Qu'est-ce que le son?
Le son est une manifestation d'ondes mécaniques se propageant dans un milieu élastique (gaz, liquide, solide) grâce à la mise en vibration des particules qui le composent. Contrairement aux ondes électromagnétiques, il ne peut donc exister dans le vide. Sa vitesse dépend du milieu. Dans l'air (à 20°C) , elle avoisine les 343 m/s; dans l'eau, elle est d'environ 1500 m/s; dans l'acier, elle peut dépasser les 5100 m/s.

Tout son est créé par la vibration d'un objet (cordes vocales, peau de tambour, corde de guitare). Cette vibration crée une perturbation dans le milieu environnant. La vibration se transmet de proche en proche aux particules voisines, créant une succession de compressions (zones où la pression est supérieure à la pression atmosphérique) et de détentes (zones où la pression est inférieure). C'est cette variation de pression qui se propage sous forme d'onde longitudinale dans les gaz et les liquides. Dans les solides, les ondes sonores peuvent être longitudinales ou transversales, car le milieu possède à la fois une compressibilité et une rigidité de cisaillement.

D'un point de vue théorique, le son naît d'une perturbation locale de pression et de densité. En linéarisant les équations de conservation de la masse et de la quantité de mouvement pour un fluide compressible, on obtient une relation fondamentale (pour les ondes planes sphériques ou cylindriques) :

où p est la pression acoustique (fonction de la position et de la date),  c est la célérité du son, qui dépend de la compressibilité et de la densité  ρ du milieu (c = (∂p/∂ρ)^1/2), et ∇² représente le laplacien scalaire. 

Les caractéristiques d'une onde sonore.
Une onde sonore peut être décrite à l'aide de plusieurs paramètres physiques fondamentaux qui traduisent ses propriétés dynamiques, énergétiques et perceptuelles.

• La pression acoustique p est la grandeur la plus directe : c'est la variation de pression autour de la valeur d'équilibre du milieu (autrement dit, ellemesure l'écart par rapport à la pression statique du milieu). Elle est exprimée en pascals et constitue la variable principale des équations d'onde. Son amplitude détermine le niveau sonore.

• La vitesse particulaire v correspond au déplacement oscillatoire des particules du milieu sous l'effet de la perturbation. Elle n'est pas la vitesse de propagation de l'onde (c'est-à-dire sa célérité c), mais bien celle des particules qui vibrent localement autour de leur position d'équilibre.

• L'impédance acoustique est définie comme le rapport entre la pression acoustique et la vitesse particulaire en un point. Elle dépend de la densité et de la célérité du son dans le milieu. Cette grandeur relie les conditions aux interfaces et contrôle les phénomènes de réflexion et de transmission.

• L'intensité acoustique  I traduit le flux d'énergie transportée par l'onde par unité de surface et par unité de temps (unité : W/m²). Elle est donnée par le produit de la pression et de la vitesse particulaire, moyenné sur une période pour une onde périodique. C'est la grandeur directement associée à la puissance sonore. 

• La fréquence f caractérise le nombre d'oscillations par seconde et s'exprime en hertz (Hz). Elle est liée à la période temporelle. Dans une onde progressive, elle reste constante lors de la propagation dans un milieu homogène. L'oreille humaine perçoit généralement les fréquences entre 20 Hz et 20.000 Hz. En dessous de 20 Hz, on parle d'nfrasons; au-dessus de 20 000 Hz, d'ultrasons. La fréquence détermine la hauteur du son (grave ou aigu). Par exemple, la note la a une fréquence de 440 Hz.

• La longueur d'onde λ est la distance spatiale entre deux maxima successifs de pression ou de déplacement. Elle est reliée à la fréquence par la relation λ = c/f, où c est la célérité de l'onde.

• Le nombre d'onde k est une grandeur associée à la variation spatiale du champ acoustique. Il est défini par k = 2π/λ. Il intervient dans la description mathématique des ondes planes ou sphériques.

• La phase φ indique la position d'une oscillation dans son cycle temporel. Elle permet de caractériser les relations entre ondes et joue un rôle essentiel dans les phénomènes d'interférence et de superposition.

