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Tout savoir sur l’intensité sonore

Qu'est-ce que l’intensité sonore?

L'intensité sonore est la perception subjective de la pression acoustique. Chaque personne ayant une perception différente de l'intensité sonore, elle ne peut être mesurée de manière objective. L'intensité sonore d'un son ou d'un signal acoustique est donc relative.

La pression acoustique, quant à elle, est physiquement mesurable. Elle est convertie en niveau sonore et exprimée en décibels (dB). La deuxième variable mesurable est le hertz, qui mesure le nombre de fluctuations de la pression atmosphérique par seconde.

Cependant, étant donné que les sons du même niveau sonore mais de fréquences différentes ne sont pas perçus comme étant aussi forts, il existe également des mesures subjectives de l'intensité sonore : le phone et le sone.

Les paragraphes suivants expliquent les différences et les liens entre les termes principaux concernant l'intensité sonore.

Le niveau d'intensité sonore : le Décibel

L'intensité sonore perceptible prend des valeurs sur un intervalle extrêmement large qui va de 10-12 W.m-2jusqu'à 10 W.m-2 soit un facteur de 1013 (10 000 milliards !) entre la limite inférieure et la limite supérieure.

Afin d'utiliser une échelle de grandeur plus simple et plus significative on définit le niveau d'intensité sonore de la manière suivante :

Cette grandeur se note L, s'exprime en décibel de symbole dB et se calcule à partir de la relation suivante :

\[L=10\times\log\frac{I}{I_{0}}\]

  • Avec L en Décibel (dB)
  • I en W.m-2
  • I0 = 10-12 W.m-2

La relation entre l'intensité sonore et le niveau sonore en décibel est donc régit par une loi logarithmique, en conséquence :

  • Si l'on double l'intensité sonore, le niveau d'intensité sonore n'est pas doublée. En effet :

    \[L_{b}=10\times\log\frac{2I}{I_{0}}\]

    donc d'après les règles opératoire des logarithme

    \[L_{b}=10\times(\log 2+\log\frac{I}{I_{0}})\]

    d'où

    \[L_{b}=10\times\log 2+10\times\log\frac{I}{I_{0}}\]

    soit

    \[L_{b}=3+L\]

    . En conséquence, doubler l'intensité sonore revient à augmenter le niveau sonore de 3 décibels

  • Même remarque si l'on divise par deux l'intensité sonore, le niveau de l'intensité sonore baisse de 3 décibels.


Qu’est-ce que la fréquence audio ?

Les oscillations d'une onde sonore par seconde sont appelées "fréquence du son". Le hertz (Hz) est utilisé comme unité de mesure. Les fréquences de tonalité plus élevées, contrairement aux tonalités plus basses, ont des nombres de hertz plus élevés.


Qu’est-ce que la pression acoustique ?

Toute source sonore émet des ondes sonores, qui créent des ondes de haute et de basse pression dans l'air. Ces fluctuations de la pression atmosphérique font vibrer le tympan humain, ce qui permet à la personne d'entendre le son. L'intensité perçue par une personne des ondes sonores émises est individuelle et n'est donc pas objectivement mesurable.

Cependant, les fluctuations de pression générées par les ondes sonores peuvent être mesurées physiquement. La pression est mesurée en pascals. Sur la base de la pression acoustique générée, on peut déduire l'unité décibel.


QU’EST-CE QUE LES ONDES SONORES?

Les ondes sonores sont des ondes longitudinales qui nous permettent d'entendre les sons. Ils se propagent à partir de leur source sonore (par exemple, sous forme d'ondes de pression). L'être humain peut entendre des sons dans une gamme de fréquences allant de 16 à 20 000 Hz.


QU’EST-CE QUE LE NIVEAU DE PRESSION ACOUSTIQUE?

Le niveau de pression acoustique est la mesure de l'intensité sonore. L'oreille humaine peut percevoir une gamme de pressions sonores allant de 0,00002 Pascal (Pa) à environ 20 Pa. Cette dernière est déjà la limite supérieure de l'audition, également appelée "limite de la douleur" en raison de la pression sonore élevée. La plus petite pression sonore audible est un son d’une fréquence de 1 kHz.


