isolation acoustique, acoustique des locaux d'écoute, son et acoustique
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bases de l'acoustique
niveaux sonores, perception des sons, déciBels, déciBels A, octaves

loi de la perception

"la sensation croit comme le logarithme de l’excitation" (loi de Weber),
ce qui peut s'énoncer aussi : la sensation augmente comme se multiplie sa cause

Si on définit l'unité d'augmentation du bruit comme correspondant à la multiplication par K de la puissance émise, le bruit (ce que l'on entend) augmente d'autant à chaque fois que la puissance est multipliée par K.

Non, la fonction log n'a pas été inventée pour faire la sélection au bac, elle a des utilités! Entre autres, d'expliquer le fonctionnement de notre système auditif. C'est pourquoi (mauvaise nouvelle ...) on la retrouve dans toutes les lois de l'acoustique.

cause :
nombre de sources de bruit identiques
ou puissance acoustique émise
sensation
 
N
A   

correspond à multiplication par K de la cause
N x K
A+1
N x K x K
A+2
N x K x K x K
A+3
N x K x K x K x K
A+4
niveau sonore en déciBels


Ainsi L = 0 dB correspond non pas à "pas de son ", mais au bruit minimum (= seuil d'audibilité) que l'on peut entendre
1 déciBel = 1/10 Bel    ( le Bel n'est pas utilisé)
log = logarithme décimal

Cette valeur de po = 0 dB est extrèmement faible : l'oreille est un capteur très sensible, très performant, mais logarithmique.

La puissance acoustique est proportionnelle au carré de la pression. On peut écrire L = 10 log (W / W0)   avec W0 = 10 puissance -12  watt.
Petit calcul avec la formule du niveau sonore : si l'on multiplie la puissance par 2, L augmente de 3 dB.
On peut dire :"lorsque la cause du bruit double, le bruit augmente de 3 dB". La cause = l'énergie, la puissance, le nombre de sources identiques.

octaves et 1/3 d'octaves

La loi de la perception s'applique à toute cause de sensation, et donc aussi à la quantité fréquence.

Nous entendons les variations de la pression de l'air dont la fréquence est comprise entre 20 Hz et 20000 Hz

On utilise donc toujours pour représenter des phénomènes variables avec la fréquence (et ils le sont tous), une échelle log, permettant de satisfaire la condition :
est égal sur le papier (ou l'écran) ce qui est égal pour l'oreille

On a définit des intervalles qui sont des divisions de cette bande des fréquences audibles : l'octave et le 1/3 d'octave

L'octave correspond à la multiplication par 2 de la fréquence.

il y a 3 tiers d'octave dans 1 octave, donc le rapport des fréquences limites du 1/3 d'octave est 2 puissance (1/3) .

L'origine du mot octave est qu'il est le 1/8 de la bande des fréquences émises par les instruments de musique et audibles.

courbes d'égale sensibilité

 

Ces courbes d'égale sensibilité représentent en fait l'audiogramme d'un individu à l'audition normale.
Chaque ligne correspond à des sons "purs" (ne comportant qu'une seule fréquence) reconnus comme étant de même intensité., donc égaux en "volume" pour l'oreille.

On constate que :

  • lorsque le niveau est faible, on entend nettement moins bien les sons les plus aigus et les plus graves (il en faut plus pour entendre pareil)
  • lorsque le niveau est élevé, des différences moins importantes de perception existent
  • ce sont les sons les plus utiles à l'homme (dans l'histoire de l'humanité) qui sont le mieux perçus, de 300 à 5000 Hz, ceux qui permettent la communication (paroles), la reconnaissance des sons de la nature, cris d'animaux, etc
  • la variation de l'allure des courbes en fonction du niveau est modérée au-dessus de 1000 Hz, elles sont presque parallèles
  • elle est par contre très importante dans les fréquences basses : on entend mal les sons graves à faible volume
    - ce qui est une mauvaise chose pour l'écoute, de musique par exemple, d'où l'existence de réglages "loudness", "physio", "bass enhance", etc, sur les appareils de reproduction sonore
    - mais ce qui est favorable quand il s'agit de bruit, car les matériaux naturellement affaiblissent mal les fréquences basses
      en quelque sorte, notre oreille élimine ce que les parois n'ont pas suffisamment fait ...

pondération A

La pondération A a été définie par nécessité, lorsqu'on a voulu promulguer une réglementation de l'isolation acoustique dans l'habitat (1970), afin de tenir compte de cette réalité humaine de la faible sensibilté aux bruits de basses fréquence.
Depuis, la quasi totalité des réglementations l'ont adopté. Puis l'harmonisation européenne a ajouté d'autres moyens (indice "W").

Elle est utilsée aussi bien pour faire des calculs prévisionnels que des mesures, intégrée dans les appareils de mesure, sonomètres et autres.

Le but est d'obtenir une valeur unique de niveau sonore, prenant en compte toutes les fréquences (presque) comme le fait le système auditif. La courbe A (ci-contre) est une approximation de l'inverse de la courbe d'égale sensibilité (ci-dessus) passant par 30 dB à 1 kHz.
Dans le principe, elle est donc valable pour des niveaux faibles. Ce qui est la réalité concernant les bruits reçus dans un problème d'isolation, si cette isolation est correcte.
Ce n'est plus le cas si les niveaux sonores sont assez élevés. Ce qui n'empêche que la pondération A est quand même normalisée dans le cadre de réglementations concernant des niveaux  forts, par exemple celle limitant les "bruits" dans les établissements diffusant de la musique (discothèques, concerts) .


 

niveau sonore global en dB et dBA

Global signifie une seule valeur, et non pas une courbe ou un tableau de valeurs. Il y a donc 2 types de niveaux : globaux et variables en fonction de la fréquence.
La méthode pour obtenir un niveau global à partir des valeurs par bandes consiste à effectuer la "superposition"  ou sommation logarithmique des valeurs :

Pour un niveau global en dBA, d'abord ajouter algébriquement la valeur obtenue sur la courbe de pondération à celle du niveau par bande (octave ou 1/3), puis effectuer le calcul du niveau global dBA avec la relation.

L'application "analyse spectrale" fournie en page calculs pemet à partir des valeurs par bandes d'octave le tracé du spectre de bruit et ce calcul automatique du niveau global pondéré A et non pondéré..

   

 

l'analyse des phénomènes a été rédigée en espérant la rendre accessible à tout lecteur intéressé ...

mais avec une approche scientifique pour éviter les erreurs si courantes ...

 

acouphile.fr

site et outils de calculs réalisés par Patrick Carré, acousticien, ex prof ensam à l'IUT Lyon 1

avec la collaboration de Frédéric Finand, ingénieur du son, formateur   et responsable du studio de l'ENM de Villeurbanne.

 

 

dernière version :
4-09-2010