Mesure Acoustique

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01dB, rue du 1er Mars, 69100 Villeurbanne 1 Tél. : 04 78 53 96 96 – Fax : 04 72 33 02 12 E-mail : [email protected] – Internet : http://www.01db.com LA MESURE ACOUSTIQUE RESUME La mesure acoustique a pour finalité de rendre compte objectivement de la perception et de la sensation auditive d’un individu. Vaste chantier, quasi utopique, puisqu’il s’agit de généraliser une expression humaine subjective et par définition unique. La mesure acoustique, pour être utile et représentative, doit donc intégrer de nombreux paramètres liés à la méthodologie et aux conditions de mesure et faire appel à des instruments exprimant des données qui sont la conjugaison de la physique et de la psychologie. Les applications de la mesure acoustique intéressent de nombreux domaines et notamment celui de l’environnement. Il s’agira de lutter contre les nuisances sonores, de mieux aménager un espace ou un territoire ou encore de prévoir une situation afin d’améliorer le cadre de vie de la population. L’ACOUSTIQUE DEVIENT INFORMATIQUE….. La description objective d’un environnement acoustique a pour finalité la description et la compréhension des effets du bruit sur l’homme. Or, ceux-ci sont nombreux et liés à des facteurs objectifs (durée, répétabilité, caractère fluctuant, impulsionnel du bruit etc...), mais aussi à des facteurs subjectifs (contexte psychologique, physiologique, sociologique, occupation etc...). La nécessité de prendre en compte le mieux possible un maximum de ces paramètres a suscité un nombre considérable d’études aboutissant la plupart du temps à l’élaboration de nouveaux indices, unités ou critères de bruit qui cherchent à décrire des environnements acoustiques spécifiques par une valeur et une seule (1). Or, comme s’accordent à le montrer de nombreuses études récentes, un indice ne peut, à lui seul, caractériser totalement une situation acoustique et, à fortiori, son impact sur la sensation qu’en éprouve l’être humain. Ainsi, il est souvent objectivement impossible de conclure à l’existence de la «potentialité d’une gêne » au sens de la normalisation internationale (2) à partir de la valeur d’une seule grandeur.

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    LA MESURE ACOUSTIQUE

    RESUME

    La mesure acoustique a pour finalit de rendre compte objectivement de la perceptionet de la sensation auditive dun individu.

    Vaste chantier, quasi utopique, puisquil sagit de gnraliser une expression humainesubjective et par dfinition unique. La mesure acoustique, pour tre utile etreprsentative, doit donc intgrer de nombreux paramtres lis la mthodologie etaux conditions de mesure et faire appel des instruments exprimant des donnes quisont la conjugaison de la physique et de la psychologie.

    Les applications de la mesure acoustique intressent de nombreux domaines etnotamment celui de lenvironnement. Il sagira de lutter contre les nuisances sonores, demieux amnager un espace ou un territoire ou encore de prvoir une situation afindamliorer le cadre de vie de la population.

    LACOUSTIQUE DEVIENT INFORMATIQUE..

    La description objective dun environnement acoustique a pour finalit la description etla comprhension des effets du bruit sur lhomme. Or, ceux-ci sont nombreux et lis des facteurs objectifs (dure, rptabilit, caractre fluctuant, impulsionnel du bruitetc...), mais aussi des facteurs subjectifs (contexte psychologique, physiologique,sociologique, occupation etc...).

    La ncessit de prendre en compte le mieux possible un maximum de ces paramtres asuscit un nombre considrable dtudes aboutissant la plupart du temps llaborationde nouveaux indices, units ou critres de bruit qui cherchent dcrire desenvironnements acoustiques spcifiques par une valeur et une seule (1).

    Or, comme saccordent le montrer de nombreuses tudes rcentes, un indice ne peut, lui seul, caractriser totalement une situation acoustique et, fortiori, son impact surla sensation quen prouve ltre humain. Ainsi, il est souvent objectivement impossiblede conclure lexistence de la potentialit dune gne au sens de la normalisationinternationale (2) partir de la valeur dune seule grandeur.

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    Mme si un indicateur utilisant la moyenne appel Leq a fait lobjet dun consensus pluslarge que les autres indices comme tant le moins mal corrl la gne , il est troprducteur et il est indispensable de lui adjoindre des lments permettant de complterlinformation. Aprs lajout des indices statistiques qui caractrisent lamplitude desvariations sonores mais qui ne datent pas et ne dcrivent pas chaque vnement, lamthode du Leq court a t adopte pour apporter cette description temporelle.

    Cette mthode fut conue en 1979 (3) et dveloppe pour simposer dans les annes 80(4) en proposant une procdure de mesure et dvaluation dun environnement acoustiquefonde sur lexploitation informatique de lhistoire temporelle des bruits.

