ABÉCÉDAIRE DE L'ACOUSTIQUE
L'acoustique optimale d'une pièce est le résultat d'une interaction complexe entre différents facteurs, influencés à la fois par les caractéristiques physiques de la pièce et par l'usage auquel elle est destinée. Pour améliorer l'acoustique d'une pièce, il est non seulement essentiel de comprendre les principes physiques de la propagation du son, mais aussi de prendre en compte la perception individuelle du son et les effets des différents phénomènes acoustiques. Une compréhension de base des principaux termes acoustiques, tels qu'ils sont présentés dans l' " Abécédaire de l'acoustique", est indispensable pour pouvoir choisir les matériaux adéquats afin d'optimiser l'acoustique d'une pièce.
Acoustique du bâtiment vs. Acoustique de la pièce
Si l'on considère les effets du son sur l'homme dans un espace clos, on peut constater la différence fondamentale suivante :
Dans le domaine de l'acoustique du bâtiment, on s'intéresse à la manière d'empêcher le son de pénétrer dans un espace fermé, c'est-à-dire à l'isolation acoustique.
L'acoustique des salles, quant à elle, est l'étude de la propagation du son à l'intérieur d'espaces fermés. Celle-ci étudie les moyens d'influencer de manière optimale la propagation du son à l'intérieur de la salle, souvent par l'atténuation du son (absorption), la réflexion ou la diffusion ciblée.
L'audition humaine
L'oreille humaine perçoit des variations de la pression atmosphérique, appelées ondes sonores, qui sont déclenchées par un événement sonore. La hauteur d'un événement sonore est déterminée par la fréquence du son ƒ, c'est-à-dire par le nombre d'oscillations par seconde, décrit par l'unité SI Hertz [Hz]. Plus la fréquence est basse, plus la longueur d'onde respective de l'onde sonore est grande, l'oreille humaine percevant des fréquences d'environ 20 Hz à 20 000 Hz. Dans la planification acoustique, tous les paramètres doivent toujours être considérés en fonction de la fréquence afin de garantir une planification propre et pertinente.
Tous les signaux audibles ne couvrent pas la plage de fréquences complète de l'audition humaine. La parole humaine, par exemple, s'étend d'environ 125 Hz à 8 kHz. Cette plage est donc particulièrement importante pour la planification de l'acoustique d'une pièce. La composition fréquentielle d'un signal donne le timbre caractéristique de ce dernier.
Un événement sonore doit en outre avoir une certaine intensité pour être perçu par l'ouïe. On parle ici du seuil d'audition, qui dépend également de la fréquence. L'oreille humaine est la plus sensible aux sons compris entre 500 Hz et 4 kHz, tandis que les sons inférieurs à 100 Hz ne sont perçus que si le volume est élevé.
Temps de réverbération
La mesure la plus importante pour l'acoustique d'une pièce est le temps de réverbération T. Cette grandeur décrit la durée pendant laquelle un événement sonore a diminué jusqu'à la millionième partie de son énergie initiale, c'est-à-dire jusqu'à perdre 60 dB de son niveau.
Lorsqu'un événement sonore est produit dans une pièce, les ondes sonores se propagent de manière plus ou moins sphérique dans toute la pièce, en fonction de la directivité de la source sonore. Seule une faible partie de l'énergie sonore atteint directement l'auditeur. La majeure partie de cette énergie atteint l'auditeur avec un certain retard via les réflexions sur les surfaces de la pièce. Plus il y a de surfaces dures dans une pièce, plus l'onde sonore est réfléchie et plus les réflexions atteignent l'auditeur, ce qui allonge le temps de réverbération. Il est donc possible de réduire et de réguler le temps de réverbération en installant des surfaces absorbant le son.
