| Référence | Hertz (Hz) | Kilohertz (kHz) |
|---|---|---|
| European mains electricity | 50 Hz | 0.05 kHz |
| Concert pitch A above middle C | 440 Hz | 0.44 kHz |
| An FM radio station | 100000000 Hz | 100000 kHz |
| A Wi-Fi band | 2.4 × 109 Hz | 2400000 kHz |
| A desktop processor clock | 3 × 109 Hz | 3000000 kHz |
Le hertz est l’unité SI de fréquence, égale à un cycle par seconde. Son symbole est Hz. C’est une unité dérivée dont la dimension est simplement l’inverse d’un temps : une grandeur en hertz compte combien de fois une chose se répète en une seconde.
Elle porte le nom de Heinrich Hertz, qui entre 1886 et 1889 produisit et détecta des ondes radio en laboratoire, confirmant ainsi la prédiction de Maxwell selon laquelle la lumière et les ondes électromagnétiques sont un même phénomène. L’unité fut adoptée internationalement en 1960, remplaçant les cycles par seconde, plus anciens et plus littéraux, qu’on aperçoit encore parfois sur du matériel d’époque.
Le son occupe le bas de l’échelle. L’audition humaine s’étend d’environ 20 hertz à 20 000 hertz, bien que la limite supérieure baisse avec l’âge et tombe le plus souvent bien au-dessous de 16 000 hertz à la quarantaine. La hauteur musicale est une fréquence : le la au-dessus du do central est fixé par convention à 440 hertz, et chaque octave est un doublement, si bien que la même note une octave plus haut vaut 880 hertz.
Le courant du réseau alterne à 50 hertz dans la plus grande partie du monde et à 60 hertz en Amérique du Nord ainsi que dans des parties du Japon et de l’Amérique du Sud. Le partage est historique plutôt que technique, hérité de normes de matériel concurrentes de la fin du XIXe siècle, et il explique pourquoi les appareils et horloges qui dépendent de la fréquence du réseau ne se déplacent pas d’une région à l’autre sans précaution.
Les écrans et l’informatique l’emploient sans cesse. Un affichage rafraîchi à 60 hertz se redessine soixante fois par seconde, et des fréquences plus élevées réduisent le flou de mouvement visible. Les fréquences d’horloge des processeurs, jadis en mégahertz et aujourd’hui en gigahertz, comptent la même chose : le nombre de battements de l’horloge interne par seconde.
L’unité s’applique en outre à tout ce qui est périodique sans être une onde. Une fréquence cardiaque de 60 battements par minute vaut un hertz, un pendule d’une seconde de période oscille à un hertz, et la fréquence d’un arbre en rotation exprimée en tours par seconde s’écrit de la même façon.
Un hertz équivaut à un cycle par seconde, à 1000 millihertz ou à un millième de kilohertz.
Le kilohertz est une unité de fréquence valant 1000 hertz. Son symbole est kHz. Il couvre le haut de l’audition humaine et le bas du spectre radioélectrique, ce qui en fait le point de rencontre de deux techniques très différentes.
L’audio y habite. La limite supérieure de l’audition humaine avoisine 20 kilohertz chez une personne jeune, et les fréquences qui portent l’intelligibilité de la parole se rassemblent entre 1 et 4 kilohertz. L’audio numérique s’échantillonne à 44,1 kilohertz pour le disque compact et à 48 pour le travail vidéo, valeurs choisies parce que le théorème d’échantillonnage exige plus du double de la fréquence la plus haute à restituer, avec une marge pour le filtrage.
La radiodiffusion a commencé dans cette plage. Les grandes ondes vont de 148 à 283 kilohertz et les ondes moyennes, la bande AM, de 526 à 1606. Ces basses fréquences se propagent le long du sol et se réfléchissent la nuit sur l’ionosphère, ce qui leur donne des portées de centaines ou de milliers de kilomètres depuis un seul émetteur. Elles ont ainsi porté les premiers services nationaux de radiodiffusion et servent encore les radiophares maritimes et aéronautiques.
La communication avec les sous-marins emploie des fréquences plus basses encore, car l’eau de mer absorbe l’énergie radioélectrique et seuls les signaux de quelques kilohertz et moins pénètrent au-delà de quelques mètres. C’est pourquoi les émetteurs navals à très basse fréquence occupent des réseaux d’antennes immenses, et leurs débits sont en conséquence minuscules.
Les ultrasons de l’imagerie médicale se situent bien au-dessus de la bande audible, en mégahertz, mais le nettoyage ultrasonore industriel et les répulsifs pour animaux travaillent entre 20 et 80 kilohertz, juste au-dessus de ce que les gens entendent. Les chauves-souris pratiquent l’écholocation sur le même territoire, d’environ 20 à bien plus de 100 kilohertz.
Les ordinateurs anciens avaient des fréquences d’horloge en kilohertz. Le processeur de l’Apple II d’origine tournait à un peu plus d’un mégahertz, mais les premiers microprocesseurs et bien des microcontrôleurs fonctionnent encore à quelques centaines de kilohertz là où la faible consommation importe plus que la vitesse.
L’audio numérique a mis un nombre précis de cette plage dans l’usage courant. Le disque compact échantillonne à 44,1 kilohertz, choisi parce que le théorème d’échantillonnage exige plus du double de la fréquence la plus haute à reproduire, et que le double de 20 kilohertz laisse une marge au filtre qui supprime tout ce qui est au-dessus. L’enregistrement professionnel emploie couramment 48 kilohertz pour s’accorder à la vidéo, et 96 ou 192 pour le matriçage. La téléphonie se tient bien plus bas, échantillonnant à 8 kilohertz et coupant donc au-dessus d’environ 3,4, d’où le fait qu’une voix sur une ligne ordinaire perde la sifflante qui rend les lettres s et f faciles à distinguer.
Un kilohertz équivaut à 1000 hertz, à 0,001 mégahertz ou à un millionième de gigahertz.