Décibel A
Une valeur exprimée en dB (A) est l'évaluation en décibels d'un niveau sonore avec la pondération A de la norme CEI 61672-1 « Électroacoustique – Sonomètres »[1], établie pour tenir compte de la sensibilité moyenne, à un faible volume sonore, des personnes ayant une audition considérée comme normale, pour chaque bande de fréquences.
La pondération A sert fréquemment pour l'évaluation de la sonie des bruits environnementaux.
Présentation
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Le décibel SPL[2] repère le niveau sonore par rapport à une valeur de référence, donnant le niveau 0 dB. Ce niveau de référence, pour la pression acoustique, correspond à peu près au plus faible son audible. Deux sons donnent la même valeur en décibels SPL s'ils correspondent à la même pression acoustique, qu'ils soient graves ou aigus. Mais l'oreille humaine n'est pas sensible de la même façon à tous les types de son : les auditeurs ressentent en général un bruit aigu comme plus sonore qu'un bruit grave de même intensité acoustique. Cette différence de sensibilité répond à la hauteur spectrale, c'est-à-dire aux fréquences qui, mélangées, constituent le son.
Pour obtenir un résultat qui reflète mieux la manière dont les humains entendent, on applique aux mesures la pondération « A » pour obtenir un niveau en dB (A)[3].
La plupart du temps, on mesure la pression acoustique (donnant un niveau en dB SPL, Sound Pressure Level), au moyen d'un sonomètre. Cependant, la pondération A peut s'appliquer à des puissances d'émission acoustique globale d'une machine comme un ordinateur de bureau[4].
Des lois et règlements font référence à la pondération « A » pour exprimer des valeurs de niveau sonore (voir pollution sonore). Par exemple, la directive de l'Union européenne mesure et gestion des bruits environnementaux, institue des cartes de bruit dont les valeurs doivent être exprimées en dB (A)[5]. En France, les lois et règlements qui exigent la « pondération A des normes C.E.I » concernent non seulement le code de l'environnement, mais aussi le code de la santé publique (notamment l'article R1334-30 et suivants[6]), le code du travail (notamment R4213-5 et suivants) ou le code de la route (tant pour les bruits émis par les véhicules que par le niveau sonore des avertisseurs). En effet, même si la mesure effectuée à proximité d'une source de bruit donne des niveaux élevés, ce bruit constituera une nuisance sonore dans un environnement calme, après que la distance l'ait affaibli.
Définition technique
La norme CEI 61672-1 de 2002[7] définit la pondération A sous la forme de tableaux de coefficients à appliquer aux mesures par octaves ou par tiers d'octave. La valeur globale totale est la somme des valeurs efficaces mesurées par bande, multipliées par le coefficient de la bande. Cette valeur est ensuite intégrée temporellement, soit avec une constante de temps de 0,125 s (réponse F, fast), soit avec une constante de temps de 1 s (réponse S, slow). Pour les bruits impulsifs, il existe une réponse I (impulsion), avec une montée rapide de l'indicateur en 35 ms et une descente lente en 1,5 s. Pour finir, la valeur est convertie en décibels par rapport à celui qui aurait été obtenu avec un son pur stable de fréquence 1 kHz et de pression acoustique 20 µPa[8].
Ce niveau total est susceptible d'usages réglementaires, mais il représente moins bien la situation sonore que le relevé des puissances par bande[9].
Limites d'usage
La pondération A donne peu d'importance aux basses, ce qui correspond à la sensibilité de l'oreille pour les sons purs à faible volume sonore[10]. La courbe isosonique prise en compte pour l'établissement de la pondération est celle correspondant à 40 dB au-dessus du seuil de perception[11]. C'est le niveau sonore d'un environnement très calme.
Depuis 1936, année de la publication de la pondération A[12], de nombreuses études psychoacoustiques ont proposé des mesures plus réalistes de la sonie (niveau sonore). Cependant, ces mesures exigent des opérations beaucoup plus complexes que l'usage approprié d'un instrument de mesure.
Les normes définissent les filtres et les coefficients de pondération des sonomètres, dont la mesure pourra être utilisée à des fins judiciaires. Si un praticien veut pouvoir utiliser ses résultats, il doit utiliser un appareil certifié conforme, et, le plus souvent, exprimer un résultat global en dB (A). Cette obligation légale persiste malgré de nombreuses études et critiques de la pertinence de la pondération A[13]. Eberhard Zwicker, qui a mis au point une procédure de mesure de la sonie[14], note que dans certains cas, le niveau sonore augmente, alors que la mesure en dB (A) baisse[15]. D'autres auteurs notent ses insuffisance pour la mesure du rendement des enceintes acoustiques[16].
Intégration temporelle
Très souvent, les bruits ne sont pas constants. Par exemple, dans un atelier, il peut y avoir, en plus d'un bruit confus d'ambiance, des bruits qui durent quelques secondes et des bruits percussifs très brefs.
Ces conditions dictent le choix d'une réponse temporelle.
Dans certains cas, le réglage de la réponse temporelle ne suffit pas pour obtenir un résultat clair. Les sonomètres intégrateurs effectuent un cumul de l'énergie acoustique du début de la mesure à la fin. Ils peuvent donner leur résultat soit comme niveau équivalent (Leq), soit comme niveau d'exposition (SEL)[8] - [17].