    Depuis, lessor des techniques numriques a permis de complter la connaissance delhistoire temporelle par une analyse simultane du contenu frquentiel, et delenregistrement du signal (5) qui autorise une rcoute de celui-ci.

    Grce au support de la micro informatique, linstrumentation, outil de la mesure, estdevenu plus flexible et plus performant et permet aujourdhui une investigationcomplte et automatise dune situation sonore.

    Il y a une meilleure adquation entre la quantit dinformations recueillies et sontraitement car, grce la programmation voire lintelligence artificielle, la mesure estoptimise et analyse en fonction des objectifs recherchs.

    La prise en compte de la dure est facilite par la mmorisation et le transfertautomatique des donnes et offre une meilleure reprsentativit de la situation sonore.Par contre, il faut garder lesprit que limiter une mesure acoustique dans le temps esttoujours une approche statistique. Thoriquement, la mesure devrait tre infinie pourtre rellement reprsentative car elle rend compte dun phnomne sans cessevolutif.

    LES CONDITIONS DE MESURE

    1 - APPLICATION DE LA NORMALISATION

    Les mesures acoustiques dans l'environnement sont soumises, dans la majorit des cas,aux prescriptions de la normalisation internationale assorties de rglementationslocales.Sans que cela soit exhaustif, la lgislation a produit des textes concernant les types desituations suivantes pour lesquelles la mthodologie et les conditions de mesure sontdfinies :

    Bruit de voisinage et de loisirs Bruit autour des industries Bruit autour des infrastructures routires et ferroviaires Bruit autour des aroports

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    2 - CHOIX DU POINT DE MESURE

    En milieu extrieur, le point de mesure doit tre choisi, pour lhabitat individuel, dans laproprit du plaignant, et en habitat collectif deux mtres de la faade ou encore entout point jug reprsentatif pour ltude initiale dune situation.

    Dans un atelier, s'il s'agit de l'tude de poste de travail en vue de prvenir ladgradation de l'audition d'un travailleur, l'appareil de mesure devra tre miniaturispour tre plac sur l'individu et proximit de son oreille.

    3 - LE CHOIX DE LINSTRUMENTATION

    Lappareillage type de mesures acoustiques correspond soit un sonomtre intgrateurdot ventuellement dune capacit mmoire, soit une chane de mesure informatise.

    4 - LA CLASSE DE PRECISION

    Les appareils sont diffrencis selon leurs performances, notamment en terme deprcision, en quatre classes :

    Classe 0 : appareil talon de laboratoire,Classe 1 : appareil dexpertise (mesures contractuelles),Classe 2 : appareil de contrle (mesures non contractuelles),Classe 3 : appareil de diagnostic (mesures dvaluation sommaire).

    5 - LA CALIBRATION

    Lchelle des dcibels ayant t labore de manire empirique, chaque mesure doit tretalonne au dbut et la fin des acquisitions de donnes. Ltalon appel calibreuracoustique gnre un niveau de pression sonore connu et matris (habituellement 94dcibels 1000 Hz) qui permet loprateur de rgler son sonomtre par comparaison.

    6 - LA DYNAMIQUE

    Lappareil doit disposer dune dynamique de mesure dau moins 60 dcibels pour faireface des carts de niveaux sonores qui peuvent tre importants en milieu extrieur(cart jour/nuit, variation due la prsence de sources intermittentes etc).

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    7 - LA TRAABILITE

    Lensemble de la chane de mesure doit tre vrifi rgulirement afin de sassurer de lastabilit de ses performances. Par exemple, le microphone est extrmement sensible son environnement et varie en fonction de la temprature ambiante. Il faut tre vigilantcar il peut se dgrader et continuer de fournir des rsultats plausibles mais desrsultats errons.

    ACQUISITION DES DONNEES ACOUSTIQUES

    Comme toute mesure, la mesure du phnomne acoustique na dintrt quen fonction dubut recherch. Le niveau rsultant doit tre adapt en terme de sensation auditive. Ilest ncessaire de dcrire de faon objective la situation sonore afin de la mettre enrelation avec la rponse au bruit de la population concerne.

    La plupart des sources de bruit produisent des niveaux de bruit qui varient dans letemps. On choisira la priode dchantillonnage la plus pertinente pour dcrire lephnomne. En gnral, la base de temps dune seconde est utilise comme outil detravail permettant le trac dune volution temporelle exploitable.

    Il est extrmement important de pouvoir conserver et visualiser lvolution temporelledu bruit sur lensemble de la priode danalyse afin dobserver lhistoire du bruit tudiet dviter, ainsi, des erreurs dinterprtation.