La formule suivante peut être utilisée pour calculer la pression acoustique :

Pression acoustique L = 20 x log10(p/p0)

p: Pression sonore effective [Pa]

p0: Pression acoustique de référence (p0 = 0.00002 Pa)


LE VOLUME ET L´INTENSITE SONORE

Les sons peuvent avoir le même niveau sonore mais une fréquence différente. Dans ce cas, ces sons sont également perçus différemment en termes de volume. Par conséquent, en plus de la pression acoustique et du niveau de pression acoustique, l'intensité sonore doit également être mesurable en tant que quantité purement subjective. L'unité de mesure pour cela est le phone (ou fon). Cette unité de mesure correspond à l'intensité sonore de10-16 W/c2 à une fréquence de 1.000 hertz. Cela correspond à un niveau de pression acoustique de 2 x 10-10 bar.

1 phon = 10 lg (I1/10-16 W/c2)

Différents exemples de volume en phone

Bruit / SonPhone
Bruissement des feuilles10 phone
Murmure20 phone
Conversation normale50 phone
Bruit de la rue70 phone
Moto100 phone
Moteur d'avion120 phone


L'unité de mesure psycho acoustique de l'intensité sonore subjective N d'un événement sonore est le sone. A 1000 Hz sinus, un sone correspond à 40 phones ou 40 décibels.


Différents exemples de volume en phone

PhonesSoneDescription
401Conversation tranquille
502Conversation normale
10064Musique forte (par exemple, un concert)


Comment mesure-t-on le volume?

Le volume est mesuré à l'aide d'un sonomètre. La mesure de l'intensité sonore est le niveau de pression acoustique. L'unité de mesure est le décibel.

Qu'est-ce qu'un décibel (dB) ?

L'unité décibel (dB) est utilisée pour mesurer l'intensité du son et d'autres quantités physiques. Le décibel est un dixième de l'unité de mesure auxiliaire Bel, qui a été nommée d'après l'inventeur Alexander Graham Bell. La valeur donnée en décibels est le niveau de pression acoustique ou niveau sonore. Le niveau de pression acoustique est abrégé par Lp (Level Pressure), les décibels par les lettres dB.

Un décibel est un dixième de Bels (B).

1 phon = 10 lg (I1/10-16 W/c2)

Différents niveaux de volumen en dB

Volume en DBBruit / Son
Respiration, bruissement des feuilles10 dB
Murmure30 - 40 dB
Conversation normale40 - 60 dB
Pluie55 dB
Une voiture qui passe80 dB
Tonnerre fort110 dB
Un groupe de rock120 dB
Courses de voitures140 dB
Marteau de forge, coup de feu150 dB
Schallpegelmesser
Sonomètre


COMMENT CALCULE-T-ON LA PRESSION ACOUSTIQUE EN DÉCIBELS ?

Pour calculer les décibels d'une source de bruit, il faut d'abord disposer de deux valeurs de base:

  1. La valeur du seuil d'audition
  2. La pression acoustique de la source de bruit

Le seuil d'audition humain est de 20 micropascals. Le seuil d'audition est la valeur qui produit juste un son audible, comme une plume qui frappe le sol. Ainsi, si la pression ambiante varie d'au moins 20 micropascals, nous pouvons entendre quelque chose.

Pour calculer les décibels d'une source sonore, il faut mettre en relation le seuil d'audition et la pression acoustique de la source sonore. Le point de référence pour le niveau de pression acoustique en décibels (dB SPL) est la pression acoustique la plus faible que l'oreille humaine peut entendre.

La puissance de dix est alors déterminée à partir du résultat et le rapport est élevé au carré. Par conséquent, nous obtenons une valeur en Bel. Le dixième de cette valeur est le niveau de pression acoustique, exprimé en décibels.

Niveau de pression acoustique maximal de différents bruits en comparaison


DEUX FOIS LE DÉCIBEL SIGNIFIE-T-IL DEUX FOIS LE VOLUME ?

Une augmentation de la pression acoustique de 3 dB correspond à un doublement de l'énergie sonore, mais seule une augmentation de 10 dB est perçue par l'oreille humaine comme un doublement du volume. La perception de l'audition fonctionne donc de manière logarithmique.

Outre l'intensité sonore absolue d'un signal, la distance entre l'émetteur du son et la personne influence également l'intensité sonore perçue. Lorsque la distance est doublée, la pression acoustique diminue de 6 dB. Le signal est alors perçu comme étant environ un quart plus silencieux. Le tableau de portée suivant vous sert de base pour estimer le niveau sonore.



Les appareils de signalisation acoustiques Auer Signal se situent entre 60 et 127 dB.




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