Correction Acoustique

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cours sur la Correction Acoustique en architecture

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Acoustique des salles

Ricardo ATIENZA Suzel BALEZCRESSON L5C cole Nationale Suprieure dArchitecture de Grenoble

Acoustique des sallesla salle des Princes, Monaco - Systme Carmen

Lacoustique des salles vise offrir la meilleure qualit possible dcoute diffrents lieux ddis au spectacle ou non : salle de concert, thtre, opra, mais aussi aux lieux publics comme des hall dentre, des gymnases, des piscines, des rfectoires Mots-cls : Champ direct et champ diffus Rverbration dun local Dcroissance sonore dune source Intelligibilit de la parole Formule de Sabine Coefficient dabsorption alpha Sabine Aire quivalente dabsorption

Hall de la Gare du Nord,SNCF- AREP - image N. Rmy

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Ne pas confondre isolation et correction

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1-Positionnement du problmeLes lois de lacoustique des salles reposent sur un raisonnement simple ; on peut dcomposer le champ sonore dans un local comme la somme dun champ direct et dun champ diffus.

+

=

Champ direct

Champ diffus

Propagation dans un local

Loi de propagation en champ libreNiveau de pressionL5C - Acoustique des salles

Niveau de puissance4

2- Hypothse du champ diffus. Pour la partie de lnergie acoustique diffuse par la salle, on parle de champ diffus ou de champ rverbr. Pour ce qui concerne le champ diffus, W.C. Sabine avait observ que le son est statistiquement homogne dans la salle (salle suffisamment rverbrante). Si on met un signal sonore continu dans une salle, on atteindra une phase stationnaire o la puissance acoustique mise par la source squilibrera avec celle absorbe par la salle. Autrement dit, quelque soit la position du microphone ou de lobservateur, le niveau sonore est constant. Le niveau sonore ne dpend pas de la position de lobservateur (en champ diffus). On peut montrer, que :

P2, puissance acoustique efficace en Pascal !, masse volumique de lair = 1,16Kg/m3 ! c, clrit du son (vitesse du son) = 342m/s! !

Champ diffus

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3- Comportement acoustique dune paroi soumise une puissance acoustique

P, Puissance incidente

A, Puissance absorbeavec : . ", coefficient d'absorption acoustique ou alpha Sabine . #, coefficient de transmission acoustique . !, coefficient de rflexion acoustique

R, Puissance rflchie

T, Puissance transmise

Cette quation est toujours valable mais elle varie avec les longueurs donde (les frquences)

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3.1- La rflexionBASSES (f 1000 Hz

30cm

Rflexion spculaire $ >>dimension du motif

Rflexion diffuse uniforme Loi de Lambert $ ! dimension du motif

Rflexion spculaire $ 0,5, on considre labsorption comme importante la bande doctave considre.

Courbes typiques de ! Sabine pour les 3 catgories de matriauL5C - Acoustique des salles 13

3.3- Alpha Sabine, coefficient dabsorption acoustique!

Les qualits dabsorption dun matriau dpendent donc de :1- de sa matire 2- de sa mise en uvre

!

On peut ainsi combiner les proprits dabsorption. Un panneau va absorber les basses frquences. Si on le perfore de trous sur toute sa surface, il va absorber les mdiums. Si on couvre les panneaux de matriaux poreux,les aigus seront alors absorbs. Il est ainsi possible dobtenir un coefficient dabsorption de bonne qualit toutes les frquences.

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3.3- Alpha Sabine, coefficient dabsorption acoustiqueExemple de mesure de alpha Sabine de matriaux cologiques

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4- Aire quivalente dabsorption", coefficient dabsorption alpha sabine dun matriau est donc donn en fonction des frquences :Bton brute Mousse 50mm 125Hz 0,02 0,32 250Hz 0,04 0,89 500Hz 0,05 0,82 1kHz 0,05 1,00 2KHz 0,05 1,00 4KHz 0,05 1,00

Par suite on peut dfinir pour un local A, lAire quivalente dabsorption en m2 par lexpression suivante :

avec ", coefficient dabsorption alpha sabine S, surface en m2 des surfaces du local (sol, parois latrales, plafond, mobiliers, usagers, etc..)

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4- Aire quivalente dabsorptionAire quivalente dabsorption en m2

Donc par exemple pour 20 m2 de sol. " Bton brute . A du Sol en bton (m2) . " Mousse 50mm . A du sol recouvert de la mousse (m2) 125Hz 0,02 0,4 0,32 6,4 250Hz 0,04 0,8 0,89 17,8 500Hz 0,05 1 0,82 16,4 1kHz 0,05 1 1,00 20 2KHz 0,05 1 1,00 20 4KHz 0,05 1 1,00 20

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5- Niveau sonore en champ diffusOn montre que le niveau sonore en champ diffus est gal

Lp = Lw + 6 - 10logA

en dB(A)

avec : Lp, niveau de pression sonore en champ diffus Lw, niveau de puissance de la source A, Aire quivalente dabsorption Consquences : - Lp est constant quelle que soit la distance la source (dans le champ diffus) - Lp ne dpend que de A de la capacit dabsorber du local. Seul moyen de rduire le niveau sonore.