• Le spectre acoustique décrit la décomposition d'une onde en composantes fréquentielles. Par la transformée de Fourier, une onde complexe peut être représentée comme une superposition d'ondes sinusoïdales, ce qui permet d'analyser le contenu harmonique (les fréquences multiples de la fréquence fondamentale) et les propriétés temporelles. La structure spectrale de l'onde, sa forme, issue de la superposition de plusieurs fréquences, conditionne le timbre, qui est comme la "couleur" du son et permet de distinguer deux instruments jouant la même note. 

• L'amplitude de la pression définit son intensité perçue. Elle détermine le volume (son faible ou fort).

• Le niveau sonore L est une mesure de la pression efficace par rapport à une valeur de référence. Il est exprimé en décibels (dB) et correspond à une grandeur normalisée pour représenter l'intensité perçue. Comme l'oreille perçoit une gamme d'intensités extrêmement large (de 10⁻¹² W/m² à 10² W/m²), on utilise une échelle logarithmique : L = 10 × log10(I / I0), où I0 est le seuil d'audition (10⁻¹² W/m²). Le décibel est donc une unité relative qui exprime un rapport. Une augmentation de 10 dB correspond à une multiplication par 10 de l'intensité physique.

L'oreille externe capte ces variations de pression et les canalise vers le tympan. Celui-ci vibre en suivant la fréquence et l'amplitude du signal. L'oreille moyenne, grâce à la chaîne des osselets (marteau, enclume et étrier), amplifie mécaniquement ces vibrations et les transmet à l'oreille interne en les adaptant à l'impédance du milieu liquide de la cochlée.

Dans la cochlée, les vibrations sont converties en ondes de pression dans l'endolymphe. La membrane basilaire, dont les propriétés mécaniques varient le long de sa longueur, agit comme un analyseur fréquentiel : les hautes fréquences excitent la base raide, tandis que les basses fréquences atteignent l'apex plus souple. Chaque zone est donc sélective pour une bande de fréquences particulière.

Les cellules ciliées internes, situées sur la membrane basilaire, transforment ces mouvements mécaniques en signaux électriques. L'ouverture et la fermeture de canaux ioniques provoquent des variations de potentiel, convertissant l'onde mécanique en influx nerveux. Ces signaux sont ensuite transmis par le nerf auditif jusqu'au tronc cérébral, puis au cortex auditif.

La perception consciente du son résulte de ce traitement neural. Le cerveau reconstitue les caractéristiques du signal sonore, intégrant non seulement la fréquence, l'intensité et le spectre, mais aussi la localisation spatiale grâce aux indices binauraux (= avec les deux oreilles) de temps et d'intensité entre les deux oreilles. Des mécanismes psychoacoustiques interviennent : le masquage réduit la perception d'un son faible en présence d'un son fort voisin en fréquence, et la fusion temporelle permet d'unifier des sons successifs en une impression continue.

La sensibilité de l'audition humaine.
L'oreille humaine présente des limites quantitatives précises qui définissent son domaine de sensibilité. La plage de fréquences audibles s'étend en moyenne de 20 Hz à 20 kHz. En dessous de 20 Hz, les sons deviennent infrasonores et ne sont plus perçus comme une tonalité mais plutôt comme une vibration. Au-dessus de 20 kHz, les ultrasons ne sont pas détectés par l'oreille, bien qu'ils soient exploitables techniquement dans d'autres contextes. Cette plage diminue avec l'âge : la perte auditive liée au vieillissement (presbyacousie) réduit progressivement la sensibilité aux hautes fréquences.

Le seuil d'audition correspond à la plus faible pression acoustique perceptible. À 1 kHz, ce seuil est de l'ordre de 20 micropascals, ce qui a été choisi comme valeur de référence p0 pour définir le niveau sonore en décibels : Lp = 20log⁡10(p/p0) dB SPL (Sound Pressure Level). Au-delà de 120 à 130 dB SPL, on atteint le seuil au-delà duquel le son provoque une sensation douloureuse et peut endommager l'oreille interne.

