Comparaison du volume de sources courantes de bruit
Cet article présente les méthodes permettant la comparaison du niveau acoustique des bruits, et quelques valeurs communément admises dans des situations ordinaires.
Les estimations numériques du niveau de bruit servent en cas de litige. L'inconfort que cause un bruit n'a pas de rapport nécessaire avec le niveau. Une goutte d'eau à intervalles irréguliers, mais fréquents, dans le silence, peut produire un inconfort sans rapport avec un niveau sonore infime. Des amateurs peuvent prendre plaisir à des sons d'un niveau si élevé qu'il constitue un risque pour leur audition.
On peut caractériser et comparer les sources sonores par leur puissance acoustique, à partir de laquelle on estimera le niveau sonore qu'elles produisent dans un lieu donné.
On peut constater le bruit dans un lieu à partir de la pression acoustique. Cette mesure ne caractérise la source que pour autant qu'on connaisse la direction et la distance et qu'on soit en champ libre. La pression acoustique est souvent affectée d'une pondération en fréquence, comme dans les dBA ou en durée, comme dans les SEL.
La cotation du bruit en sones est une tentative, au prix de méthodes plus complexes, de mieux représenter le volume psychoacoustique du son.
Niveau sonore et limites
Le niveau de bruit s'exprime couramment en décibels. La grandeur physique qui provoque l'audition d'un son est la pression acoustique, une faible variation de la pression atmosphérique autour de son niveau moyen. Dans la plage de fréquences de cette vibration à laquelle l'homme est le plus sensible, vers Modèle:Unité (le sol de l'octave 5 du piano, juste à droite du milieu du clavier), on entend des sons à partir d'une pression acoustique d'environ Modèle:Unité<ref>Modèle:Ouvrage ;
Modèle:Chapitre.</ref>. Les sons commencent à être douloureux vers Modèle:UnitéModèle:Note. La pression acoustique étant une variation de la pression atmosphérique, elle ne peut pas la dépasser, ce qui limite sa valeur de crête à environ Modèle:Unité.
On parle en général de la « force » d'un son ; en musique, le « volume » d'un son musical est une métaphore qui exprime sa capacité à bien « remplir » une salle, c'est-à-dire qu'on l'entende bien partout. En psychoacoustique on appelle ce caractère la sonie ; des expériences ont montré que la plus faible différence de sonie perceptible entre deux stimulus sonores correspond à un accroissement d'environ 10 % de la pression acoustiqueModèle:Note.
Pour ces raisons, les acousticiens communiquent, plutôt que la pression acoustique, le niveau de pression acoustique, exprimé en décibels par rapport à Modèle:UnitéModèle:Note</math> avec Pref= Modèle:Unité, ce qui revient à Modèle:Nobr.}}. Les valeurs sont toujours positives, et les décimales sont inutiles.
- Modèle:Unité correspond à peu près à la plus faible différence de force du son qu'on puisse percevoir.
- Lp = Modèle:Unité re Modèle:Unité est l'écriture normalisée qui correspond à un son si faible qu'il est imperceptible.
- Lp = Modèle:Unité re Modèle:Unité correspond à un son à la limite de la douleur.
- Lp = Modèle:Unité re Modèle:Unité correspond à un son au maximum théorique. En réalité, aucune source ne peut produire cette pression acoustique ; à ce niveau et au-delà, on parle d'onde de chocModèle:Note.
Niveau exceptionnel : Saturn V
La NASA a rendu publiques les études qu'elle a demandées sur les émissions sonores des fusées au décollage. Il fallait savoir à quelle distance le bruit du lancement allait obliger les personnes à porter une protection auditive, mais aussi évaluer le niveau extrême des vibrations sonores qui devaient affecter des objets délicats comme les caméras de télévision installées sur et à proximité du pas de tir<ref>Modèle:Lien web</ref>. L'étude prévoyait un niveau sonore global de Lp = Modèle:Unité re Modèle:Unité à Modèle:Unité.
On peut calculer la puissance acoustique totale correspondant à ce niveau. On considère, comme les auteurs du rapport, que le son se répartit uniformément dans l'hémisphère au-dessus du sol.
