Son

Son: Une définition
Son, timbre, bruit
Décibel
Addition des sons
Intensité physiologique
Estimation du risque (ISO 1999)
Mesure


Son: une définition

Le son est une fluctuation de pression dans un milieu élastique (p. ex., air, eau). Une onde sonore est définie par la fréquence (hauteur du son, tonie) et l’amplitude (intensité sonore).

La fréquence reflète le nombre d’oscillations de l’onde sonore par seconde, mesurée en hertz (Hz). Elle définit la hauteur d’un son. Le champ auditif humain comprend les fréquences entre 16 Hz et 20 kHz. Les ondes sonores avec des fréquences inférieures à 16 Hz s’appellent infrasons. On parle d’ultrasons lorsqu’elles dépassent la limite supérieure du champ auditif.

Le niveau sonore renvoie à la pression d’une onde sonore. Il détermine l’intensité avec laquelle nous percevons un son. Il est indiqué en décibels.

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Son, timbre, bruit

Un son est un signal sonore défini par une fréquence et une certaine intensité sonore.

Le timbre désigne un son fondamental auquel se superposent des multiples de la fréquence fondamentale (harmoniques). Il en résulte la sonorité, par laquelle les différents instruments se distinguent.

Les bruits contiennent de très nombreuses fréquences différentes ; leur rapport est chaotique. Comme la décomposition du signal acoustique d’un bruit ne présente généralement aucune partie répétitive, le bruit n’a pas non plus de hauteur de son précise.

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Décibel

Le décibel (dB) est utilisé comme unité de mesure pour calculer niveau de pression acoustique ou niveau sonore. Il représente le rapport entre la pression acoustique produite par le son mesuré et celle au seuil d’audibilité. L’échelle des décibels a été définie comme une échelle logarithmique pour tenir compte de la perception du volume sonore.

Formule pour calculer le niveau sonore :

Lp = 20 * log10(p / p0)

Lp: Niveau de pression acoustique [dB]
p: Pression acoustique effective [Pa]
p0: Pression acoustique de référence (2 * 10-5 Pa)

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Addition des sons

L’échelle des décibels étant logarithmique, d’autres règles de calcul sont applicables par rapport à l’échelle décimale. Si l’on augmente, par exemple, le volume de la musique de trois décibels, son intensité sonore double.

A l’inverse : si l’on additionne deux sources sonores ayant le même niveau (doublement de l’intensité sonore), le niveau acoustique croît de 3 dB.

Exemple: 65 dB + 65 dB = 68 dB.

Attention: un doublement de l’intensité sonore est à peine perçu par l’oreille humaine. Ce que nous percevons comme le double de volume possède une intensité sonore décuplée.

Augmentation du niveau sonore Intensité sonore Pression acoustique Perceptibilité
+ 3 dB doublement x 1.4 à peine
+ 10 dB décuplement x 3.16 doublement

Tableau 1: Exemples représentatifs de l'échelle des décibels.

Lorsque les volumes sonores de deux sources superposées ont plus de 10 dB de différence entre eux, la source la plus douce n’a aucune influence notable sur le niveau sonore global qui en résulte. Celui-ci est donc principalement déterminé par la source sonore la plus forte.

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Intensité physiologique

Deux sons de même intensité mais de fréquence différente sont souvent perçus comme ayant un volume différent. En sus des valeurs mesurables sur le plan physique (pression acoustique, niveau de pression acoustique), une valeur purement subjective a été définie, l’intensité physiologique ou volume sonore subjectif, indiquée en phones.

Remarque:
L’impression subjective de l’intensité sonore dépend nettement plus des pics d’impulsion que du niveau moyen d’énergie équivalente.

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Estimation du risque (ISO 1999)

La quantité d’énergie que le son transmet à l’oreille est décisive pour les dommages de l’ouïe. L’énergie acoustique est le produit de l’intensité acoustique et du temps. En d’autres termes, le risque de trouble auditif est fonction de la durée de l’écoute d’un bruit à forte intensité.