La sensibilité n'est pas uniforme en fréquence. Les courbes isosoniques (ou courbes de Fletcher-Munson) montrent que l'oreille est la plus sensible entre 2 et 5 kHz, zone qui correspond aux fréquences essentielles de la voix humaine. À basses et hautes fréquences, il faut une intensité plus élevée pour obtenir la même sensation de volume sonore.

Le seuil différentiel d'intensité (ou seuil de discrimination) est la plus petite variation de niveau sonore perceptible. Il est d'environ 1 dB dans des conditions optimales. Le seuil différentiel de fréquence dépend de la hauteur du son : pour une fréquence moyenne (1 kHz), l'oreille peut distinguer des différences relatives de l'ordre de 0,3 à 1 %.

La localisation spatiale repose sur la comparaison des signaux reçus par les deux oreilles. Le système auditif exploite des différences d'intensité interaurales (jusqu'à 20 dB) et des différences de temps interaurales, mesurées en microsecondes. Ces indices permettent de déterminer l'origine d'un son dans l'espace avec une précision pouvant atteindre quelques degrés.

Enfin, la dynamique auditive, c'est-à-dire l'écart entre le seuil d'audition et le seuil de douleur, couvre environ 120 dB. Ce domaine extrêmement large explique la nécessité d'une échelle logarithmique pour représenter les niveaux sonores.

Phénomènes acoustiques.
Propagation.
Le phénomène de propagation des ondes sonores est fondamental. Une perturbation de pression se transmet de proche en proche dans le milieu grâce aux interactions entre particules,  en transférant de l'énergie sans que celle-ci ne se déplacent de manière significative dans la direction de propagation., ce qui produit une onde longitudinale dans les fluides et une onde longitudinale ou transversale dans les solides.   La vitesse de propagation des ondes sonores dépend principalement de la densité et de la rigidité du milieu dans lequel elles se propagent. Par exemple, la vitesse du son est beaucoup plus élevée dans l'eau que dans l'air en raison de la rigidité plus importante des molécules de l'eau.

Réflexion.
La réflexion des ondes sonores se produit lorsque ces ondes rencontrent une interface entre deux milieux ayant des propriétés acoustiques différentes, comme une surface rigide ou une discontinuité dans le milieu. Lorsque cela arrive, une partie de l'énergie de l'onde est renvoyée vers l'origine, tandis que l'autre partie peut être absorbée par le milieu ou même traverser l'interface si elle est suffisamment perméable. Le phénomène de réflexion explique pourquoi on entend des échos dans certaines situations, comme dans une grotte ou une salle avec des murs lisses. L'intensité de la réflexion dépend de plusieurs facteurs, notamment l'angle d'incidence de l'onde sur l'interface et les propriétés acoustiques des deux milieux concernés. Le coefficient de réflexion dépend de l'impédance acoustique des milieux, définie comme le produit de la densité et de la célérité. Si l'impédance est très contrastée, la réflexion est presque totale En général, une interface plus rigide entraîne une réflexion plus importante, tandis qu'une interface plus douce peut absorber une partie de l'énergie sonore. La réflexion des ondes sonores joue également un rôle important dans la formation des réverbérations dans les espaces clos, où les ondes réfléchies peuvent rebondir plusieurs fois avant de s'estomper complètement.

Atténuation.
L'atténuation vient de ce qu'une partie de l'énergie sonore est convertie en une autre forme d'énergie (généralement de la chaleur) par le matériau qu'elle rencontre. Elle accompagne toujours la propagation. L'amplitude diminue alors avec la distance, selon une loi géométrique (dispersion sphérique ou cylindrique) et une loi d'absorption exponentielle. Cette atténuation peut être dûe à plusieurs mécanismes, tels que la diffusion, l'absorption et la dissipation de l'énergie. Dans certains cas, elle peut aussi être due à des processus chimiques. Lorsque les ondes sonores rencontrent des obstacles ou des irrégularités dans le milieu, cela provoque une redistribution de l'énergie de l'onde dans différentes directions. Cette redistribution diminue progressivement l'intensité perçue de l'onde sonore. L'absorption, quant à elle, correspond à la conversion de l'énergie sonore en autre forme d'énergie, généralement thermique, lorsqu'elle traverse un matériau. Ce processus est plus important dans les matériaux visqueux ou dans ceux qui présentent des cavités internes, comme le papier ou les matériaux poreux. La dissipation de l'énergie peut également se produire en raison de la friction entre les molécules du milieu, ce qui ralentit la propagation de l'onde et réduit son intensité. L'atténuation des ondes sonores est une fonction de plusieurs paramètres, comme la fréquence de l'onde, la température et l'humidité de l'air, ainsi que la nature du milieu traversé. Par exemple, les hautes fréquences sont généralement plus fortement atténuées que les basses fréquences en raison de leur interaction plus intense avec les irrégularités du milieu. Cela explique pourquoi, à distance, on entend mieux les sons graves qu'on perd rapidement les sons aigus.

