SLAM Acoustique

Pédagogie

Décibel

Le décibel est une unité de mesure logarithmique en acoustique. C’est un terme sans dimension permettant d’exprimer le rapport de deux valeurs (de niveau, de puissance…). Il est noté dB. En raison de son échelle logarithmique, le décibel ne s’additionne pas de manière linéaire. Ainsi, la somme d’un bruit de 70 dB et d’un bruit de 70 dB ne donne pas un bruit de 140 dB mais de 73 dB.

Spectre de fréquences

Description d’un signal temporel par décomposition par bande de fréquence. Le passage d’un signal (temporel) à un spectre (fréquentiel) est réalisé par filtrage mécanique ou par décomposition numérique (analyse de Fourier).

Bandes d’Octaves, de Tiers d’Octaves et Niveau Global

Deux fréquences sont dites séparées d’une octave si le rapport de la plus élevée à la plus faible est égal à 2. Dans le cas du tiers d’octave, ce rapport est de 2 à la puissance 1/3. Les valeurs normalisées des fréquences centrales de bande d’octave sont les suivantes, sur la plage audible (de 20 Hz à 20 000 Hz) :

0Hz
0Hz
0Hz
0Hz
0Hz
0Hz
0Hz
0Hz
0Hz
0Hz

Pondération A

La pondération A est l’application d’un filtre fréquentiel :

  • soit à une gamme de fréquences délimitée,
  • soit à l’intégralité du signal.

Cette pondération correspond à la sensibilité de l’oreille humaine, plus importante aux médiums qu’aux basses fréquences. A la valeur du niveau sonore mesuré est ajoutée la valeur de la pondération A correspondante qui est précisée par bande de fréquence. Le niveau sonore est alors exprimé en dB(A).

Niveau de pression acoustique Lp

Niveau sonore exprimé en décibel (dB) calculé par 20 fois le logarithme décimal du rapport de la pression sonore efficace à la pression sonore de référence, à savoir :

Lp = 20 log(P/P0) où :

  • P0 = 2.10-5 Pascal (pression référence : seuil d’audibilité)
  • P = pression acoustique

Cette grandeur est dépendante de l’environnement de la source.

Niveau de pression acoustique continu équivalent

Afin de caractériser un bruit fluctuant par une seule valeur, on calcule le niveau de pression acoustique continu équivalent noté Leq. Le niveau sonore équivalent est par définition le niveau continu stable qui contiendrait autant d’énergie que le niveau réel fluctuant dans le temps au cours de la période considérée. Le niveau sonore équivalent peut être pondéré A, il est alors noté LA,eq. Il peut être exprimé en décibel [dB] ou en décibel pondéré A [dB(A)].

Niveau de puissance acoustique Lw

Chaque source de bruit est caractérisée par une puissance acoustique (énergie sonore émise par unité de temps) qui est exprimée en Watt (noté W). Cette grandeur est indépendante de l’environnement de la source.

Lw = 10 Log (W/W0) où :

  • W0 = 1 pico Watt soit 10-12 Watt
  • W = puissance rayonnée

Indices statistiques L1, L10, L50, et L90 (ou indices fractiles)

Cet indice représente le niveau de pression acoustique pondéré A qui est dépassé pendant X% de l’intervalle de temps considéré. Plus le pourcentage de temps est élevé plus l’indice considéré représente le bruit de fond, sans prendre en compte les contributions des événements sonores énergétiques de courtes durées, comme des passages de véhicules isolés par exemple

Bruit rose

Un bruit rose est un bruit normalisé ayant un spectre dont le niveau sonore est le même sur toutes les bandes d’octaves. Il est notamment utilisé pour réaliser les mesures d’isolement aux bruits aériens entre locaux.

Bruit résiduel

Bruit ambiant, en l’absence du (des) bruit(s) particulier(s), objet(s) de la requête considérée.

Bruit particulier

Composante du bruit ambiant qui peut être identifiée spécifiquement et que l’on désire distinguer du bruit ambiant notamment parce qu’il est l’objet d’une requête.

Bruit ambiant

Bruit total existant dans une situation donnée pendant un intervalle de temps donné. Il est composé de l’ensemble des bruits émis par toutes les sources proches et éloignées.

Emergence

L’émergence est définie dans l’arrêté 2006-1099 comme étant est la différence entre le niveau de bruit ambiant, comportant le bruit particulier en cause, et celui du bruit résiduel constitué par l’ensemble des bruits habituels, extérieurs et intérieurs, dans un lieu donné, correspondant à l’occupation normale des locaux et au fonctionnement normal des équipements.

