Bruit et perception

Le niveau sonore:

L’intensité d’un bruit correspond à l’amplitude de la vibration acoustique. Le décibel (dB), unité relative, exprime le niveau sonore d’une source bruyante.

Le décibel (dB) correspond à peu près au pouvoir sélectif de l’oreille permettant d’apprécier une variation d’intensité. Il constitue une bonne unité relative pour caractériser physiquement et physiologiquement les sons.

Le seuil de l’audition situe le niveau minimal d’intensité audible à une puissance liminaire, pour un sujet normal, de 10-12 W/m2, ce qui correspond à une pression de 2.10-5 Pascal (20 micropascal).

Le décibel A ou dB(A) permet de reproduire la sensibilité de l’oreille.

En effet notre oreille est plus sensible aux moyennes fréquences qu’aux basses et hautes fréquences. Pour tenir compte de ce comportement physiologique de l’oreille, les instruments de mesure (sonomètre, dosimètre) sont équipés d’un filtre dit « de pondération A » dont la réponse en fréquence est la même que celle de l’oreille. L’unité de mesure s’appelle alors le décibel pondéré A ou (dBA).

Le niveau d’un bruit (fort ou faible) correspond aux variations de pression de l’air ambiant, exprimées en Pascal (Pa). Comparées à la pression atmosphérique (105 Pa), les variations de pression audibles sont très faibles, de 20 µPa à 100 Pa environ.

20 µPa correspond au seuil d’audition moyen de l’homme. A l’opposé, une pression acoustique de 100 Pa est si forte qu’elle correspond au seuil de la douleur. Le rapport entre ces deux valeurs est de l’ordre du million.

Appliquer directement une échelle linéaire en Pascal aux mesures de pression acoustique conduirait donc à manier des valeurs peu pratiques parce qu’éventuellement très différentes en amplitude. De plus, l’oreille humaine répond aux stimuli sur un mode logarithmique et non en mode linéaire. Ainsi, l’oreille ne fait pas la différence entre 20 et 21 µPa, ni même entre 2000 et 2200 µPa. Elle ne ressent pas un doublement de pression acoustique comme un doublement du niveau sonore. On préfère donc exprimer les pressions acoustiques sous la forme d’un rapport logarithmique entre la valeur mesurée et une valeur de référence. Ce rapport est exprimé en décibels (dB).

Ainsi les bruits audibles se situent entre 0 dB qui correspond au seuil d’audition (et non à l’absence de bruit) et 140 dB. Le seuil de la douleur se situe aux alentours de 120 dB. La gêne, notion subjective, est ressentie de manière très variable d’un individu à l’autre. En conséquence aucune échelle de niveau sonore ne peut donner une indication absolue de la gêne occasionnée.

Du fait du changement d’échelle (échelle logarithmique au lieu de l’échelle arithmétique), les décibels ne s’additionnent pas de manière arithmétique. Un doublement de la pression acoustique équivaut à une augmentation de 3 dB. Ainsi, si on fait jouer deux pianistes simultanément, le niveau de bruit sera de 3 dB plus important que quand un seul des pianistes joue.

L’oreille humaine n’est pas sensible de la même façon aux différentes fréquences : elle privilégie les fréquences médiums et les sons graves sont moins perceptibles que les sons aigus à intensité identique, d’où la création d’une unité physiologique de mesure du bruit tenant compte de cette sensibilité particulière : le décibel A ou dB (A).

La fréquence

La fréquence d’un son s’exprime en Hertz (Hz). A cette valeur correspond le nombre de vibrations (ou d’oscillations) par seconde effectué par l’onde acoustique.

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 la fréquence varie entre 16 et 20 000 Hertz :

– les sons graves aussi appelés basses fréquences : de 16 à 200 Hz

– les sons médiums aussi appelés fréquences moyennes : de 200 à 2 000 Hz

– les sons aigus aussi appelés hautes fréquences : de 2 000 à 20 000 Hz.

En dessous de 20 Hz, on parle d’infrasons ; au-dessus de 20 000 Hz, il s’agit d’ultrasons qui ne sont pas perçus par l’oreille humaine mais par certains animaux (dauphins, chiens, chauves-souris, etc).