Réfraction.
La réfraction (changement de direction) des ondes sonores se produit lorsque elles traversent un milieu dont la vitesse du son varie spatialement. Cette variation de vitesse peut être due à des changements dans la température, la pression ou la composition du milieu. Lorsque les ondes sonores traversent ainsi une interface entre deux milieux, elles changent de direction en fonction de l'angle d'incidence et de la vitesse du son dans chaque milieu. Le front d'onde se courbe alors, selon une loi analogue à la loi de Snell-Descartes : le rapport entre le sinus de l'angle d'incidence et le sinus de l'angle de réfraction est égal au rapport entre les vitesses du son dans les deux milieux. Si la vitesse du son est plus élevée dans le second milieu, l'onde se dirige vers la normale à l'interface (elle se rapproche), et inversement, si la vitesse est plus faible, l'onde s'éloigne de la normale. La réfraction joue un rôle important dans divers phénomènes acoustiques, tels que la propagation anormale du son dans certaines conditions météorologiques, où des couches de température variable dans l'atmosphère peuvent modifier la trajectoire des ondes sonores. Par exemple, lors de températures inversément stratifiées (une couche chaude au-dessus d'une couche froide), les ondes sonores peuvent se courber vers le bas, permettant de percevoir des sons venant de très loin, comme des éclairs lointains. Ce phénomène est  également particulièrement marqué en acoustique sous-marine, où les variations de température, de salinité et de pression créent des profils de célérité conduisant à des canaux de propagation. 

Diffraction.
La diffraction des ondes sonores est le phénomène par lequel ces ondes peuvent contourner des obstacles ou passer par des ouvertures, même si ces obstacles ou ouvertures sont plus petites que la longueur d'onde. Ce phénomène est particulièrement notable dans les régions où la taille de l'obstacle ou de l'ouverture est comparable à la longueur d'onde du son. Contrairement à la réflexion, la diffraction engendre une redistribution du champ acoustique derrière l'obstacle. Elle explique pourquoi le son peut contourner des objets ou passer à travers des interstices étroits, et devient prédominante pour les basses fréquences, car la longueur d'onde est plus grande. Lorsque les ondes sonores rencontrent un obstacle, elles se déforment autour de celui-ci, créant des zones d'ombre et des zones lumineuses, où l'intensité du son est respectivement minimale et maximale. Ce phénomène explique pourquoi on peut parfois entendre un son provenant d'une source située derrière un coin ou un mur, bien que partiellement masqué. La diffraction est également responsable des effets acoustiques dans les espaces confinés, où les ondes sonores peuvent se répandre de manière complexe autour des objets présents dans la pièce. Son étude est importantet dans la conception des systèmes de sonorisation et de l'aménagement acoustique des salles, où il est essentiel de comprendre comment les ondes sonores se comportent dans différents environnements pour optimiser la qualité du son.