    Cest dautant plus facile quil nest plus un problme, lheure actuelle, de conditionnersur une mmoire de dimensions rduites un grand nombre dinformations et dexploitercelles-ci sur un micro-ordinateur. La difficult sera de recomposer judicieusement desLeq entre eux pour obtenir une ou plusieurs valeurs moyennes reprsentatives de lasituation considre.

    LE CHOIX DUNE DUREE REPRESENTATIVE

    Quels que soient les moyens employs, il est essentiel que la mesure acoustiqueconsidre soit reprsentative de la situation tudie. Cet objectif doit tre rcurrentpour lutilisateur et lobliger garder sans cesse lesprit quelques principesfondamentaux :

    - Reprsenter une sensation humaine subjective- Prendre en compte correctement la source de bruit dsigne- Mesurer sur une dure suffisante pour quelle soit reprsentative

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    Quel que soit le niveau sonore moyen Leq obtenu, celui-ci nest quun estimateur de lasituation et devrait tre systmatiquement associ un intervalle de confiance. Il nereprsente exactement que la priode mesure alors que lon gnralisera celle-ci.

    ATTENTION A LIMPRECISION

    Les incertitudes lies la mesure sont nombreuses telles que :

    - Lincertitude lie la mtorologie (pour les mesures extrieures) :

    Les conditions mtorologiques influent de manire trs importante sur les rsultats demesure. Il est mme trs difficile dobtenir des conditions rptitives dune situation.Les connaissances actuelles permettent de chiffrer les carts et den comprendre lesorigines mais pas encore den matriser le rsultat. Il est fortement recommanddindiquer les conditions mtorologiques existantes lors de la mesure acoustique.Exemple : des carts de plus de 10 dB peuvent tre facilement observs pour des ventstantt portants, tantt contraires.

    - Lincertitude lie la saisonnalit et la journe :

    La saison et mme le jour choisi pour la mesure peuvent influencer notablement lersultat. Lexemple de la prsence ou de labsence de grillons ou de criquets pour valuerle bruit ambiant rsiduel dune agrable soire mridionale est bien connu.

    - Lincertitude lie lappareillage de mesure :

    Compte tenu des exigences mtrologiques imposes par les rglementations, lusage dunappareillage de classe 1 permettra de ngliger cette source derreur. En effet, celle-cidevient trs faible par rapport aux autres incertitudes.

    La reprsentativit va dpendre galement des moyens utiliss. Habituellement, lesmthodologies de mesure recommandent des dures bases sur un macrochantillonnage qui se transforment souvent, malheureusement, pour limiter les cots,en micro chantillonnage.

    Le macro chantillonnage concerne les mesures de 24 heures ou plus et cherche trereprsentative de lanne entire. Cest dj une rduction considrable qui ne prend encompte ni les saisons, ni les changements mtorologiques.

    Le micro chantillonnage se contente de mesurer le bruit sur un ou plusieurs cycles defonctionnement. Ce type dchantillonnage ncessitera encore plus lusage dedescripteurs statistiques afin de sassurer de la stabilit (convergence) des donnes.

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    DUREE DE LA MESURE ?

    On peut indiquer les dures de mesures minimales pour quelques cas courants :

    Les bruits trs stables et bruits stables intermittents - la dure de mesure peut tre de lordre dune minute

    Les bruits priodiques - la dure de mesure doit couvrir la dure dapparition du signal pour chacun desvnements

    Par exemple : le bruit dune station de lavage de vhicules sera caractris sur le cyclecomplet dun lavage.

    Les bruits fluctuants dont la dure dapparition est continue ou quasi continue etsuprieure une heure - La dure minimale de mesurage doit tre dune heure

    LE CAS DU BRUIT AMBIANT RESIDUEL

    On constate que chaque cas prsente un certain nombre de prcautions et de difficultsquun oprateur avis devra prendre en compte. Le principe de la mthode de mesurerepose sur la notion dmergence qui cherche quantifier la diffrence entre la sourcede bruit dsigne et le bruit ambiant rsiduel. Ce dernier exige, encore plus que lasource particulire, une approche pragmatique et rationnelle. Comment caractriser unbruit ambiant rsiduel dune priode de nuit autrement que sur la priode entire ?

    Il est possible, voire souhaitable de mesurer le bruit rsiduel juste avant et juste aprslapparition des sources particulires afin den caractriser lmergence intrinsque.Pourtant, le bruit ambiant rsiduel mesur entre 2 heures et 3 heures du matin a, biensouvent, peu de rapport avec celui mesur entre 22 heures et 23 heures ou celui entre5 heures et 6 heures.

    Sa reprsentativit par rapport la priode de rfrence en souffrira et ncessitera,l encore, une indication sur ses limites. La mesure du bruit ambiant rsiduel, plus quetout autre, milite pour une mesure longue du phnomne et qui devrait au moinssapprocher de sa priode de rfrence (par exemple de 22 heures 6 heureshabituellement retenue pour la priode de nuit).

