Le son. Introduction Acoustique Physique du son. Physique du son. Qu est-ce que le bruit /son?

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1 Le son Introduction Acoustique 2007 Le son / le bruit Sons electroniques sons physiques DSP: digital signal processing (salles cinéma) Son digitals (DSP) sons acoustiques Notre expérience avec le son M. BLASCO UCL Physique du son Qu est-ce que le bruit /son? Physique du son gaz: source énergie cinétique est transmis au particules voisines par chocs ondes longitudinales solide: source déformation champ forces de cohésion mouvement particules voisines ondes longitudinales et transversales (flexion, torsion) liquide: source cas intermédiaire ondes longitudinales dans le liquide / transversales dans la superficie

2 Physique du son Dans l air les perturbations (vitesse c) se propagent dans la même direction que la vitesse des particules (vitesse v) ondes longitudinales Physique du son front ondes air célérité: c = λ. f ~ 340 m/s c c 1.4P0 = ρ 20 T (T en Kelvin) liquides: c ~ 1400 m/s solides: c ~ 5000 m/s Ondes sphériques Source ponctuel onde sphérique à distance suffisante de la source: onde sphérique ~ onde plane (normes distance de mesure) groupes de sources ~ une source, si la distance >> dimension max. groupe Ondes cylindriques source cylindrique = sources sphériques en ligne à distance ex. trains

3 Source ponctuelle dans champ libre par doublement de distance 4 fois moins d énergie Source linéaire dans champ libre par doublement de distance 2 fois moins d énergie Définitions niveaux Pression sonore: p(t) Air Pression acoustique: p(t) = P(t) P o Unité: Pa (Pascal) log x = B (Bel) 10 log x = db (decibel)

4 Niveau de pression sonore: L p En pratique: mesurages de pression acoustique L p = 10 log (p² / p² o ) (db) (p o = Pascal) (P atm = 1013 hpa ) Pression sonore p(t) Niveau de pression sonore L p Sommation niveaux de pression Sommation niveaux de pression Différence entre A ajouter au niveaux plus haut niveau (db) (db) 0 or or to ou plus 0

5 Sommation niveaux de pression Exemple: 4 sources identiques, point de mesure à la même distance des sources. Niveau mesuré = 50 db Niveau de pression de la source? x + x + x + x = 50 db x = 44 db Niveau de puissance sonore: L w L = «Level» Energie transmise par une source par seconde = puissance W (J/s = Watt) Logarithme: compatible avec sensation auditive L w = 10 log (W / W o ) (db) (W o = Watt : seuil de perception) Exemples HiFi 40 Watts niveau de puissance? L w = 10 log (W/W o ) = 10 log (40/10-12 ) =136 db = Orchestre symphonique de 75 instruments Exemples Concert: une enceinte avec puissance W Quelle est la puissance totale pour 20 enceintes? W tot = 20. W Niveau de puissance totale? L wtot = 10 log (20 W/W o ) = 13 db + L w

6 Pression vs Puissance Niveau d intensité sonore: L i Pression sonore p [Pa] Puissance sonore W [Watt] 10 log X 10 log X Niveau de pression sonore L p [db] Niveau de puissance sonore L w [db] Puissance reçue en un point par m² de surface de capteur = intensité sonore I (Watt/m²) W = I x S L i = 10 log (I / I o ) (db) (I o = Watt/m² : seuil de perception) Puissance vs Intensité Intensité vs. Puissance Intensité sonore I [Pa] Puissance sonore W [Watt] 10 log X 10 log X Niveau d intensité sonore L I [db] Niveau de puissance sonore L w [db] Puissance source (physique) Intensité surface de capteur (environnement) W Lw I Li

7 Source ponctuelle dans champ libre Source linéaire dans champ libre par doublement de distance 4 fois moins d énergie -10 log 4-6 db par doublement de distance 2 fois moins d énergie -10 log 2-3 db Nuisances acoustiques Niveau de bruit Composition en fréquences Evolution dans le temps Identification du son Bruit de fond

8 Mesurer les nuisances Niveaux statistiques db(a) / db(b) / db(c) / db(d) spectre ou valeur unique L Aeq, T T 1 = 10log T p²( t) dt p² 0 0