Interférence.
L'interférence des ondes sonores se produit lorsque deux ou plusieurs ondes sonores cohérentes se superposent dans un même espace. Les points de l'espace où les creux et les crêtes des ondes se combinent simultanément créent des zones de résonance, appelées maxima, où l'intensité du son est amplifiée. Inversement, les points où les creux d'une onde coïncident avec les crêtes d'une autre onde engendrent des zones de nullité, appelées minima, où l'intensité du son est réduite voire annulée. Ce phénomène est déterminé par la phase relative des ondes en superposition. Si deux ondes sont en phase (leurs crêtes et creux coïncident), elles se renforcent mutuellement, ce qui est appelé interférence constructive. Si, au contraire, les ondes sont en opposition de phase (les crêtes d'une onde coïncident avec les creux de l'autre), elles s'annulent partiellement ou totalement, ce qui est appelé interférence destructrice. L'interférence intervient dans divers phénomènes acoustiques, tels que la formation des modes de résonance dans les instruments de musique, où des fréquences spécifiques se combinent pour créer des harmoniques riches en timbre. Elle est également observée dans les expériences de Young avec des interférences acoustiques, où deux sources de sons émettent des ondes qui se croisent pour former des motifs visibles de zones de résonance et de nullité. Enfin, l'interférence est utilisée dans des techniques avancées de traitement du son, telles que la suppression active du bruit, où des ondes sonores contrôlées sont utilisées pour annuler les ondes bruitantes.

Résonance.
La résonance des ondes sonores se produit lorsque les fréquences émises par une source de son coïncident avec les fréquences naturelles (modes propres) d'un système acoustique, tel qu'un instrument de musique, une cavité ou une structure. Elle est caractérisée par une forte réponse en amplitude et une concentration d'énergie. Chaque système acoustique a ses propres fréquences de résonance, qui correspondent aux fréquences à partir desquelles l'énergie sonore est amplifiée au lieu d'être absorbée ou dispersée. Dans un système résonnant, l'énergie acoustique est stockée et restituée dans un cycle continu, augmentant ainsi l'amplitude des oscillations. Cela se manifeste par des sons plus forts et plus clairs à certaines fréquences, appelées harmoniques ou modes de résonance. La résonance joue un rôle central dans la production de sons dans les instruments de musique, où les vibrations des cordes, membranes ou corps résonnants sont amplifiées par des fréquences spécifiques. Par exemple, dans une guitare, les cordes vibrent à des fréquences propres, et la caisse de résonance amplifie ces vibrations pour produire un son riche et plein. Dans les espaces clos, comme une salle ou une grotte, la résonance peut également se manifester sous forme de réverbération prolongée, où certaines fréquences sont amplifiées et résonnent plus longtemps que d'autres.

Dispersion.
Le phénomène de dispersion se produit lorsque différentes fréquences d'une onde se propagent à des vitesses différentes. Dans les milieux homogènes simples, le son est non dispersif, mais dans les milieux complexes comme les guides d'ondes, les plaques ou les océans stratifiés, la vitesse de phase varie avec la fréquence, ce qui entraîne une déformation du signal. La dispersion peut se produire dans des milieux solides ou liquides, où la vitesse du son dépend de la structure microscopique du matériau. Un exemple classique de dispersion est l'apparition de "halos" autour des sons provenant de sources bruyantes, comme des explosions ou des fusées, où les basses fréquences atteignent l'auditeur avant les hautes fréquences, créant une distorsion dans la perception du son. La dispersion est également importante dans la propagation des ondes sonores dans l'atmosphère, où des variations de température et de pression peuvent modifier la vitesse du son en fonction de la fréquence.

Masquage acoustique.
Le masquage acoustique est un phénomène perceptif dans lequel un son plus fort ou un bruit ambiant empêche la perception d'un son plus faible ou d'une information sonore spécifique. Ce phénomène est largement utilisé dans les contextes industriels, urbains et domestiques pour réduire les nuisances sonores. Par exemple, dans un environnement bruyant, comme une rue animée ou une usine, un bruit fort peut rendre difficile la perception d'un signal sonore plus faible, comme une conversation ou une alarme. Le masquage acoustique repose sur le fait que notre oreille humaine a une capacité limitée à traiter simultanément des informations sonores complexes. Si un son est masqué par un autre, il devient plus difficile de le percevoir ou de l'interpréter correctement. Ce phénomène est exploité dans divers domaines, notamment dans la conception des systèmes de gestion du bruit, où des barrières acoustiques, des matériaux absorbants ou des systèmes de réduction active du bruit sont utilisés pour minimiser l'impact des sons masquants sur la perception des sons importants. Le masquage acoustique peut également jouer un rôle dans la communication auditive, où des bruits de fond peuvent rendre difficile la compréhension d'un discours.

