Comment microphones et oreilles convertissent le son en signaux électriques

La similarité fondamentale : les deux sont des transducteurs acoustique-électrique. Ils transforment les ondes de pression mécanique (son) en signaux électriques pour traitement (cerveau / amplificateur).

Oreille (Transducteur biologique)

1. Pavillon / Conduit : Collecte & entonnoir son ; amplifie 2-5 kHz (résonance).
2. Membrane tympanique (Tympan) : Diaphragme — vibre aux changements pression.
3. Ossicules (Marteau, Enclume, Étrier) : Système levier adaptation impédance (×22 gain force) → couple air vers fluide.
4. Cochlée : Spirale remplie fluide. Membrane basilaire cartographie fréquence (tonotopie).
5. Cellules ciliées (Internes/Externes) : Déflexion stéréocils → influx K⁺ → potentiel récepteur → libération neurotransmetteur → potentiels d'action nerf auditif (pics numériques).

Microphone (Transducteur ingénierie)

1. Diaphragme : Membrane fine (Mylar, métal, silicium) bouge avec pression sonore.
2. Principe transduction :
   • Dynamique : Bobine sur diaphragme dans entrefer magnétique → induction Faraday (tension ∝ vitesse).
   • Condensateur : Diaphragme = plaque condensateur. V = Q/C. Nécessite polarisation (alimentation fantôme / électret).
   • Ruban : Feuille aluminium dans champ magnétique. Tension ∝ vitesse. Directivité figure-8.
   • MEMS : Diaphragme silicium + contre-plaque. Capacitif. ASIC intégré puce.
3. Sortie : Tension analogique (mV/Pa) → préampli → CAN → numérique.

Concepts parallèles

Oreille	Microphone
Tympan	Diaphragme
Ossicules (adaptation impédance)	Transformateur / tampon FET (conversion impédance)
Cochlée (analyse fréquence)	DSP / FFT (numérique) ou banc filtres (analogique)
Cellules ciliées (mécanoélectrique)	Élément transduction (bobine, condensateur, ruban)
Nerf auditif (pics)	Câble / flux numérique
Cerveau (perception)	Processeur / DAW / Auditeur

Différence clé : Oreille est non-linéaire, compressive, adaptative (gamme dynamique 120 dB). Micro est linéaire, fixe (typiquement 100-130 dB SPL max).