Champ diffus

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6- Niveau sonore en champ direct et diffus

Distance

Lp = Lw + 10log

Q 4 "d 2

Lp = Lw + 6 "10log Adistance critique

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!

!

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!

En champ libre,"

On peut rduire Lp en jouant sur Lw (capotage) et sur la distance la source

!

En champ diffus,"

On peut rduire Lp en jouant sur Lw (capotage) mais plus sur la distance. Il faut alors changer lAire quivalente dabsorption A

Q Lp = Lw + 10log 4 "d 2

Lp = Lw + 6 "10log A

!

!

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7- Rverbration dun local

V TR = 0,16 A [Le temps de rverbration peut aussi scrire TR60]!

Formule de W.C. Sabine en seconde

avec" "

A : Aire quivalente dabsorption en m2 ", coefficient dabsorption alpha sabine

n

A = #" i .Sii=1

!

!

Dfinition : Le temps de rverbration est le temps mis par le ! son pour dcrotre de 60dB dans la salle aprs extinction de la source. Exemple d alpha sabine" "

Bton brut Mousse 50mm

125Hz 0,02 0,32

! 250Hz 0,04 0,89

500Hz 0,05 0,82

1kHz 0,05 1,00

2KHz 0,05 1,00

4KHz 0,05 1,00

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7- Rverbration dun local! ! ! !

Formule de W.C. Sabine en seconde

Alpha Sabine nest pas le mme en fonction des frquences. Le temps ou la dure de rverbration dpend donc des octaves. Pour rsumer sa valeur, on donne gnralement une valeur moyenne arithmtique entre 500Hz, 1k et 2kHz, les octaves principales de la parole. Exemples :" " " " " " "

V TR = 0,16 A

!

!10s environ 1,5 3s 0,8s 2 4s 1,8 2,5s 0,5s 0,2s

Sous Pyramide du Louvre Hall et quai de Gare Salle de classe Gymnase Salle de concert Logement normalement meubl Logement trs meubl

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7- Rverbration dun local!

La valeur du temps de rverbration dun local doit tre maintenue dans une fourchette de valeurs acceptables pour lusage du local. Une valeur basse (acoustique trop mate) comme une valeur grande (acoustique trs rverbrante) nest pas forcment une valeur confortable. Il faut ajuster la rverbration aux usages."

Exemple :! !

Salle de classe Tr[500-2kHZ] 0,6 - 0,8s (cf. JOUHANEAU J. : Acoustique des salles et sonorisation - Paris - T1D - 1997 - 610p)

la salle des Princes, Monaco - Systme Carmen

Gymnase Grenoble, Nicolas Michelin www.cyberarchi.com

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MANIP3: Mesure du TR

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Limiter la rverbration

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Exemples

!

Restauration scolaire , Vnissieux (doc Texaa)

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(Doc Texaa)L5C - Acoustique des salles 32

!

Piscine Jean Vivs, Montpellier (doc Texaa)

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(Doc Texaa)L5C - Acoustique des salles 34

(Doc Texaa)L5C - Acoustique des salles 35

(Doc Texaa)L5C - Acoustique des salles 36

(Doc Texaa)

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Intelligibilit de la parole: temps de rverbration, - rapport signal-bruit, - volume et de la gomtrie de la pice, - rpartition des surfaces rflchissantes et absorbantes.-

Plus le temps de rverbration est court, meilleure sera la comprhension de la parole, moins que le bruit de fond ne domine. Rapport Signal-Bruit (S/B) %-Alcons STI et RASTI

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Intelligibilit de la parole: Rapport Signal-Bruit (S/B) %-Alcons STI et RASTI

STI Alcons

0 - 0.3 100 - 33%

0.3 - 0.45 0.45 - 0.6 0.60 - 0.75 0.75 - 1.0 correct 15 - 7% bon 7 - 3% excellent 3 - 0% 33 - 15%

inintelligible pauvre

STI = Speech Transmission Index Alcons = Percentage Articulation Loss of Consonants

Intelligibilit de la parole: Rapport Signal-Bruit (S/B)

Source: http://www.diracdelta.co.uk/science/source/r/o/room%20modes/source.html

Modes de rsonance:Le comportement dune salle par rapport au son diffre selon la rgion spectrale,-

Pour des frquences doublant (au moins) la plus grande dimension dune pice: le son se comporte de manire quivalente aux changements de pression de lair statique. Pour des frquences comparables aux d