Non-linéarités acoustiques.
Les non-linéarités acoustiques apparaissent lorsque les amplitudes sonores sont élevées. L'onde n'obéit plus aux équations linéarisées (qui correspondent à une réponse acoustique proportionnelle au stimulus), ce qui engendre une modification de la propagation, de la réfraction et de la réflexion des ondes. Un exemple typique de non-linéarité acoustique est la formation de distorsions harmoniques, où des fréquences multiples de la fréquence fondamentale apparaissent dans le spectre du son. Ces distorsions peuvent être perceptibles sous forme de tonalités supplémentaires ou de modifications de la qualité du son. Les non-linéarités acoustiques peuvent également entraîner des phénomènes tels que la fusion acoustique, où deux ondes sonores de fréquences proches se combinent pour former une seule onde avec une fréquence intermédiaire. Ces effets non linéaires sont particulièrement notables dans des environnements où les niveaux de son sont très élevés, comme dans les concerts rock ou les systèmes de haut-parleurs puissants. Ils peuvent également se produire dans des matériaux visqueux ou dans des conditions extrêmes, où les interactions entre les molécules du milieu deviennent significatives. La prise en compte des non-linéarités acoustiques s'impose pour la compréhension des phénomènes acoustiques complexes, notamment lors de la conception de systèmes audio avancés et dans l'étude des interactions entre les ondes sonores et les matériaux.

Principales branches de l'acoustique.
L'acoustique se divise en plusieurs branches complémentaires, chacune tournée vers un aspect particulier des phénomènes liés au son. 

Acoustique physique.
L'acoustique physique constitue le socle théorique de la discipline. Elle repose sur la mécanique des milieux continus et décrit le son comme une onde de pression se propageant dans un fluide compressible ou comme une onde élastique dans un solide. Les équations fondamentales, issues des lois de Newton et de la thermodynamique, mènent à l'équation d'onde, qui décrit la relation entre pression, vitesse particulaire et densité. Cette approche s'intéresse à la nature fondamentale des ondes sonores : leur propagation dans différents milieux (air, eau, solides), leur vitesse, leurs interactions avec les obstacles et les conditions aux limites. On y retrouve l'étude des phénomènes de résonance, de diffraction, de réflexion ou encore d'absorption, essentiels pour comprendre comment le son se comporte dans l'espace. 

Acoustique architecturale.
L'acoustique architecturale, fondée sur une étroite relation entre science et design, s'appuie sur ces bases physiques pour analyser la propagation des ondes dans des environnements confinés. Elle se concentre sur la manière dont les sons se diffusent dans les espaces bâtis, et étudie l'isolation phonique entre pièces, la qualité sonore dans les auditoriums, théâtres ou salles de concert, et le contrôle des réverbérations pour garantir à la fois intelligibilité et confort auditif. La réverbération est décrite par des modèles statistiques comme la formule de Sabine, reliant le temps de décroissance sonore au volume de la salle et aux coefficients d'absorption. L'étude modale permet de comprendre le comportement fréquentiel des espaces fermés, notamment aux basses fréquences où l'approximation diffuse devient inexacte.

Acoustique musicale.
L'acoustique musicale examine d'un point de vue scientifique la vibration des corps sonores et leur couplage avec l'air. Elle s'intéresse aux mécanismes de production et de perception des sons musicaux. Elle analyse la structure des instruments, la formation des timbres, la relation entre fréquences harmoniques et sensations musicales, et la manière dont l'acoustique d'un lieu influence l'interprétation et l'écoute.  Les cordes, membranes, colonnes d'air ou plaques obéissent à des équations différentielles spécifiques (équation des cordes vibrantes, équation de Helmholtz pour les résonateurs, équations de Kirchhoff-Love pour les plaques). La superposition des modes propres et la génération d'harmoniques donnent naissance à la richesse spectrale et aux phénomènes de timbre.