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    INTERPRETATION DE LA MESURE

    Linterprtation de la mesure repose, en grande partie, sur la diffrence auditive(appele mergence) entre le bruit que lon cherche quantifier considr commesingulier ou gnant, et le bruit ambiant rsiduel (appel autrefois bruit de fond).

    DEFINITION SAVANTE DE LEMERGENCE

    Cette diffrence est appele mergence et dfinie (6) comme tant un effetgnrique regroupant la totalit des occurrences sonores qui apparaissent nettementdans un contexte donn. Trs souvent couple avec un autre effet, lmergence neconcerne pas seulement lirruption dun son fort dans un contexte de plus faibleintensit, elle caractrise aussi lapparition de sons diffrents par leurs hauteurs, leurstimbres ou leurs rythmes. Cest plus laffirmation dun nouveau son qui marque lasingularit de cet effet que ses modalits dapparition, celles-ci relevant plutt deseffets avec lesquels il se conjugue .

    Sauf cas trs simple, les rsultats sont exploits laide de logiciels de traitement desdonnes qui prsentent une suite dtapes sur lesquelles sappuie loprateur pourinterprter la situation. Ce processus peut tre gnralis sachant que loprateur peut, lenvi, rejouer la partie autant de fois que ncessaire :

    Visualisation dvolutions temporelles en Leq courts. Identification et codage des sources de bruits. Calcul de la contribution sonore respective des sources de bruit. Calcul de lmergence sonore. Comparaison, le cas chant, avec la rglementation. Interprtation des rsultats. Recherche de solutions.

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    LES OUTILS DE LA MESURE ACOUSTIQUE

    L'VOLUTION DE L'INSTRUMENTATION

    La mesure acoustique a beaucoup volu compte-tenu de la complexit des situationsqu'elle doit apprhender et grce l'avnement des techniques de mesures sans cesseplus performantes. A l'exception des phnomnes stationnaires souvent crs par lessources acoustiques contrles, la situation sonore est rarement stable et ncessite uneinvestigation longue et attentive. L'instrumentation a suivi l'volution des techniques etpermet aujourdhui de rpondre aux besoins exprims. Quelle soit simple ou pluslabore, la mtrologie sest adapte pour permettre l'acousticien de dcrire le plusobjectivement possible un environnement sonore donn.

    L'objectif de la mtrologie est de modliser la perception acoustique afin de substituer l'oreille humaine un appareil de mesure le plus fidle possible. En moins de deuxdcennies, l'instrumentation acoustique s'est radicalement transforme et a connu unevolution sans prcdent. Elle est passe d'une instrumentation ddie, analogique,lectrique et mcanique une instrumentation numrique multitches faisant appel descircuits lectroniques de plus en plus miniaturiss. En cela, la sonomtrie est exemplaire.Cette volution ne s'est pas faite de faon linaire mais, aujourd'hui, aprs destentatives de sophistication suivies de retours sur des bases couramment admises, lamodlisation de la fonction auditive s'est prudemment limite la mesure de la forcesonore.

    L'apport moderne de la mtrologie provient de la prise en compte de la dure comme unevariable trs importante de l'impact des phnomnes acoustiques. Ces diffrentsprogrs dans les concepts ont t ponctus par quatre grandes gnrations desonomtres :

    les sonomtres classiques (annes 50)les sonomtres intgrateurs (annes 70)les sonomtres intgrateurs mmoire (annes 80)les micro-ordinateurs sonomtres (annes 90)

    La premire gnration de sonomtre a t btie pour modliser le comportement de lafonction auditive dans l'coute des sons purs. Son unique application rside dansl'analyse des phnomnes stationnaires (bruits stables).

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    Cette gnration utilisait, comme indicateur, une aiguille trop fugitive pour treexploitable. On a d'abord ralenti son dplacement en lamortissant sans obtenir dersultats significatifs sur de longues priodes. Alors, pour exploiter visuellement cedplacement, on a utilis l'enregistrement graphique. Ceci a conduit de grandeslongueurs de papier pour une information qui tait encore difficile d'exploiter.

    Dans la majorit des situations mettant en cause des sources de bruits "naturelles" :activits industrielles, circulation de vhicules, actes de vie courante, les phnomnesacoustiques voluent dans le temps. Pour viter que l'valuation ne soit reprsentativeque du court instant de lobservation du phnomne (quelques secondes), il estncessaire de prolonger la mesure et de procder une rduction de la quantitd'informations par le calcul du niveau moyen Leq. Un sonomtre utilisant le Leq estappel sonomtre intgrateur.