Pour différents types d'utilisation, on vise des temps de réverbération différents, en fonction du volume de la pièce :
Absorption acoustique
Pour réduire la réverbération dans une pièce, il faut y introduire des matériaux absorbant le son. On utilise souvent des absorbants dits poreux, c'est-à-dire des matériaux présentant une certaine porosité, comme les textiles ou les mousses à pores ouverts. Dans de tels matériaux, l'énergie sonore incidente est transformée en chaleur par des effets de frottement et de diffraction au sein du matériau et est ainsi "absorbée". Plus rarement, on utilise des absorbeurs à membrane (également appelés vibrateurs à plaques) ou des absorbeurs Helmholtz, qui absorbent l'énergie sonore incidente selon un autre principe physique. La propriété de la capacité d'un matériau à absorber le son est indiquée par la valeur sans dimension α (coefficient d'absorption acoustique). On a :
- α = 1 correspond à une absorption de 100 %.
- α = 0 correspond à une réflexion de 0%.
La capacité d'absorption acoustique de différents matériaux dépend fortement de la fréquence, c'est pourquoi l'absorption acoustique en salle réverbérante est également mesurée et indiquée en fonction de la fréquence. Afin d'effectuer une classification plus simple des matériaux, il est possible de calculer une valeur moyenne à partir du degré d'absorption acoustique dépendant de la fréquence, qui est ensuite attribuée à une classe d'absorbeur acoustique :
Lors de la mesure du degré d'absorption acoustique dans une salle réverbérante, le type d'installation est également déterminant pour la valeur mesurée. Les valeurs d'absorption mesurées pour les rideaux acoustiques ne peuvent donc pas être indiquées de manière générale, mais doivent toujours être indiquées en relation avec l'installation de test correspondante. Nous mesurons nos rideaux de manière standard avec une distance de 100 mm par rapport au mur et avec 0% ou 100% de plis en plus.
Isolation phonique
Dans le domaine de l'acoustique du bâtiment, c'est surtout l'indice d'affaiblissement acoustique d'un élément de construction qui revêt une grande importance. Il indique le degré de limitation de propagation du son incident. En comparaison avec l'absorption, il ne s'agit donc pas ici de réduire les réflexions (et donc le temps de réverbération) à l'intérieur d'une pièce fermée, mais de réduire le volume sonore entre deux parties de la pièce ou entre des pièces séparées. L'isolation acoustique d'un élément de construction dépend fortement de son poids et de la composition des matériaux.
L'indice d'affaiblissement acoustique R est indiqué en dB, dans la même unité de valeur que le niveau de pression acoustique. Le doublement de la pression acoustique correspond à une augmentation du niveau mesuré de 6 dB. Toutefois, l'intensité sonore perçue d'un signal dépend de nombreux autres facteurs, tels que la durée d'exposition, la fréquence ou la composition spectrale. Un doublement du volume sonore perçu subjectivement correspond à une différence de niveau d'environ 10 dB.
Niveau de pression acoustique
La grandeur physique qui caractérise l'intensité des événements sonores est la pression acoustique, mesurée en pascals [Pa]. L'oreille humaine peut percevoir une très large gamme de variations de pression dans l'air. Entre le seuil d'audition (environ 20 μPa) et le seuil de douleur (20 Pa), on obtient un facteur de 1:1.000.000. Pour une représentation plus claire, la pression acoustique est indiquée comme rapport au seuil d'audition, ce qui correspond également davantage à l'impression auditive humaine. Il en résulte l'unité décibel [dB] pour les volumes sonores.
Résistance à l'écoulement
Comme décrit dans le chapitre sur l'absorption acoustique, le son incident des absorbeurs poreux, dont font partie la plupart des rideaux, est obtenu par des effets de frottement dans le matériau. Pour permettre un tel frottement, la résistance à l'écoulement doit se situer dans une plage comprise entre 500 et 1500 Pa s/m. Si la valeur est nettement inférieure, le matériau peut être considéré comme perméable au son ; si la valeur est nettement supérieure, cela indique (1) qu'une grande partie de l'énergie sonore est réfléchie ou que (2) l'énergie traverse le matériau sans autre absorption de l'énergie sonore.
La résistance à l'écoulement donne une indication sur les propriétés acoustiques d'un matériau, indépendamment de l'état d'installation. Les propriétés acoustiques réelles d'un élément de construction doivent cependant toujours être considérées en relation avec l'installation sur place, pour laquelle le coefficient d'absorption acoustique est mesuré.