Acoustique physiologique.
L'acoustique physiologique et psychoacoustique établit le lien entre la stimulation mécanique de l'oreille interne et les sensations auditives en étudiant par exemple les seuils d'audition, la localisation spatiale des sources sonores, la perception du timbre et du rythme, ou encore les phénomènes de masquage. Ce domaine est essentiel pour la conception de prothèses auditives, d'appareils d'écoute et de normes sonores. Le traitement fréquentiel est assuré par la cochlée, où la membrane basilaire agit comme un analyseur de Fourier biologique, transformant la fréquence en position spatiale. Des phénomènes comme le masquage spectral et temporel, ou la perception binaurale, sont décrits par des modèles psychoacoustiques formalisés, intégrant la sensibilité de l'oreille humaine aux intensités et aux fréquences.  On peut rapprocher de ce domaine l'acoustique animale (bioacoustique), qui étudie la communication chez les animaux (chants des baleines, ultrasons des chauves-souris, etc.).

Acoustique environnementale.
L'acoustique environnementale, qui s'inscrit directement dans une perspective de santé publique et de réglementation, traite des bruits dans l'espace public et industriel. Elle cherche à mesurer, analyser et réduire la pollution sonore, que ce soit en milieu urbain, routier, ferroviaire ou aérien.L'acoustique des transports, par exemple, s'occupe de la réduction du bruit des moteurs, des véhicules et des aéronefs. Du point de vue théorique, cette discipline applique des modèles de propagation en champ libre ou semi-libre, habituellement basés sur l'équation de Helmholtz et ses solutions approchées. On y utilise des modèles de rayons pour les hautes fréquences et des modèles de diffraction pour les basses fréquences. La description statistique du bruit inclut les grandeurs de niveau sonore équivalent et de spectres pondérés, qui permettent de comparer l'intensité des expositions acoustiques. 

Acoustique sous-marine.
L'acoustique sous-marine se spécialise dans la propagation des sons dans les océans et les lacs. Elle est indispensable pour la navigation sonar, la communication sous-marine, l'étude de la faune marine et l'exploration océanographique. Ce domaine repose sur la même équation d'onde, mais dans un milieu où la vitesse du son est fortement dépendante de la température, de la salinité et de la pression. La stratification du milieu engendre des effets de canalisation, modélisés par l'acoustique géophysique. Les équations de propagation incluent aussi les effets d'absorption liés à la viscosité et aux échanges chimiques dans l'eau de mer. Les particularités de la propagation sonore dans l'eau en font un domaine très technique et stratégique.

Acoustique ultrasonore.
L'acoustique ultrasonore concerne les sons de fréquences supérieures à la limite de l'audition humaine. Elle est exploitée dans de nombreux domaines : imagerie médicale (échographie) et la thérapie (lithotritie), contrôle non destructif des matériaux, nettoyage de précision, voire applications industrielles liées au soudage ou au perçage par ultrasons. L'acoustique ultrasonore se développe autour de solutions de l'équation d'onde pour des régimes de hautes fréquences. À ces échelles, les phénomènes de diffraction deviennent négligeables, et l'on peut souvent utiliser l'approximation géométrique. Les applications reposent sur des effets non linéaires, tels que la génération d'harmoniques, et sur les interactions locales entre ondes ultrasonores et microstructures du matériau.

Acoustique informatique et numérique.
L'acoustique informatique et numérique regroupe les méthodes modernes de traitement du signal sonore. Elle inclut la synthèse, la reconnaissance vocale, la spatialisation, la compression audio et les techniques d'intelligence artificielle appliquées au son. Elle ouvre la voie à de multiples applications, allant des assistants vocaux aux expériences immersives de réalité virtuelle. Les modèles continus de l'équation d'onde sont discrétisés par des méthodes numériques comme les différences finies, les éléments finis ou les méthodes de frontière. Ces approches permettent de simuler la propagation complexe dans des environnements réalistes et de développer des algorithmes de synthèse et d'analyse qui reposent sur la transformée de Fourier, la transformée en ondelettes et des modèles statistiques avancés.