    La mesure permet, dans ce cas, d'obtenir un rsultat objectif d'une situation et dontlunicit permet de le comparer une autre situation ou une valeur de rfrence. Selonle domaine tudi et selon le contexte, la connaissance de la prcision et desincertitudes de mesure sera ncessaire et devra tre adapte aux enjeux.

    En acoustique, la prcision au dixime (0.1 dB) sera largement suffisante pour unescience non exacte, compte tenu de l'empirisme des bases de sa construction et dessciences humaines auxquelles elle fait appel.

    Il est, par contre, important que le rsultat cens illustrer un environnement sonore soitreprsentatif de celui-ci et en cela les conditions de mesure et les prcautions prendre sont essentielles.

    Dans son domaine d'application, le sonomtre intgrateur va fonctionner seul pendantdes dures importantes et doit tre mme d'accepter sans rglage les volutions duphnomne. On utilise, pour cela, des appareils prsentant des dynamiques de mesureimportantes de 60, 80 voire 100 dB et dots de mmoires.

    Les fortes capacits de mmorisation disponibles sur les sonomtres intgrateurs mmoire offre la possibilit de surveillances acoustiques suivies seconde par secondesur des dures de plusieurs jours.

    L'arrive du traitement du signal valoris par le dveloppement de la micro informatiqueapporta enfin, dans la ralisation des appareils, des avantages fondamentaux.

    La micro-informatique permet de numriser les valeurs instantanes, de les mmoriseret de les traiter par des moyens de calculs puissants. A partir de l'acquisition du signalbrut, il appartient l'utilisateur de dvelopper ou dutiliser des programmes quiralisent des traitements en vue d'obtenir des rsultats adapts chaque application.

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    Un autre intrt rside dans la capacit des micro-ordinateurs remplir en mme tempsdiffrentes fonctions. Ainsi, on a pu constater, depuis plusieurs annes, les avantagesque procure le fait d'tre la fois enregistreur et sonomtre dans, par exemple, letraitement d'une plainte.

    La mmorisation d'un signal numrique a permis galement de remplacer lesmagntophones classiques en augmentant considrablement leur dynamique de mesure,leur dure d'enregistrement et en diminuant leur dure de dpouillement. Plusgnralement, le confort, le gain de temps et la rapidit d'accs l'information,prsent par le stockage numrique ont chang insidieusement mais efficacement biendes habitudes de mesure.

    Aujourd'hui, pour dcrire un environnement sonore, on n'hsite pas faire appel unemesure dune dure de 24h. Le rsultat obtenu est plus reprsentatif que celui sur l'onobtenait par le pass en effectuant une mesure que la technologie du moment limitaitdans le temps. Par ailleurs, le rythme de 24h est bien celui qui dicte nos activits etnotre vie.

    APPORT DU LOGICIEL COMME OUTIL DE MESURE

    L'avnement de la micro-informatique a permis de regrouper et doptimiser lesdiffrentes tapes de la mesure au niveau de son acquisition et de son traitement.

    Au niveau du traitement, ce sont les logiciels qui seront dvelopps et adapts auxapplications tudies.

    Les logiciels sont maintenant omniprsents dans les processus de mesure, de faonocculte dans la gestion des appareils ddis ou plus apparent dans le traitement desdonnes. Les logiciels se rpartissent en trois grandes familles :

    les logiciels d'acquisition, les logiciels de traitement, les logiciels d'dition (outils bureautiques).

    Le logiciel a d'abord t dvelopp pour permettre le traitement des donnes acquisespar un instrument rustique sur le plan informatique, selon un protocole fixe et rptitif.Son intrt majeur consiste guider l'oprateur dans la mise en uvre d'une mthodede mesure comme par exemple l'application d'une norme.

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    Il pose l'oprateur les questions pertinentes et lui permet d'viter des omissions oudes erreurs d'interprtation. Trs rapidement, en s'appuyant sur les outils detraitement de texte, ces logiciels ont aussi facilit la rdaction de rapports sansaugmenter la dure de travail.

    Lorsque la mesure des donnes acoustiques a t ralise par le traitement du signal,donc par l'informatique, les logiciels d'acquisition ont vu le jour. Le traitement du signalpeut tre considr plusieurs chelles du temps.

    On peut ranger dans le traitement "lent" le pilotage de plusieurs instruments ddis denature diffrentes, par exemple : un sonomtre associ une station de relevsmtorologiques. Les traitements rapides proviennent de l'acquisition d'chantillonssonores pour finir par la fourniture de niveaux moyens Leq sur des dures d'intgrationprogrammes.

    Pour ce type dapplication, ce rsultat est obtenu en insrant, dans les micro-ordinateurs classiques, des cartes d'acquisition qui portent parfois un autre calculateurspcialis (DSP). L'appareil ainsi quip de matriel complmentaire et porteur dulogiciel spcialis devient un instrument de mesure part entire et prsente laproprit d'tre polyvalent.