- Le niveau Modèle:Unité re Modèle:Unité se traduit par la pression acoustique Modèle:Unité.
- Modèle:Unité, avec une onde progressive, équivalent approximativement à une intensité acoustique de p²/400, soit Modèle:Unité
- Cette puissance par mètre carré s'exerce sur une demi-sphère de Modèle:Unité de rayon, d'une aire égale à 2πr², soit à peu près 57 millions de m².
- La puissance acoustique équivalente totale (prévue) est donc d'environ Modèle:Unité, soit à un niveau de puissance acoustique LW = Modèle:Unité re Modèle:Unité.
Contrairement à la pression acoustique, qui ne peut dépasser la pression atmosphérique, la puissance acoustique est une construction abstraite qui n'a pas de limite. Si un calcul partant d'une puissance acoustique arrive à un niveau de pression acoustique supérieur à Lp = Modèle:Unité re Modèle:Unité, c'est qu'on est sorti du domaine d'application de cette notionModèle:Note.
Niveaux de puissance acoustique
Si, comme dans l'exemple du lancement de fusée, on peut remonter, en champ libre, du niveau sonore à la puissance acoustique en connaissant la distance, il n'en va pas de même dans un espace partiellement clos, comme une rue, ou entièrement clos, comme une salle de concert. Dans ce cas, la réverbération sur les parois contribue au niveau sonore. La relation entre puissance acoustique à la source et niveau dans l'endroit considéré s'établit approximativement par un calcul acoustique propre au local et au point de mesure.
Pour calculer la puissance acoustique d'une source, on mesure en plusieurs points autour de celle-ci la pression acoustique dans une chambre anéchoïque, pour obtenir le meilleur équivalent d'un champ libreModèle:Note. À défaut, on utilise un dispositif d'évaluation de l'intensité acoustique, dirigé en direction de la source pour éliminer, autant que faire se peut, les réflexions sur les paroisModèle:Note. On obtient, par interpolation numérique, le diagramme de la directrice d'émission, et par intégration de celle-ci, la puissance acoustique rayonnée totale, éventuellement modifiée par la pondération fréquencielle A ou C.
Exemples de puissance acoustique de sources courantes de bruit
Le tableau ci-dessous reprend les puissances en watts et niveaux en décibels par rapport à un picowatt de quelques sources courantes de bruit.
| Puissance acoustique | Niveau LW | Exemple |
|---|---|---|
| (W) | (dB re Modèle:Unité) | |
| > Modèle:Nb | 180 | Fusée |
| Modèle:Nb | 165 | Avion Caravelle au décollage |
| Modèle:Nb | 150 | Ordre de grandeur pour les avions à réaction |
| 100 | 140 | Orchestre symphonique |
| 1 à 200 | 120 à 143 | Haut parleur |
| 0,1 | 110 | Marteau piqueurModèle:Note |
| 0,001 à 0,01 | 90 à 100 | Cri |
| > 0.001 | >90 | Voix humaine (chant) |
| 0.00001 à 0.0001 | 70 à 80 | Voix normale |
| < 0.000001 | < 60 | Montre mécanique de gousset |
| 0.0000000001 | 20 | Chuchotement |
Émission sonore de l'équipement utilisé en extérieur
Une directive de l'Union européenne limite la puissance acoustique des Modèle:Citation. Elle fixe le niveau admissible de puissance acoustique en dB re Modèle:Unité des engins de chantier en tenant compte de leur puissance, de leur masse, de leur largeur d'action<ref>Modèle:Lien web.</ref>. Modèle:Exemple
Niveaux de pression acoustique
Les niveaux de pression acoustique, mesurables avec un sonomètre, sont les plus souvent annoncés. Ils ne caractérisent que la nuisance sonore, là où les habitants la ressentent. Pour qu'elle signifie quelque chose quant à la source, il faut indiquer une distance en champ libre. La plupart des sources n'émettent pas également dans toutes les directions, et il faut aussi le préciser. Ces détails sont toujours indiqués dans les textes de loi, par exemple ceux sur le bruit des motocyclettes.