Le niveau équivalent est celui de la moyenne quadratique de la pression acoustique pendant la période d'exposition.
Un local contient plusieurs machines, émettant des bruits variés au cours d'un cycle de travail qui dure plus de quelques secondes. On mesure le niveau sonore maximal et le niveau équivalent.
La mesure du niveau équivalent utilise souvent la pondération A pour la détermination de l'énergie acoustique[8].
Le niveau d'exposition est le niveau qui aurait donné, en une seconde, le même cumul que celui obtenu pendant toute la période de mesure.
On veut comparer la perturbation causée par le passage de véhicules ou d'avions dans un lieu donné. Certains passages font plus de bruit, certains passages durent plus longtemps. On mesure, pour chaque passage, le niveau maximal et le niveau d'exposition, permettant de comparer chaque évènement sonore.
La mesure du niveau d'exposition utilise normalement la pondération A pour la détermination de l'énergie acoustique. Les résultats qui utilisent une autre pondération doivent le mentionner[8].
Normes d'énonciation
La norme CEI 61672-1 préconise d'utiliser l'abréviation LA pour désigner le résultat en dB (A) d'une mesure avec la pondération A, ou, à défaut, l’abréviation L pour une mesure en dB. Sans indication de réponse temporelle, il faut supposer que la réponse F a été utilisée ; si ce n'est pas le cas, il faut l'indiquer.
Ainsi, les abréviations LpA (en dB) ou Lp (en dB (A)) rendent compte d'une mesure basée sur la pression acoustique.
L'abréviation LWA correspond à la puissance sonore (pondération A) émise par des machines tournantes (y compris les ordinateurs personnels).
Voir aussi
Articles connexes
- Décibel (bruit)
- Décibel (généralités)
- Courbe isosonique
- Sonie
Liens externes
- (de) (en) Calculateur Sengpiel audio
- (en) Brüel & Kjær, Measuring sound primer
Bibliographie
- Marie-Claire Botte, « Perception de l'intensité sonore », dans Botte et al., Psychoacoustique et perception auditive, Paris, Tec & Doc,
- (en) Eddy Bøgh Brixen, Metering Audio, New York, Focal Press, , 2e éd.
Notes et références
- Version 2, 09-2013, disponible au téléchargement.
- SPL signifie Sound presure level (Niveau de pression acoustique). Le niveau de référence est de 20 µPa (micropascals).
- (en) Dictionnaire Brüel & Kjær ; glossaire de l'Union européenne sur l'exposition au bruit ; « La pondération A simule la réponse de l'oreille pour des faibles niveaux de pression acoustique » (« A weighting simulates the human ear's loudness characteristic at low sound pressure levels ») (en) T. W. Pickett, « New All-Transistor Sound Meter », Journal of the Audio Engineering Society, vol. 10, no 4, , p. 334-336.
- ISO 9614-1:1993 « Acoustique -- Détermination par intensimétrie des niveaux de puissance acoustique émis par les sources de bruit -- Partie 1: Mesurages par points ».
- U.E. : Présentation de la directive 2002/49/EC (13/3/2009).
- Décret no 2006-1099 du 31 août 2006 relatif à la lutte contre les bruits de voisinage, article R. 1334-32 p. 1 et 2, sur le site officiel du gouvernement www.legifrance.gouv.fr.
- Reprise par la norme NF EN 61672-1 de 2003.
- Commission électrotechnique internationale : Électropedia :
801-22-14 niveau de pression acoustique pondérée ;
801-22-11 niveau équivalent continu de pression acoustique ;
801-22-16 niveau continu équivalent de pression acoustique pondérée (en fréquence) ;
801-22-17 Niveau d'exposition au bruit - (de) (en) Sengpiel audio.
- Botte 1999, p. 16.
- (en) Alan Marsh, « Sound level meters: 1928 to 2012 », Japanese Research Journal on Aviation Environment, , p. 9 (lire en ligne, consulté le ).
- Marsh 2012, p. 8.
- (en) G. S. K. Wong, « Influence of A‐weighting tolerances and frequency‐band limits on level measurements », Journal of the Acoustical Society of America, vol. 68, no 6, , p. 1578-1583 ; (en) Richard L., Jr. St. Pierre et Daniel J. Maguire, The Impact of A-weighting Sound Pressure Level Measurements during the Evaluation of Noise Exposure, (lire en ligne) (L'impact de la pondération A dans les mesures de niveau de pression acoustique pour l'évaluation de l'exposition au bruit).
- Reprise dans la norme ISO 532 de 1975 (Brixen 2011, p. 75 sq.).
- (en) Rhona Hellman et Eberhard Zwicker, « Why can a decrease in dB(A) produce an increase in loudness? », Journal of the Acoustical Society of America, vol. 82, , p. 1700.
- (en) Ronald M Aarts, « A Comparison of Some Loudness Measures for Loudspeaker Listening Tests », Journal of the Audio Engineering Society, vol. 40, no 3, , p. 142-146.
- Brüel & Kjær, Leq, SEL, application note.