9 Nuisance-confort acoustique Bruit ambient [ ] NR 100 Courbes NR SC: Speech Communication (Beranek 1953) NC: Noise Criterion Curves NR 80 NR 60 NR 92 NR: Noise Rating (NBN : 1970) NR ~ NC + 2 NR est aussi utilisé dans NBN S (1987) Niveau équivalent L Aeq est aussi utilisé L Aeq ~ NR Nominale frekwentie der octaafbanden - Fréquence nominale des bandes d'octave NR recommandations Studios enregistrement NR < 15 Salles concerts NR < 20 Chambres hôtels, hôpitals NR < 25 Bureaux cadres, living NR < 30 Restaurants, bureaux NR < 35 Cuisines, salles ordinateurs NR < 45 Parkings, magasins NR < 50 Sommation niveaux de pression L p1 p 2 pn L = 10 log( p Logarithmique, non-corrélé L L )

10 Normalisation Regionale permis d exploitation / Vlarem II Nationale exigences, methodes mesures Européenne methodes mesures, codes calculs Mondiale méthode mesures, codes calculs Méthodes de mesures EN ISO 140-x: bruits aériens, bruits de contact, isolation façades, Exigences Valeurs uniques Méthodes de calculs Normalisation Mesure en labo: bruit aérien Mesure en labo: bruit d impact NBN EN ISO (1996): Mesure de l indice d affaiblissement R réception émission L 2 L 1 Test revêtement plancher: L n NBN EN ISO (1997)

11 Mesure en labo: bruit d impact Mesures acoustiques: in situ Le sono - mètre Pondérations A, B, C : mesure de la sensation réelle (sonie). Test chape flottante: L n NBN EN ISO (1998) Le haut-parleur Mesures acoustique: in labo Mesures acoustiques: in labo

12 Normalisation ANCIENNE-NOUVELLE NBN S Méthodes de mesures Exigences NBN S (2007?) / NBN S (1987) / WHO conditions externes (zone) / conditions internes / bruit installations Valeurs uniques Méthodes de calculs Adaptations de exigences aux besoins actuelles in situ Comfort de base 70 % heureux (economique) Haut comfort 90 % heureux (avec précautions le coût peut être limité) Adaptations méthodes de constructions, recherche constructions optimales in situ NBN S (2006): Habitations (exigences minimales en db) Résumé NBN S (2007) FACADE: D 2m,nT,w + C tr 30 + SEPARATIONS entre maisons différentes CLOISONS, PAROIS PAROIS: D nt,w PLANC HER SEJOUR L 1,2m,D 35 (07h-19h + 19h-23h avec penalisation 5 db) CH COUCHER L 1,2m,N 30(trains / traf. autoroute) CH COUCHER L 1,2m,N 25(avions) (23h-07h) Ch. coucher vs. Living: 58 / 62 Maison jumelée / Demi-ouverte: 58 / 62 Reste: 54 / 58 D nt,w Aérien L nt,w Ch. Coucher 54 / 50 Autres 58 / 50 Ch. coucher vs. autre: 58 / 62 Reste: 54 / 58 D nt,w 35 (normale)/ 43 (supérieure) L nt,w 58 (supérieure) Augmenter isolation de (L Aeq,T 80) db(a) (>0) si fonctions autre que habitations, de (L A5,T 80) db(a) pour sons impulsionels NBN S01-400: Catégorie 1977 Ia Ib IIa IIb IIIa IIIb IVa IVb D n,w (db) D nt,w (db) L n,w (db) L nt,w (db)

13 NBN S : 1977 NBN S01-400: 1977 NBN S : > critères / exigences (categories) ----> in labo (R) / in situ (Dn) (flanking pris en compte) Ia>Ib>IIa> >IVb Va>Vb> >Vd: éléments de façade Méthodes de mesures Exigences Valeurs uniques EN ISO 717 (1996): R w / L n,w / D n,w / D nt,w / EN ISO (1997) : α w / Méthodes de calculs Normalisation Voir aussi: Valeurs uniques Relation catégories belges (NBN S01-400:1977) et valeurs uniques (EN ISO 717:1996) Catégorie NBN en labo Rw (db) Ln,w (db) I a I b II a II b III a III b IV a 35 - IV b 30 - (Rem.: il peut y avoir des variations à cause des termes de correction pour Rw en Ln,w )

14 Normalisation Isolation acoustique Méthodes de mesures Exigences Valeurs uniques Méthodes de calculs EN x : méthodes de calculs de prévision de isolation acoustique Bruits d avions Solution 1

15 Très economique Solution 2 Très economique, diplomatique? Solution 3 «voisins»

16 Stratégies construction Flanking Récent Problématique Méthodes de calculs Bottle neck

17 Vrai ou faux? vitrages double/simple en mm: thermique acoustique absorption isolation boîte œufs: isolation acoustique? matériaux légers n isolent pas acoustiquement? le tapis isole bien acoustiquement?

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