Courbe NR ou NC

Les courbes de critère de bruit de fond (NC pour Noise Criteria) ou plus communément les courbes de niveau de bruit (NR pour Noise Rating) ont été instaurées par une norme ISO qui leur confère ainsi un caractère international. La législation française des normes acoustiques l’inscrit sous la référence NF S 30-010. Ces courbes définissent des valeurs en bandes d’octave de 31, 5 à 8000 Hz pour un indice donné.

Coefficient d’absorption Alpha (αw) Sabine

Le coefficient d’absorption acoustique des matériaux est caractérisé par le coefficient d’absorption αw « sabine ». Il est défini comme étant le rapport de l’énergie acoustique absorbée à l’énergie acoustique incidente. La valeur de ce coefficient varie de 0 à 1. Il est fonction de la fréquence. Il n’a pas d’unité.

Aire d’absorption équivalente AAE

L’aire d’absorption équivalente s’expriment en m2 est égale à la somme des produits des coefficients d’absorption des différents matériaux par leur surface d’un local. Cet indice correspond à la capacité d’absorption totale des différents matériaux présents dans un local.

AAEtotale = Σ αi*Si

Avec αi le coefficient d’absorption du matériau associée à la surface Si dans le local considéré.

Durée de réverbération Tr

Le temps de réverbération d’un local est le temps nécessaire pour que, après prolongation d’un son suite à l’interruption d’une source sonore, le niveau sonore diminue de 60 dB. Plus le Tr est long, plus le local est dit réverbérant.

Temps de décroissance précoce « Early Decay Time » EDT

L’EDT est le temps de décroissance évalué entre 0 et -10 dB après prolongation d’un son suite à l’interruption d’une source sonore. L’EDT mesure ainsi le temps entre réflexions précoces et réflexions tardives : il dépend des réflexions précoces qui varient par rapport à la position de la source dans la salle, contrairement au Tr60, il doit donc être mesuré en plusieurs points. Deux salles peuvent avoir le même temps de réverbération Tr60 mais un EDT différent et donner ainsi une sensation de réverbération différente.

Clarté C80

Le C80 est un indice qui définit la clarté du son, surtout adapté à la musique pour l’auditeur. Il donne le rapport en dB de l’énergie arrivant dans les 80 premières ms, avec celle arrivant après 80ms (pour une impulsion). Lorsque le C80 est supérieur à + 6 dB, le son est perçu comme sec pour l’auditeur.

Définition « Deutlichkeit » D50

Le D50 est un indice qui décrit la définition du son, surtout adapté à la parole. Il donne le rapport en % de l’énergie arrivant dans les 50 premières ms, avec celle totale (pour une impulsion). Il est recommandé une définition supérieure à 50% pour la parole.

Critères de « Support Stage » ST1

Le critère « Support Stage » ST1 permet de qualifier l’écoute des musiciens de leur propre jeu. Il compare l’énergie sonore réfléchie à l’énergie sonore propre d’une source donnée, au niveau de la source. Il est ainsi défini comme le rapport (en dB) entre l’énergie sonore des réflexions précoces (entre 20 et 100 ms) et le son direct « étendu » (entre 0 et 10 ms), le tout mesuré à une distance de 1 mètre de la source sonore considérée. Les valeurs optimales généralement avancées pour ce critère sont comprises entre -15dB et – 12dB. On peut considérer que la variation du ST1 sur l’ensemble de l’espace de jeu des musiciens ne doit pas excéder 2dB.

Force sonore « Strength » G

G est le niveau de pression acoustique relatif au niveau de pression acoustique en champ libre à 10 mètres de la source (en considérant une source omni-directionelle ayant la même puissance acoustique que la source considérée) :

 G = 10 log(P²tot) -10log(p²10)

P10 : pression acoustique rms pour le son direct à 10 m en champ libre, Pa  •  Ptot : pression acoustique totale rms, Pa

Intelligibilité de la parole (STI et RASTI)

Le STI (Speech Transmission Index) est un critère objectif directement lié à l’intelligibilité de la parole. Il est généralement utilisé pour évaluer la facilité qu’auront les auditeurs à comprendre un discours ou entendre de la musique sans que le son soit déformé. Ce critère dépend essentiellement :

  • de la durée de réverbération,
  • du rapport signal / bruit correspondant à la différence entre le niveau sonore de la parole reçu et le niveau ambiant.

Le STI varie entre 0 et 1.