Bruits d'avion
Les bruits d'avion présentent un cas où toutes ces difficultés se combinent, lorsqu'on veut comparer les aéronefs en conditions réelles. L'altitude, la vitesse, le type de propulsion, le régime de vol, les conditions météorologiques, la position de l'observateur par rapport à la trajectoire de l'avion, le relief et les constructions affectent la pression acoustique mesurée, bande de fréquence par bande de fréquence.
Les campagnes de mesure entreprises en France ont montré que le bruit des avions de transport lourds descendant vers l'aéroport est perçu jusqu'à Modèle:Unité du point d’atterrissage ; il est mesurable jusqu'à au plus Modèle:Unité<ref>Modèle:Ouvrage
Modèle:Chapitre.</ref>. Pour une mesure au décibel près, le niveau de pression acoustique du bruit de l'avion doit être au moins Modèle:Unité au-dessus de celui du bruit de fond que constitue l'ambiance au moment de la mesure. Les données du contrôle du trafic aérien permettent d'évaluer la distance entre point de mesure et source. Les mesures montrent une dispersion considérable, avec des écarts de plus de Modèle:Unité entre passages du même type d'appareil à la même altitude. L'exploitation statistique d'un grand nombre de mesures permet un résultat plus fiable.
| Modèle:Graph:Chart |
Comme l'évènement sonore que représente le passage se dégage progressivement du fond, le niveau d'exposition équivalent (SEL) se calcule avec une limite temporelle plus ou moins arbitraireModèle:Sfn. Un avion qui vole plus lentement peut être moins bruyant à basse altitude ; mais la durée du passage est supérieure, et le niveau d'exposition équivalente (SEL) s'en trouve augmenté.
En descente à l'atterrissage, le bruit est principalement d'origine aérodynamique, les moteurs contribuent peu<ref>Modèle:Lien web.</ref>. Il n'en est pas de même au décollage et en phase de montée, où la comparaison des appareils peut donner des résultats différents.
Au sol, les avions produisent du bruit que les aéroports doivent maîtriser pour le confort et la sécurité des passagers et du personnelModèle:Note.
L'émergence d'un bruit
Modèle:Article détaillé L'exemple des avions montre un problème constant dans la comparaison du volume des bruits. Le désagrément induit par un bruit temporaire n'est pas de même nature que celui d'un bruit permanent. En France, la réglementation sur le bruit tient compte de l'émergenceModèle:Note du bruitModèle:Note. Encore faut-il pouvoir mesurer le bruit d'ambiance, dans sa variation en fonction de l'heure et des conditions météorologiques. L'évaluation de l'émergence du bruit provenant d'une source déterminée implique l'enregistrement, sinon du son, du moins de la pression acoustique, sur une longue durée. Le matériel audio numérique le permet depuis le début du Modèle:S mini- siècleModèle:Vérification siècle. Il faut encore, sur cet enregistrement, évaluer les perturbations sonores de diverses sources les unes par rapport aux autres, un signal d'alarme anti-effraction, les aboiements d'un chien, le passage d'un véhicule, d'un avion, plus ou moins puissantes et plus ou moins récurrentes. La réglementation a dû différencier les bruits de voisinage et de loisirs de ceux d'origine industrielle, des bruits autour des infrastructures routières et ferroviaires et de ceux des aéronefs. Aucune mesure physique ne peut prétendre refléter avec exactitude la gêne que des occupations divergentes de l'espace se provoquent réciproquement<ref>Modèle:Article.</ref>, quoique des études associant évaluations subjectives et mesures physiques se consacrent à ce sujet<ref>Modèle:Ouvrage.</ref>.
Les règlements caractérisent l'émergence par une différence de niveau global pondéré, par rapport à une ambiance. Outre le fait que l'ambiance n'est pas généralement continue, mais faite d'une série de petits évênements sonores, parmi lesquels certains peuvent se détacher autant que le bruit dont on cherche à mesurer l'émergence, le spectre de ce dernier est le plus souvent différent du fond. Ce contrasteModèle:Note le fait distinguer plus facilement<ref>Modèle:Harvsp, Modèle:Harvsp.</ref>, ce qui doit affecter la comparaison entre le volume issu des sources.
Niveaux en décibels par situation
Modèle:Section à sourcer Dans l'usage courant, un niveau de bruit exprimé en décibels est un niveau de pression acoustique Modèle:Nobr. Pour les niveaux faibles, on utilise souvent la pondération A.
