OREILLE ET BRUIT

OREILLE ET BRUIT
Courbe de réponse de l'oreille.
La courbe de réponse de l'oreille n'est pas linéaire et varie suivant l'intensité sonore et l'être humain
(âge, aptitudes etc ... ). La courbe de réponse de l'oreille est donnée figure 1 (correspondant au seuil
d'audibilité).
Quelque soit l'intensité sonore, la valeur de la fréquence pour laquelle l'oreille est la plus sensible est
d'environ 4 kHz.
Plus l'intensité sonore baisse, moins l'oreille ne distingue les fréquences graves et les fréquences
aiguës. Cette remarque permet de justifier le rôle de la touche
"CORRECTION PHYSIOLOGIQUE" ou "LOUDNESS" sur l'O.T.
En effet, lorsque le volume sonore est faible, cette touche permet d'augmenter les fréquences aiguës et
graves, donnant la même sensation sonore que pour un
volume sonore plus important.
Pour permettre d'effectuer les mesures de bruits, on a pensé à tracer un réseau de courbes appelé
courbes isosoniques ou courbes de Fletcher (réf. figure 3) pour des niveaux allant de 0 dBSL à 140
dBSL et variant par bond de 10 dB : Pour chaque fréquence de la gamme audible, on détermine
l'intensité sonore qui procure la même sensation sonore qu'un son à 1000 Hz pris comme référence.
Battements de fréquence
Lorsque deux sons purs sont transmis simultanément et que la différence de fréquence est inférieure à
15 Hz, l'oreille perçoit des variations périodiques de l'intensité sonore à un rythme correspondant à la
différence des fréquences.
Ce défaut est utilisé par les musiciens pour accorder les instruments de musique et facilement mis en
évidence avec une paire de diapasons.
Sons de combinaisons
Lorsque la différence de fréquence devient plus grande, l'oreille n'entend plus un battement, mais un
son différen tiel dont la fréquence est égale à la différence des fréquences.
Exemple : Soit deux instruments dont l'un joue le la3 (f = 440 Hz) et l'autre le mi, (f = 660 Hz),
l'oreille humaine entendra
e le son à 440 Hz
e le son à 660 Hz
e un son à 220 Hz (660 - 440) soit un la2.
Ce dernier son ne pourra pas être mis en évidence physiquement car il n'existe pas de pression
acoustique correspondante..
Cependant l'oreille
"l'entend". C'est un son subjectif qui s'explique par la non linéarité de l'oreille.
Effet de masque
Lorsque deux sons de fréquence assez proche sont émis simultanément et que l'un d'entre eux a une
intensité sonore 10
fois plus grande que l'autre, l'oreille ne
percevra que le son possédant la plus forte intensité sonore. Ce défaut est utilisé en sonorisation pour
déterminer la puissance des amplificateurs :
une animation musicale est efficace si son intensité sonore est supérieure de 10 dB au bruit ambiant
;
un message parlé est intelligible si son intensité sonore est supérieure de 15 à 20 dB au bruit
ambiant.
Echo
Lorsque la durée qui sépare l'onde directe et la première onde réfléchie dépasse 50 tris (correspondant
au temps de réponse
de l'oreille), l'oreille perçoit deux sons
distincts et dont l'onde réfléchie est appelée écho.
Application des courbes isosoniques figure 2
L'appareil permettant d'effectuer des mesures de bruit s'appelle un sonomètre qui mesure les pressions
acoustiques dans
la bande passante 20 Hz-20 kHz à l'aide d'un microphone.
Lorsque l'on désire faire ces mesures de bruit, il convient de tenir compte de la courbe de réponse de
l'oreille.
En effet d'après la courbe figure 3, une pression acoustique p, de 0,63 Pa à la fréquence de 20 Hz
(correspondant à 90 dBSL) donnera la même sensation sonore qu'une pression acoustique p2 de 2 mPa
à la fréquence de 1000 Hz (correspondant à 40 dB,,).
Pour tenir compte de la courbe de réponse de l'oreille" on utilise une courbe de pondération qui
permet d'afficher la même valeur pour p, et P2 : 40 dBA.
Quatre courbes de pondération sont normalisées et sont nommées A, B, C et D (réf. figure 2).
La courbe A correspond à la courbe isosonique passant par le point 40 dB, 1000 Hz et doit être utilisée
pour des mesures de son et de bruits compris entre 0 et 55 dB. Le résultat de la mesure s'exprime en
dB(A).
La courbe B correspond à la courbe isosonique passant par le point 70 dB, 1000 Hz et doit être utilisée
pour des mesures de son et de bruits compris entre 55 et 85 dB. Le résultat de la mesure s'exprime en
dB(B).
La courbe C correspond à la courbe isosonique passant par le point 100 dB, 1000 Hz et doit être
utilisée pour des mesures de son et de bruits compris entre 85 dB et 140 dB. Le résultat de la mesure
s'exprime en dB(C).
La courbe D est réservée à l'évaluation du bruit de survol d'un avion en raison de la nature particulière
de ce type de bruit. Le résultat de la mesure s'exprime en dB(D).
En Hi-Fi les mesures pondérées utilisent exclusivement la courbe A.
Exemple : Un constructeur pourra donner comme caractéristique de rapport signal à bruit deux
valeurs. La première non pondérée 85 dB. La deuxième pondérée en utilisant la courbe A 110 dBA.
On voit l'intérêt du constructeur à utiliser la mesure pondérée permettant d'annoncer une valeur plus
importante.
*:Le décibel (dB) est un sous multiple du Bel : 1 Bel = 10 décibel.
Certaines spécialités utilisent la notion de décibel en se fixant une valeur de puissance de
référence pour Pl,
Les téléphonistes ont défini une puissance de référence de 1 mW dans une résistance de 600
Ohms soit une ddp de référence de 0,775 V. L'unité utilisée est le dBrn.
n dBrn = 10 x log,,
P2 = 20 loglo_y2
1 10-3 w
0,775
Les antennistes ont défini une ddp de référence de 1 uV dans une résistance de 75 Ohms. L'unité
utilisée est le
dBuV.n dBuV = 20 log,, . V2 1 10-6 V
Les acousticiens ont défini l'intensité sonore minimum I0 à partir de laquelle l'oreille humaine créée
une sensation sonore (seuil de l'audition).
La valeur de I0, est de 10- 12 W/m2 correspondant à une pression acoustique p, de 20gPa.
Le niveau sonore dont l'unité est le dBSL(Sound Level) est égal à :
n dB,, = 10 log,, -1
20
log,, P 10-12 W
20
10-6 Pa
Niveau
acoustique
(dB)
20
D
10
A
C
0
C+B
B
- 10
D
- 20
A
- 30
- 40
- 50
- 60
20
100
1000
10000
20000
fréquence
(Hz)
Figure 2
Figure 3
niveau
de 140
pression
I (W/m 2)
130
100
130
phones
120
120
10
110
110
1
100
100
10 1
90
90
10 2
80
80
10 3
70
10 4
70
60
60
50
50
10 5
10 6
10 7
40
40
10 8
30
30
20
20
10 9
10 10
10
10
0
0
10 11
10 12
- 10
10 13
20
100
1000
10000
20000
fréquence
(Hz)