamment élevé, des sensations de vibration, de pression ou d’autres effets physiques peuvent être ressentis.
Les sources possibles d’infrasons comprennent notamment :
● Les grandes machines industrielles ;
● Les installations éoliennes ;
● Les explosions et impacts importants ;
● Les volcans et séismes ;
● Les gros moteurs et équipements de compression.
Dire qu’un infrason n’est généralement pas audible ne signifie donc pas qu’il n’existe pas ou qu’un équipement de mesure adapté ne peut pas le détecter.
Qu’est-ce qu’un son supérieur à 20 kHz ?
Les sons dont la fréquence dépasse environ 20 kHz sont généralement appelés ultrasons.
La plupart des adultes ne perçoivent pas les fréquences supérieures à 20 kHz, tandis que de nombreuses espèces animales peuvent détecter des fréquences bien supérieures à la limite auditive humaine.
Les ultrasons sont notamment utilisés pour :
● Le contrôle ultrasonore ;
● L’imagerie médicale ;
● La détection de distance et de position ;
● Le contrôle non destructif industriel ;
● Le nettoyage par ultrasons ;
● Certains systèmes de détection et de positionnement.
L’existence physique d’une onde sonore et sa perception par l’oreille humaine sont donc deux notions distinctes.
La réponse en fréquence de certains instruments de mesure peut également dépasser la plage auditive humaine.
L’oreille humaine est-elle aussi sensible à toutes les fréquences ?
Non.
Deux sons présentant exactement le même niveau de pression acoustique peuvent être perçus avec des niveaux de sonie différents si leurs fréquences ne sont pas identiques.
L’oreille humaine est généralement plus sensible dans les fréquences moyennes, en particulier entre environ 2 et 5 kHz. Cette zone contient également de nombreuses composantes importantes de la parole humaine.
À l’inverse, la sensibilité est généralement plus faible aux très basses et très hautes fréquences.
Par exemple, à des niveaux de pression acoustique relativement faibles :
● Un son de 1 000 Hz peut être relativement facile à percevoir ;
● Un son grave de 30 Hz peut nécessiter un niveau de pression acoustique plus élevé pour devenir nettement audible ;
● Une fréquence proche de la limite supérieure de l’audition peut également nécessiter un niveau plus important.
La plage auditive ne doit donc pas être considérée comme une simple bande de fréquences fixe. La fréquence et le niveau de pression acoustique doivent être analysés ensemble.
Quelle est la relation entre fréquence et seuil d’audition ?
Le seuil d’audition correspond au niveau de pression acoustique minimal nécessaire pour qu’une personne commence à percevoir un son à une fréquence donnée.
Ce seuil varie en fonction de la fréquence.
Dans certaines zones de fréquences moyennes, l’oreille peut détecter des sons à des niveaux de pression acoustique relativement faibles. Près des limites basses et hautes de l’audition, un niveau supérieur est généralement nécessaire.
Une description précise de l’audition doit donc prendre en compte :
● La fréquence ;
● Le niveau de pression acoustique ;
● L’état auditif individuel.
C’est pourquoi les caractéristiques de l’audition humaine sont généralement représentées par des courbes plutôt que par la seule indication « 20 Hz à 20 kHz ».
Pourquoi la plage auditive évolue-t-elle avec l’âge ?
L’âge joue un rôle important dans la perception des hautes fréquences.
Les enfants et les jeunes adultes disposent généralement d’une plage auditive plus étendue dans les hautes fréquences. Avec l’âge, la sensibilité à ces fréquences diminue fréquemment.
Une limite théorique de 20 kHz ne signifie donc pas que tous les adultes peuvent entendre un son à 20 kHz.
Chez certaines personnes, la limite supérieure clairement perceptible peut se situer à 15 kHz, 12 kHz ou même plus bas.
D’autres facteurs peuvent également intervenir :
● Exposition prolongée au bruit ;
● Différences individuelles de sensibilité auditive ;
● État de santé de l’oreille ;
● Environnement professionnel ;
● Utilisation prolongée d’écouteurs à volume élevé ;
● Certains médicaments ou autres facteurs.
La plage de 20 Hz à 20 kHz doit donc être considérée comme une référence générale et non comme le seul critère d’évaluation de l’audition individuelle.
Quelles fréquences retrouve-t-on dans les sons du quotidien ?
Même si la plage auditive humaine est large, de nombreux sons courants sont principalement concentrés dans certaines zones fréquentielles.
Par exemple :
● Les grandes machines, moteurs et systèmes de ventilation peuvent générer d’importantes composantes basses fréquences ;
● La parole humaine contient de nombreuses informations dans les basses et moyennes fréquences, tandis que certains éléments des consonnes se situent à des fréquences plus élevées ;
● Les frottements métalliques, signaux d’alarme et avertisseurs électroniques peuvent comporter d’importantes composantes moyennes et hautes fréquences ;
● Les impacts, chocs et collisions mécaniques peuvent produire un spectre large couvrant de nombreuses fréquences.
Dans un environnement réel, le bruit est rarement constitué d’une seule fréquence. Il comprend généralement de nombreuses composantes simultanées.
L’analyse spectrale peut donc être nécessaire pour étudier le bruit industriel, le bruit environnemental ou les bruits de machines, en complément de la mesure d’un niveau sonore global.
Pourquoi les sonomètres utilisent-ils couramment la pondération A ?
Comme la sensibilité de l’oreille humaine varie selon la fréquence, un instrument appliquant la même importance à toutes les fréquences ne fournit pas nécessairement une valeur représentative de la perception humaine.