    Lappareil des temps modernes devient, en fait, un super ordinateur dot de capteurs etde botiers de conditionnement du signal qui permettent daccder, en temps rel etsimplement, linformation temporelle (sonomtre), frquentielle (analyseur) et audio(magntophone). Il constitue la base de ce que lon appelle linstrumentation virtuelle.

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    LA MESURE GRACE ALINSTRUMENTATION VIRTUELLE

    Lvolution fulgurante des technologies informatiques impose, aujourdhui, de dvelopperdes outils pour lacquisition et le traitement des donnes plus conviviaux et volutifs.Pour remplacer les instruments de mesures traditionnels, un systme construit avec unPC doit prsenter de nombreux avantages et des fonctionnalits quivalentes pourlutilisateur. Dans ces conditions, ce systme est considr comme une alternative linstrumentation ddie et la remplacera peu peu.

    Il est rcent que les ordinateurs permettent non seulement de mesurer les donnesmais aussi de les analyser grce une augmentation de la puissance de calcul. Pourdvelopper un instrument virtuel, il faut cependant sattarder sur les processus quipeuvent tre pris en charge par des plates-formes dacquisition et des logiciels demesure et danalyse.

    Lapproche gnrique dune chane de mesure intgre sur PC est la mme que pour lesappareils ddis tel que les sonomtres, les magntophones ou les analyseursfrquentiels multi-voies. Les constituants principaux sont les suivants :

    Un capteur qui transforme une grandeur physique en une grandeur lectrique. Un conditionneur qui amplifie et conditionne le signal lectrique pour son

    analyse. Les units de conditionnement doivent souvent tre alimentes. Une plate-forme dacquisition ou unit de traitement du signal numrique qui

    permet deffectuer les mesures proprement dites. Un ordinateur, qui fournira, la fois la visualisation des rsultats, les calculs

    danalyse et larchivage des donnes juges pertinentes. Des logiciels dapplication qui dfiniront simplement le type de mesure

    effectu.

    Le vritable avantage de linstrument virtuel repose sur le logiciel dapplication quipermet de choisir si le systme est un sonomtre, un magntophone, un analyseurfrquentiel ou temporel, etc. Il ne sagit pas de science fiction et ces outils sontaujourdhui disponibles sur le march.

    Quappelle-t-on une chane de mesure virtuelle ? Cest un ensemble constitu dunitsdacquisition, de logiciels dapplications (modulaires) et dordinateurs, qui est sujet auxmme contraintes quun instrument ddi.

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    Cette particularit permet lutilisateur de bnficier dun choix trs large pourconstituer sa chane de mesure. Certains prfreront des processeurs trs rapides,dautres des disques durs de trs grande taille pour installer, par exemple, des logicielsde modlisation et de prvision.

    Les frontires entre la mesure et la modlisation, le monde du rel et le monde duvirtuel, vont peu peu sestomper.

    La mesure, en cherchant modliser la perception humaine, sappuie de plus en plus surlintelligence artificielle qui, couple la modlisation, permettra daccder un mondeson et image en trois dimensions.

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    LA MESURE ET LA PREVISION

    La puissance de calcul apporte par la micro-informatique a fait progresser la qualit dela mesure et a rendu plus accessible la modlisation acoustique.

    La matrise dun champ sonore reste un exercice difficile, (sources de bruit nombreuseset volutives, topographie, effets mtorologiques, influence du bti, etc) mais leslogiciels de prvision acoustique offre, aujourdhui, des fonctionnalits attractives etcomplmentaires.

    La mesure fournit une information ponctuelle. La prvision permet dextrapoler etdaccder une information spatiale en trois dimensions. Il est possible dtablir lacartographie sonore dun site et dvaluer les niveaux sonores moyens en tout point. Lamesure reste indispensable pour vrifier la pertinence des modles de calcul et pouraccder une connaissance plus fine telle que la diffrenciation des sources sonoresentre elles.

    Les applications sont nombreuses ou le couple mesure / prvision devient indissociable.Le gestionnaire dune collectivit ou lamnageur dun territoire utilisant bon escientles deux pour amliorer la qualit de vie dun espace donn. La mesure le renseignera surle type de sources en prsence et sur les excs de comportement, la prvision donneraune vision plus globale sur laquelle ils tenteront dintervenir en modifiant desparamtres.

    La mise en place dun plan de circulation, lutilisation de feux de signalisationautomatises, la rhabilitation dun quartier en utilisant des espaces tampons entreles sources bruyantes et des espaces protgs sont autant dexemples sur lesquels ilspourront agir.