Une lésion de l’ouïe dépend donc en principe de deux variables :

  • du niveau sonore et
  • de la durée d’écoute

Cependant, le seuil de tolérance auditive diffère d’une personne à l’autre. Les recommandations suivantes de la norme ISO 1999 s’entendent comme des lignes de conduite. Il est important de faire attention aux signaux de danger tels les acouphènes et de baisser immédiatement le niveau sonore en pareil cas.

ISO1999

Les réglementations concernant la sonorisation (p. ex., OSLa, limitation du niveau sonore des lecteurs MP3 dans l’UE) se fondent sur la norme ISO 1999 afin de minimiser le risque de lésions de l’ouïe. Contrairement à l’exposition au poste de travail, le comportement en matière d’exposition au bruit n’est pas constant lorsque l’on écoute de la musique (régularité variable des sorties en club, comportement, etc.) ; les valeurs ne constituent pas des prévisions exactes.

Les recommandations suivantes de la norme ISO1999 doivent donc être considérées comme une ligne directrice:

Niveau sonore Durée d’écoute maximale par semaine
85 dB illimitée
90 dB 20 heures
95 dB 7 heures
100 dB 2 heures
105 dB 40 minutes
110 dB 12 minutes
115 dB 4 minutes
120 dB 1 minute

Tableau 2: Temps d'exposition hebdomadaire maximal recommandé pour des niveaux sonores sélectionnés selon la norme ISO 1999.

Niveau sonore Durée d’exposition au bruit Perte auditive attendue chez 50 % des personnes
85 dB(A) 10 ans, 40 heures / semaine - 5 dB(A)
90 dB(A) 10 ans, 40 heures / semaine -11 dB(A)
100 dB(A) 10 ans, 40 heures / semaine - 30 dB(A)

Tableau 3: Prédiction des dommages auditifs dus au bruit continu selon la norme ISO 1999. Les données ont été prélevées à l'aide de mesures de niveau sonore définies sur des postes de travail bruyants fixes.

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Mesure

Les mesures de bruit sont réalisées avec un sonomètre, dont le fonctionnement est semblable à celui d’un microphone et qui enregistre les différences de pression des ondes sonores. Pour tenir compte du fait que l’oreille humaine perçoit des différences d’intensité pour des sons de même pression acoustique mais de fréquence différente, la mesure pondère généralement la fréquence avec un filtre A. Le perception du son est ainsi prise en compte le plus précisément possible. Le niveau sonore est indiqué en dB(A). Le filtre C est principalement utilisé pour le bruit industriel1.

Outre la pondération de la fréquence, la durée est essentielle dans le cadre de la mesure du bruit. Pour obtenir une valeur moyenne pertinente, on mesure le niveau continu équivalent (Leq). On tient ainsi compte à la fois du niveau sonore et de l’intermittence (teneur en énergie) d’un bruit. L’appareil mesure le niveau sonore pendant une période donnée, calcule l’énergie du son et additionne les valeurs. A la fin de la mesure, l’appareil fait la moyenne de l’énergie globale pendant cette période (Leq en dB). Voici comment estimer le volume sonore sans appareil de mesure.

Pour calculer l’influence des bandes de fréquences singuliers sur le niveau sonore totale, et pour convertir des mesures en dB(A) dans dB(C) ou vice versa, vous pouvez utiliser l’outil ici. Ci-dessous un exemple illustratif (voir le figure 6):

Les basses fréquences à longue portée et perturbatrices du sommeil diminuent lorsque la différence entre les niveaux pondérés A et C est réduite de manière significative. Dans cet exemple, cette diminution est obtenue au moyen d'un filtre passe-haut et d'une réduction générale de la gamme des basses de plusieurs décibels.

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bang supersonique Figure 1: Un chasseur bombardier F/A-18 Hornet en vol supersonique avec effet de disque nuageux.
Lautstärkenbeispiele
Figure 2: Niveaux sonores de la vie
quotidienne.
courbes ISO1999 Figure 3: Estimation de la perte auditive attendue suite à l'exposition permanente aux niveaux sonores selon la norme ISO 1999. Leq Figure 4: Amplification ou réduction des filtres de pondération de fréquence. exemple Leq Figure 5: Détermination du niveau moyen Leq.
Figure 6: Valeurs avec et sans égalisation