Les sonomètres proposent donc différentes pondérations fréquentielles, dont la plus courante est la pondération A.
Les résultats obtenus avec cette pondération sont généralement exprimés en dBA.
La pondération A atténue la contribution de certaines basses et très hautes fréquences afin de mieux approcher, dans une certaine mesure, la sensibilité fréquentielle de l’oreille humaine.
Le dBA est ainsi largement utilisé pour le bruit environnemental, le bruit professionnel et de nombreuses mesures acoustiques générales.
La pondération A ne représente cependant pas parfaitement la perception subjective dans toutes les situations. Les bruits de basse fréquence, les bruits impulsionnels et certaines analyses acoustiques spécialisées peuvent nécessiter d’autres pondérations ou une analyse fréquentielle.
Un sonomètre peut-il mesurer des sons inaudibles pour l’être humain ?
Cela est possible, selon la réponse en fréquence spécifiée de l’instrument.
Un sonomètre utilise un microphone et des circuits électroniques pour détecter les variations de pression dans l’air. Sa capacité de mesure dépend donc du microphone, du capteur, de l’électronique et de sa réponse en fréquence.
Ainsi :
● Une fréquence inaudible pour l’être humain peut être détectée par un instrument ;
● Une fréquence détectée par un instrument n’appartient pas nécessairement à la plage auditive humaine ;
● Il est nécessaire de vérifier la réponse en fréquence spécifiée de l’appareil afin de déterminer s’il convient au type de son à mesurer.
Les sonomètres généralistes sont principalement conçus pour les mesures réalisées dans la plage de fréquences audibles. Des capteurs et systèmes spécialisés sont généralement nécessaires pour les mesures professionnelles d’infrasons ou d’ultrasons.
Quelle est la différence entre fréquence et décibels ?
La fréquence et les décibels décrivent deux caractéristiques différentes du son.
● La fréquence (Hz) indique le nombre de vibrations par seconde et est étroitement liée à la hauteur perçue du son ;
● Le niveau de pression acoustique (dB) caractérise l’amplitude des variations de pression acoustique et permet de quantifier le niveau sonore.
Un son peut par exemple présenter les caractéristiques suivantes :
● 100 Hz à 70 dB ;
● 1 000 Hz à 70 dB ;
● 10 000 Hz à 70 dB.
Même si leur niveau de pression acoustique est identique, ces trois sons peuvent être perçus très différemment en raison de leurs fréquences respectives.
La fréquence et le niveau de pression acoustique sont donc tous deux essentiels pour analyser correctement un son.
FAQ
L’être humain peut-il réellement entendre de 20 Hz à 20 kHz ?
La plage de 20 Hz à 20 kHz constitue une référence typique pour une personne jeune disposant d’une audition normale. Elle n’est pas identique pour tous les individus. L’âge, l’état auditif et le niveau de pression acoustique influencent la plage réellement perceptible.
Pourquoi de nombreux adultes n’entendent-ils plus 20 kHz ?
La sensibilité aux hautes fréquences diminue généralement avec l’âge. Chez de nombreux adultes, la limite supérieure réelle est donc inférieure à 20 kHz.
Les fréquences inférieures à 20 Hz sont-elles totalement inaudibles ?
Elles sont généralement difficiles à percevoir par l’audition normale. À des niveaux suffisamment élevés, elles peuvent cependant provoquer des sensations de vibration, de pression ou d’autres effets physiques.
Les ultrasons supérieurs à 20 kHz sont-ils dangereux ?
Le risque ne peut pas être évalué sur la seule base de la fréquence. Le niveau de pression acoustique, la durée d’exposition, les conditions de propagation et l’application concernée doivent également être pris en compte.
Pourquoi un son de 1 kHz est-il plus facile à entendre qu’un son de quelques dizaines de hertz ?
L’oreille humaine est généralement plus sensible aux fréquences moyennes qu’aux très basses fréquences. Les sons de basse fréquence nécessitent donc habituellement un niveau de pression acoustique plus élevé pour produire une sensation auditive comparable.
Un sonomètre peut-il mesurer toute la plage de 20 Hz à 20 kHz ?
Pas nécessairement. La réponse en fréquence varie selon les appareils et doit être vérifiée dans les spécifications techniques. Des équipements spécialisés peuvent être nécessaires pour les infrasons, les ultrasons ou l’analyse spectrale détaillée.
Conclusion
La plage auditive humaine typique s’étend d’environ 20 Hz à 20 kHz, mais ces valeurs constituent des références générales et non des limites absolues. La perception réelle dépend de la fréquence, du niveau de pression acoustique, de l’âge et de l’état auditif individuel.
La sensibilité de l’oreille n’est pas uniforme sur l’ensemble du spectre audible. Elle est généralement particulièrement élevée entre environ 2 et 5 kHz, tandis que les fréquences proches des limites basse et haute nécessitent souvent des niveaux de pression acoustique plus importants pour être clairement perçues.
Les fréquences inférieures à environ 20 Hz sont classées comme infrasons, tandis que celles supérieures à environ 20 kHz sont classées comme ultrasons. Même lorsqu’elles se situent en dehors de la plage auditive habituelle, ces fréquences existent physiquement et peuvent être détectées par des instruments de mesure appropriés.
Comprendre la plage auditive humaine constitue une base essentielle pour interpréter correctement la fréquence, le niveau de pression acoustique, le dBA, les pondérations fréquentielles et les mesures réalisées avec un sonomètre.