- Modèle:Unité = vent dans les arbresModèle:Référence nécessaire,
- Modèle:Unité = niveau de bruit d'un bruissement de feuilles<ref name=":1" />,
- Modèle:Unité = voix chuchotée<ref name="Cho">Modèle:Harvsp.</ref>,
- Modèle:Unité = niveau de bruit de chuchotementsModèle:Référence nécessaire,
- Modèle:Unité = niveau de bruit d'une salle d'attenteModèle:Référence nécessaire,
- Modèle:Unité = Conversation normaleModèle:Référence nécessaire, moyenne<ref name="Cho" />, rue piétonne normale<ref name=":1" />.
- Modèle:Unité = niveau de bruit d'un ordinateur personnel de bureau à Modèle:UnitéModèle:Référence nécessaire,
- Modèle:Unité = niveau de bruit d'une voiture essence roulant à Modèle:Unité à Modèle:UnitéModèle:Référence nécessaire, ainsi que des aspirateurs domestiques vendus comme silencieux;
- Modèle:Unité = niveau de bruit permettant la communication face à face<ref name="Brown">Modèle:Chapitre.</ref>, rue animée normale<ref name=":1" />,
- Modèle:Unité = niveau de bruit d'une cabine d'avion typique en classe touriste,
- Modèle:Unité = Seuil de risque pour l'oreille<ref name=":1" /> : Voix criée<ref name=":1">Modèle:Article</ref>, niveau de bruit d'un camion diesel roulant à Modèle:Unité à Modèle:UnitéModèle:Référence nécessaire,
- Modèle:Unité = niveau de bruit d'une tondeuse à gazon à moteur thermique à Modèle:UnitéModèle:Référence nécessaire,
- Modèle:Unité = niveau de bruit d'une rotative à journauxModèle:Référence nécessaire,
- Modèle:Unité = niveau de bruit d'un métier à tisserModèle:Référence nécessaire,
- Modèle:Unité = niveau de bruit des avions à proximité des aéroportsModèle:Sfn,<ref>Modèle:Ouvrage.</ref>
- Modèle:Unité = niveau de bruit d'un marteau pneumatique à Modèle:Unité<ref>Modèle:Lien web</ref> ainsi que d'une alarme<ref name=":1" />.
- Modèle:Unité = Seuil de la douleur<ref name="sante-environnement-travail">Modèle:Lien web.</ref>.
- Modèle:Unité = niveau de bruit d'un avion à réaction au décollage à Modèle:UnitéModèle:Référence nécessaire.
Autre liste de bruits
- De 0 à Modèle:Unité : désert ou chambre anéchoïque<ref name=":0">Modèle:Lien web</ref>
- De 10 à Modèle:Unité : cabine de prise de son, « tic-tac » de l’aiguille trotteuse d’une montreModèle:Référence nécessaire
- De 20 à Modèle:Unité : conversation à voix basses<ref name="Brown" />, chuchotement<ref name=":0" />
- De 30 à Modèle:Unité : forêt<ref name=":0" />
- De 40 à Modèle:Unité : bibliothèque, lave-vaisselleModèle:Référence nécessaire
- De 50 à Modèle:Unité : lave-lingeModèle:Référence nécessaire
- De 60 à Modèle:Unité : sèche-linge, sonnerie de téléphone, téléviseur, conversation courante cantine scolaireModèle:Référence nécessaire
- De 70 à Modèle:Unité : aspirateur, restaurant bruyant, passage d’un train à Modèle:UnitéModèle:Référence nécessaire
- De 80 à Modèle:Unité : tondeuse à gazon, klaxon de voiture, tronçonneuse électrique, sonnerie de téléphoneModèle:Référence nécessaire
- De 90 à Modèle:Unité : Baladeur à haut volume<ref name=":1" />, route à circulation dense, atelier de forgeage, TGV à Modèle:Unité à Modèle:UnitéModèle:Référence nécessaire
- De 100 à Modèle:Unité : marteau-piqueur à moins de Modèle:Unité dans une rue<ref name=":1" />, discothèque<ref name=":1" />, concert amplifié<ref name=":1" />
- De 110 à Modèle:Unité : tonnerre, atelier de chaudronnerie, vuvuzela à Modèle:UnitéModèle:Référence nécessaire