On considère qu’il est bon à partir de 0,6 pour une salle sans sonorisation, mais on exigera un STI supérieur à 0,7 dans une salle sonorisée.

Le RASTI (RApid Speech Transmission Index) est calculé de la même façon que le STI, avec un calcul réduit aux bandes d’octaves 500 et 2 000 Hz

Taux de décroissance spatiale par doublement de distance DL2

Le taux de décroissance spatiale DL2 représente la diminution moyenne du niveau de pression sonore par doublement de distance. Une valeur élevée signifie que le niveau sonore dans le local décroît rapidement avec l’augmentation de la distance à la source de bruit (peu de propagation).

Isolement brut Db

On définit l’isolement acoustique brut par la différence des niveaux de pression acoustique mesurés entre deux locaux (local d’émission et local de réception), ou entre l’extérieur et un local de réception. Db dépend principalement :

  • De l’indice d’affaiblissement acoustique et la surface de la paroi mitoyenne,
  • De l’indice d’affaiblissement acoustique et la surface des parois latérales,
  • Du volume et la durée de réverbération du local de réception,
  • Des transmissions parasites.

Isolement acoustique normalisé DnT

L’isolement normalisé DnT correspond à l’isolement brut corrigé (ou normalisé) en fonction du rapport entre le temps de réverbération (Tr) réel du local de réception, et un Tr de référence (T0). La formule est la suivante :

DnT = Db + 10 log (T/T0)

Isolement acoustique standardisé pondéré DnT,A et DnT,A,tr

Les valeurs d’isolement entre locaux et vis-à-vis des bruits de l’espace extérieur sont exprimées en terme d’isolement acoustique standardisé pondéré DnT,A ou DnT,A,tr. Selon la norme NF EN ISO 717-1, ces isolements sont évalués par la différence des niveaux sonores dans le local d’Emission et dans le local de Réception puis corrigés par la durée de réverbération du local de réception.

DnTA = DnTw + C  et  DnTA,tr = DnTw + Ctr  avec :

  • DnTw : Isolement acoustique normalisé pondéré (dB) (indice unique de l’isolement aux bruits aériens de la courbe de référence à 500 Hz après décalage selon la méthode de la norme NF EN ISO 717-1),
  • C : terme d’adaptation du bruit rose pondéré A,
  • Ctr : terme d’adaptation du bruit de trafic pondéré A.

Indice d’affaiblissement acoustique Rw(C;Ctr)

Pour qualifier les performances d’isolation d’un matériau, on définit un indice noté R appelé indice d’affaiblissement acoustique comme étant la différence des niveaux sonores mesurés de part et d’autre de la paroi, pondérée de la surface de l’échantillon testé et de l’absorption du local de réception. Il est exprimé en décibel [dB].

En général, les performances d’isolation acoustique d’une paroi sont d’autant meilleures que sa masse surfacique est élevée. R se mesure principalement en laboratoire (garantie de moyen). Les indices d’affaiblissement acoustiques caractérisent ainsi la capacité d’isolation acoustique intrinsèque des matériaux.

RA = Rw + C  et  RA,tr = Rw + Ctr  avec :

  • RA : indice d’affaiblissement acoustique au bruit rose (dB),
  • RA,tr : indice d’affaiblissement acoustique au bruit route (dB).

Niveau de bruit de chocs L’nT,w

L’isolement acoustique au bruit d’impact est défini par la valeur du niveau sonore mesuré dans un local lorsque les planchers des autres locaux sont excités par une machine à chocs normalisée. Le niveau mesuré est corrigé par la durée de réverbération du local récepteur T0, ramenée à une valeur de référence (généralement 0,5 s). Le niveau de pression pondéré du bruit de choc standardisé, noté L’nT,w (LnA,T selon les anciens critères français) et exprimé en décibel [dB], est défini comme étant le niveau de bruit reçu dans un local lorsqu’une machine à chocs normalisée (norme NF S 31-052) est placée au centre du plancher testé.

Niveau de pression acoustique normalisé LnAT (ou LAeq,nT) :

Cet indice définit le niveau sonore généré par les équipements techniques, et prenant en compte les caractéristiques acoustiques du local de mesure.

Echelle sonore

Les sons audibles se situent entre 0 dB (seuil d’audition) et 140 dB. Le seuil de la douleur se situe aux alentours de 120 dB.
La gêne, notion subjective, est ressentie de manière très variable d’un individu à l’autre. En conséquence, aucune échelle de niveau sonore objective ne peut donner une indication absolue de la gêne occasionnée.

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