Fréquences du son liées aux ondes lumineuses
Le son et la lumière sont depuis longtemps liés dans le développement de la science moderne. Tous deux se propagent, ou voyagent, dans l'air en combinaisons complexes d'ondes, qui peuvent être décomposées en composants de base. Leurs vitesses peuvent différer (la lumière voyage à 299 792 km/s, tandis que le son voyage à 343,2 m/s au niveau de la mer), mais les fréquences du son peuvent être comparées directement aux ondes lumineuses.
Fréquences sonores
L'oreille humaine ne peut détecter qu'une gamme limitée de sons, de 20 cycles par seconde, ou Hertz (Hz), à 20 000 Hz. Chaque son audible est une combinaison complexe de fréquences dans cette gamme, où 20 Hz représente les sons les plus graves, et 20 kHz les plus aigus. Au fur et à mesure que ces combinaisons de fréquences sont générées par la source sonore, l'oreille humaine les perçoit comme des sons individuels et peut rapidement identifier et répondre à leurs différentes tonalités.
Ondes lumineuses
La lumière, tout comme le son, est composée de combinaisons d'ondes pour créer des couleurs ou de l'intensité pour l'œil humain. Tout comme l'oreille humaine ne peut percevoir qu'une gamme limitée de fréquences sonores, l'œil humain ne peut percevoir qu'une gamme limitée d'ondes lumineuses. Ces ondes visibles vont du rouge au violet, et tout comme les ondes sonores, les combinaisons de ces ondes créent une variété infinie de mélanges de couleurs.
Bruit blanc et lumière blanche
Les fréquences sonores et les ondes lumineuses ont toutes deux des points de saturation, où toutes les fréquences ou ondes possibles sont représentées à puissance ou volume égal. Le bruit blanc est composé de toutes les fréquences entre 20 Hz et 20 kHz présentes à volume égal, et la lumière blanche est composée de toutes les fréquences d'ondes lumineuses présentes à puissance égale. Le bruit blanc ressemble au son de l'océan ou du vent soufflant près de votre oreille. La lumière blanche est perçue comme la couleur blanche, comme une feuille de papier vierge.
La transformée de Fourier
La décomposition de ces sources blanches de lumière et de son en leurs composants de base a été réalisée pour la première fois au début des années 1800 par Joseph Fourier, un scientifique et mathématicien français. Son analyse formulique du son a confirmé que chaque son peut être décomposé en une combinaison complexe d'ondes sinusoïdales simples de diverses fréquences. Ce processus est connu sous le nom de transformée de Fourier. Les ordinateurs modernes utilisent ces relations entre fréquences sonores et ondes lumineuses pour décomposer les sons en leurs fréquences de base en affichant les résultats en utilisant des couleurs pour montrer les différences de fréquences sonores. Ces outils aident les ingénieurs du son à analyser l'audio.