- De 120 à Modèle:Unité : sirène d’un véhicule de pompier, tronçonneuse thermique, avion au décollage (à Modèle:Unité)Modèle:Référence nécessaire
- De 140 à Modèle:Nombre : course de Modèle:Nobr, avion au décollage, pétard d'avertissement SNCFModèle:Note (placé sur un rail, sert à avertir le conducteur du train d'un danger)<ref>Modèle:Lien web</ref>, pétards de fête<ref>Modèle:Article</ref>
- Modèle:Unité : fusil d’assaut<ref>{{#invoke:Langue|indicationDeLangue}} Modèle:Lien web</ref>
- Modèle:Unité : décollage de la fusée Ariane, lancement d’une roquetteModèle:Référence nécessaire
Volume en sones
Les pressions acoustiques, sans être de véritables mesures physiques, puisqu'elles ne précisent pas la bande de fréquences concernées, qui est implicitement celle de l'audition humaine, n'en sont pas pour autant des mesures du volume sonore perçu, même en leur appliquant les pondérations normalisées A ou C. De nombreux sons, ayant le même niveau de pression acoustique pondéré, ont un volume perçu différent.
Stanley Smith Stevens a proposé en 1936 une méthode pour calculer, à partir d'une mesure de pression acoustique par bandes d'octave, un indice de sonie qu'il a appelé le sone. Eberhard Zwicker, quelques années plus tard, a mis au point une méthode plus raffinée, fondée sur une mesure de la pression acoustique par bandes de tiers d'octave. L'une et l'autre tiennent compte de la sensibilité humaine différente selon la fréquence et le niveau sonore et tiennent compte de l'effet de masque d'un son par un autre, ainsi que des différences de perception sonore selon que l'on se trouve dans un champ frontal ou dans un champ diffus<ref>Modèle:Ouvrage et Modèle:Ouvrage résument ces méthodes.</ref>. La norme internationale ISO 532 les détaille l'une et l'autre.
1 sone correspond à une perception de sonie équivalente à celle que produit un son pur de Modèle:Unité à un niveau de pression acoustique de Modèle:Unité re Modèle:Unité. 2 sones correspondent à la perception humaine d'un son deux fois plus intense.
Exemples de pressions acoustiques, niveaux de pression et volumes en sones
Source sonore Pression acoustique Niveau de pression Volume pascal dB re Modèle:Unité sone Seuil de la douleur 100 134 ~ 676 Dommages à court terme 20 approx. 120 ~ 250 Jet, Modèle:Unité distant 6 - 200 110 - 140 ~ 125 - 1024 Marteau-piqueur, à Modèle:Unité / discothèque 2 approx. 100 ~ 60 Dommages à long terme Modèle:Nb approx. 90 ~ 32 Route majeure, à Modèle:Unité Modèle:Nb - Modèle:Nb 80 - 90 ~ 16 - 32 Voiture, à Modèle:Unité Modèle:Nb - Modèle:Nb 60 - 80 ~ 4 - 16 Téléviseur à volume normal, à Modèle:Unité Modèle:Nb env. 60 ~ 4 Discussion normale, à Modèle:Unité distant Modèle:Nb - Modèle:Nb 40 - 60 ~ 1 - 4 Pièce très calme Modèle:Nb - Modèle:Nb 20 - 30 ~ 0.15 - 0.4 Brise, respiration calme Modèle:Nb 10 ~ 0.02 Seuil d'audibilité à Modèle:Unité Modèle:Nb 0 0
Quantification de la gêne occasionnée par le bruit
Mesurer le niveau sonore ne suffit pas pour représenter la gêne qu'occasionne un son indésirable. Les méthodes d'investigation de celle-ci incluent l'interrogation des personnes exposées<ref>Modèle:Article.</ref>.
Annexes
Bibliographie
Articles connexes
- Bruit ferroviaire
- Bruit routier
- Cartographie du bruit
- Casque anti-bruits
- Décibel (bruit)
- Effets du bruit sur la santé
- Mur anti-bruit
- Protections auditives
- Pollution sonore