    Lingnieur acousticien utilisera, quant lui, le modle de prvision pour connatre, avantralisation, les effets dventuels travaux ou solutions quil doit projeter. Linformatiquea remplac dfinitivement la maquette en offrant un avantage incomparable : lapossibilit de modifier, volont, les paramtres et de rejouer la partie autant defois que ncessaire.

    Des projets les plus fous au simple cran routier seront calculs et optimiss enfonction de leurs dimensions et des incidences acoustiques qui en dcoulent.

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    LA CARTOGRAPHIE ACOUSTIQUE

    La cartographie acoustique consiste gnraliser sur un plan la reprsentation desniveaux sonores moyens dans lespace. Fortement utiliss par les lus de collectivitslocales car ils peuvent rduire leur ville en de magnifiques cartes en couleurs, celles-cimontrent rapidement leurs limites provenant des approximations drastiques que leurprsentation graphique ncessite.

    Pour ne pas tre seulement une photographie fige dun site mais un vritable outil deplanification, la cartographie acoustique est en train dvoluer vers une reprsentationplus gnrale et plus dynamique de lenvironnement sonore. A ce titre, elle doit intgrerde nombreuses donnes qualitatives tels que le type de source, son occurrence, sapriodicit ou encore les conditions de rception de celle-ci. Elle doit galement trecouple des modles de prvision qui permettent de projeter diffrents scnarios etde vrifier immdiatement les consquences induites par des amnagements ou desmodifications du site tudi.

    REFERENCES

    (1)

    P. LIENARD Dcibel et Indices de bruit - Edition Masson

    (2)

    Norme ISO R 1996

    (3)

    A. KOMORN Mthode de description objective dun P. LUQUET environnement acoustique

    Rapport CEE (LNE Avril 1979)

    (4)

    P. LUQUET Mthode du Leq court Rapport LNE Novembre 1981

    (5)

    . ..

    (6)

    JF AUGOYARD A lcoute de lenvironnement H.TORGUE Rpertoire des effets sonores

    Edition Parentheses

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    ANNEXE TECHNIQUE

    Quest ce quun son ?

    Dans lair, le son correspond une variation de la pression atmosphrique. Cettevariation est trs faible, mme pour des sons trs intenses. Pour lillustrer, on a recoursau microphone qui, reli des circuits amplificateurs transformera cette variation en unsignal lectrique exploitable.

    1Exemple dun son pur : T (seconde) = ------

    F (Hertz)Un son pur est un son motif sinusodal.

    Il est caractris par : - Sa priode T, dure correspondant au motif complet sinusodal (sexprime en seconde). - Sa frquence F, nombre de motifs sinusodaux par seconde (sexprime en Hertz). - Son amplitude, valeur absolue maximale de la pression acoustique. - Sa valeur efficace, gale (dans ce cas trs particulier) lamplitude divise par 2

    Dcrire les sons, cest donner les valeurs dun certain nombre de paramtrescaractristiques, amplitude, frquence, etc.

    Limportant domaine de valeurs que peuvent prendre les grandeurs acoustiques justifielutilisation dchelles et de grandeurs logarithmiques.

    De manire gnrale, le niveau L en dcibels (not dB) dune pression est par dfinitionvingt fois le logarithme dcimal du rapport de P une pression de rfrence Pref :

    PLp = 20 log -----

    Pref

    La pression acoustique de rfrence Pref vaut, dans lair, 20 micro pascals.

    Notre oreille pourra dtecter ou rsister des sons variant de 0 140 dB. Enfrquences (Hertz), loreille couvre dix octaves environ de 16Hz 16 000 Hz. En dea,ce sont des infra sons, au del des ultrasons.

    Un bruit est un son provoquant une gne ou un dsagrment, de manire gnrale uneattitude de refus : tout son non dsir est donc un bruit. Un bruit porte atteinte lasant, laquelle est, selon lOMS, un tat de bien tre physique, psychique et social.

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    LACOUSTIQUE NEST PAS NOUVELLE ..

    Ds lAntiquit, le savant, le philosophe ou encore larchitecte se sont intresss auxsons. Les premiers pour en expliquer la nature, les seconds avec le souci de lintgrer une cosmogonie et les derniers dans le but de raliser la meilleure coute.

    Par exemple, larchitecte romain VITRUVE, premier sicle avant J.C., dcrivit dans sonouvrage De Architectura Lib V, De theatri Vasis la ralisation et lutilisationdamphores acoustiques, rsonateurs dairain ou de terre cuite, utiliss dans lesthtres. Cette technique fut largement reprise durant le moyen ge dans le cadre de laconstruction des glises et permet damliorer lcoute et lintelligibilit des sonsproduits.

