La perception des sons et des bruits

La sonie, sensation de force sonore (ou de volume), dépend de l’intensité et de la fréquence des sons perçus.



L’intensité

L’intensité acoustique est égale au flux de puissance acoustique traversant l’unité de surface entourant le point d’écoute :





Plus on s’éloigne d’une source, plus la surface de l’onde (traversée par la même puissance acoustique émise par la source) grandit, et plus l’intensité reçue diminue.

Plus l’intensité acoustique augmente (ou diminue), et plus la sensation de force sonore augmente (ou diminue). Pour exprimer la sensation de force sonore engendrée par l’ensemble des intensités de sons possibles, on utilise une échelle logarithmique : le décibel (dB). L’oreille humaine perçoit des sons de 0 dB (seuil d’audibilité) à 120 dB (seuil de douleur).

L’échelle logarithmique des dB est conçue de telle manière que la plus petite variation de bruit perceptible corresponde à une variation de 1dB. Ainsi, 1dB correspond au seuil de perception différentielle, et correspond à une augmentation d’intensité acoustique de 25%.

L’échelle logarithmique ainsi construite est telle que, lorsqu’une source sonore est multipliée par 2, le niveau est augmenté de 3 dB. D’une manière générale :

• Le seuil 0 dB correspond à l’intensité I₀ = 10^-12 W/m².
• Une augmentation de 1 dB (seuil de perception différentielle) correspond à une multiplication de l’intensité par 1,25.
• Une augmentation de 2 dB correspond à une multiplication de l’intensité par 1,25 x 1,25 = 1,6.
• Une augmentation de 3 dB correspond à une multiplication de l’intensité par 1,25 x 1,25 x 1,25 = 2.
• Une augmentation de 10 dB correspond à une multiplication de l’intensité par (1,25)¹⁰ = 10.
• Une augmentation de 20 dB correspond à une multiplication de l’intensité par (1,25)²⁰ = 10² = 100.
• Une augmentation de 60 dB correspond à une multiplication de l’intensité par (1,25)⁶⁰= 10⁶ = 1 000 000.

Ainsi par exemple, deux conversations identiques et simultanées, dont le niveau sonore est de 50 dB, ne donneront pas 100 dB, mais 53 dB.

De même, il faudrait diviser par 10 le trafic automobile pour réduire de 10 dB le niveau sonore d’une rue, à condition que la vitesse des véhicules reste la même.

Enfin, retenons que pour obtenir un isolement de 60 dB entre deux espaces, il faut diviser par 1 000 000 la puissance acoustique incidente sur la paroi de séparation. Dans ces conditions, un trou d’une surface de 1/1 000 000e de la surface de la paroi laissera passer autant de bruit que la paroi elle même.

La fréquence

La fréquence est le nombre de fois qu’une grandeur périodique se reproduit identiquement à elle-même en une seconde (c’est l’inverse de la période).

La fréquence du son permet de distinguer les sons graves des sons aigus. Elle se mesure en Hertz (Hz). A cette notion physique correspond la notion physiologique de hauteur du son : plus un son est haut plus il est aigu. L’oreille humaine perçoit des sons dont les fréquences varient entre 16 et 20 000 Hz :

• De 16 à 200 Hz ce sont les basses fréquences, domaine des bourdonnements et des vrombissements, les fréquences graves sont omniprésentes dans notre environnement, mais l’oreille humaine les perçoit mal.
• De 200 à 2 000 Hz, les fréquences médiums, ce sont les fréquences usuelles de la parole et de la musique, on les perçoit très bien.
• De 2000 à 20 000 Hz, ce sont les fréquences aiguës, correspondant aux chuintements.

Comme nous avons pu le définir, un bruit est un mélange de sons. On ne mesure pas un bruit fréquence par fréquence mais par bande de fréquence. On représente alors un bruit par son spectre, c'est-à-dire la courbe qui représente le niveau sonore en décibel (dB) pour chaque bande de fréquence en Hertz (Hz).

Remarque : dans le bâtiment on ne retient que 6 groupes de fréquences. Ces 6 groupes sont les bandes de fréquences d’octave centrées sur 125 Hz, 250 Hz, 500 Hz, 1 000 Hz, 2 000 Hz et 4 000 Hz.

Les bruits émergents

L’émergence est définie par la différence entre le niveau de bruit résiduel correspondant à l’ensemble des bruits habituels et celui du bruit ambiant comportant le bruit particulier en cause.

L’activité ainsi que le fonctionnement des équipements d’un bâtiment sont susceptibles de provoquer une émergence de bruit vers le voisinage. Sur le plan réglementaire, les valeurs admises de l’émergence sont calculées à partir des valeurs de 5 dB(A) en période diurne (7h – 22h) et de 3 dB(A) en période nocturne (22h – 7h). Une correction s’applique à ces valeurs en fonction de la durée cumulée d’apparition du bruit particulier.

Tant sur le plan technique (choix des équipements) que sur le plan architectural des dispositions doivent être prises pour limiter les nuisances vers le voisinage.