    Lacoustique est une science trs ancienne quon appelait originellement musique et quiest reste empirique et subjective jusquau 17me sicle. Elle devint rellement unescience aprs les travaux de Newton qui montra le rle de llasticit dans la formationet la transmission des sons et surtout de Lord Rayleigh qui publia en 1895 La thoriedu son .

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    LE PALAIS DES CONGRES DE PARISSOUS SURVEILLANCE

    Le Palais de Congrs de Paris a entrepris, pour lan 2000, dnormes travaux dextensionafin de doubler la surface dexposition et de crer, notamment, trois salles de spectaclesupplmentaires de 200, 400 et 600 places.

    La socit gestionnaire du btiment a dcid de limiter les niveaux sonores des bruitsprovenant du chantier afin que les commerces et les zones de confrences continuentde fonctionner normalement sans subir de nuisances.

    Pour cela, des systmes de mesure en continu ont t installs en des pointsstratgiques et dclenchent une guirlande lumineuse sur le chantier et dans le bureau dugestionnaire quand un niveau Leq (30 secondes) dpasse 55 dBA. Des pnalitsfinancires sont alors appliques.

    Des dispositions particulires ont bien videmment t imposes au chantier deconstruction tels que des amnagements dhoraires, lutilisation de matriels insonorissadapts (par exemple, des grignoteuses pour dtruire les parois) ou encore la mise enplace de cloisons provisoires sparatrices.

    Aprs deux ans de surveillance, seulement cinq dpassements ont t relevs etrapidement traits. La transparence dun tel systme dsamorce galement les plainteset rduit lagressivit des commerants qui constatent les efforts importants ralisspour leur mieux tre.

    Les cots induits, de lordre dun million de francs dont 20% pour les systmes desurveillance, sont finalement trs faibles compars aux enjeux conomiques quereprsenterait larrt dun tel chantier.

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    GAMME DE PRIX

    Lappareillage de mesure repose sur la sonomtrie laquelle on ajoutera, le cas chant,des fonctionnalits plus volues en matire danalyse frquentielle.

    Il existe aujourdhui des instruments de mesure de deux types : les appareils ddis etlinstrumentation sur ordinateur.

    Les appareils ddis illustrs par les sonomtres cotent entre 2000 francs (indicateurde bruit) et 40 000 francs et par les analyseurs frquentiels qui se situent entre20 000 francs et 100 000 francs.

    Linstrumentation sur ordinateur ncessitera, quant elle, entre 30 000 francs et100 000 francs selon les configurations et logiciels associs.

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    OBJECTIVITE ET SUBJECTIVITE Les spots publicitaires sont-ils plus bruyants

    A la question les niveaux sonores des messages publicitaires sont-ils plus ou moinsforts que les autres programmes ? le tlspectateur rpondra invariablement que leniveau sonore est largement suprieur pendant les spots publicitaires. Pourtant, unemesure effectue avec un sonomtre montre que cette affirmation est fausse endcibels (mesure objective). Il est pourtant vrai que notre sensation (subjective)survalue leffet parce que les ingnieurs du son manipule le signal mis en lecompressant, en augmentant les frquences mdium (les plus audibles) et en utilisantdes rythmes trs fortes variations.

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    UN BRUIT ANNONCE NEST QUAMOITIE PARDONNE

    Lapprhension des bruits est complexe et certaines situations ne peuvent sexprimerpar la mesure. Il est, par exemple, singulier de constater que les riverains des voiesferres se rveillent lorsque le 5h04 ne passe pas pour cause de grve.

    Plus subtil encore, il faut parfois provoquer le bruit pour apaiser langoisse de sonventuelle apparition.

    Lhistoire du garon de caf est probante :Une personne habitant en dessous de lappartement dun garon de caf tait rveilltoutes les nuits le garon, fatigu, rentrait 2 heures du matin et se jetait sur son liten lanant au sol ses chaussures. Ny tenant plus, lhabitant monte expliquer au garonquil est rveill chaque nuit. Le garon promet quil fera dornavant attention.

    La nuit suivante, le garon se jette sur son lit, lance sa premire chaussure avant de sesouvenir de sa promesse et pose dlicatement au sol la deuxime. Dix minutes plus tard,lhabitant frappe la porte et supplie : sil vous plat lancez la deuxime chaussure, jenarrive pas me rendormir !

    LA MESURE ACOUSTIQUERESUMEATTENTION A LIMPRECISION

    INTERPRETATION DE LA MESUREDEFINITION SAVANTE DE LEMERGENCE

    LA MESURE ET LA PREVISIONLA CARTOGRAPHIE ACOUSTIQUEANNEXE TECHNIQUE

    LE PALAIS DES CONGRES DE PARISGAMME DE PRIXOBJECTIVITE ET SUBJECTIVITEUN BRUIT ANNONCE NEST QUAMOITIE PARDONNE