Perception
Les êtres humains, comme beaucoup d'animaux, perçoivent les sons grâce au sens de l'ouïe. L'oreille transforme le son en informations sensorielles transmises au cerveau par l'intermédiaire du système auditif.
La vibration est captée par le pavillon de l'oreille, puis se propage dans le conduit auditif, fait vibrer le tympan, continue son parcours dans les osselets et enfin la cochlée (élément en forme de limaçon contenant les cellules de l’audition qui transforment les sons en signaux pour le cerveau).
La sensation sonore perçue par l’oreille humaine dépend en premier lieu du niveau sonore.
L'impression de son fort ou doux dépend principalement de la valeur de la pression acoustique, qui est la petite variation de pression atmosphérique qui définit le son et qui stimule l’audition humaine.
L’oreille humaine distingue des niveaux de variations très faibles (de l’ordre de 20 micropascals) à très forts (de l’ordre de 200 pascals), ce qui va du seuil d’audibilité jusqu’au survol d’un avion supersonique.
En outre, la sensibilité de l'oreille est relative, c'est-à-dire qu'une augmentation de la pression acoustique de 1 Pa à 1,5 Pa est perçue comme identique à une augmentation de 0,1 Pa à 0,15 Pa. Ce qui compte, c'est le multiplicateur (dans les deux cas, x 1,5).
Aussi, pour faciliter la communication, le niveau sonore s'exprime généralement en décibel (dB). C'est une grandeur sans dimension, un décibel étant défini comme dix fois le logarithme décimal du rapport de puissance entre la pression acoustique et la valeur de référence qui correspond à un son pratiquement imperceptible (Po = 20 micropascals).
L’addition des décibels
Du fait de l’utilisation de cette échelle logarithmique, les décibels ne s’additionnent pas de façon arithmétique.
Ainsi, lorsque deux sources sonores de même intensité s’ajoutent, le niveau augmente de 3 décibels.
2 sources sonores de même intensité
Lorsqu’une source sonore est multipliée par 2, le niveau augmente de 3 dB. Par exemple, l’addition de 2 sons de 60 dB chacun n’équivaut pas à 120 dB mais à 63 dB. Ceci revient à dire que lorsque le trafic routier diminue de moitié, toutes choses égales par ailleurs, le gain acoustique sera de 3 dB.
10 sources sonores de même intensité
Multiplier par 10 la source de bruit revient à augmenter le niveau sonore de 10 dB. En conséquence, il faudrait diviser par 10 le trafic automobile pour réduire de 10 dB le niveau sonore d’une rue, à condition que la vitesse des véhicules soit la même.
10 dB d’écart entre 2 sources sonores
Lorsqu’il y a 10 dB d’écart entre 2 sources sonores, on ne perçoit que la source qui a le plus fort niveau. C’est « l’effet de masque ».
La relation entre niveau sonore et sensation auditive
La sensation auditive ne varie pas de manière linéaire avec la variation du niveau sonore. Ainsi, une différence de 3 dB (énergie sonore multipliée par deux) sera perceptible mais il faudra un écart de 10 dB (énergie sonore multipliée par 10) pour avoir l’impression d’un bruit deux fois plus fort.
Augmenter le niveau sonore de : | C’est multiplier l'énergie sonore par : | C'est faire varier la sensation auditive : |
3 dB | 2 | Légèrement : on fait la différence entre deux lieux où le niveau diffère de 3 dB, mais il faut tendre l’oreille. |
5 dB | 3 | Nettement : on ressent une aggravation ou on constate une amélioration lorsque le bruit augmente ou diminue de 5 dB. |
10 dB | 10 | Comme si le bruit était deux fois plus fort. |
20 dB | 100 | Comme si le bruit était 4 fois plus fort. Une variation de 20 dB peut réveiller ou distraire l’attention. |
50 dB | 100 000 | Comme si le bruit était 30 fois plus fort. Une variation brutale de 50 dB fait sursauter. |
La sensibilité de l'oreille varie également selon la fréquence du son.
L'oreille humaine perçoit les sons dans une gamme de fréquence qui va de 20 hertz (très grave) à 20 000 hertz (très aigu).
En deçà de 20 Hz, règnent les infrasons que l’oreille humaine ne peut percevoir, mais que nous pouvons ressentir, en particulier dans notre cage thoracique. Des études montrent qu’ils jouent un rôle fondamental dans la communication chez l’éléphant.
Au-delà de 20 000 Hz, on parle d’ultrasons, également réservés à d’autres oreilles que les nôtres, celles des chiens, des dauphins ou des chauves-souris notamment.
L’oreille humaine n’est pas sensible de la même façon aux différentes fréquences. Dans la gamme des niveaux sonores de la vie courante (30 à 80 dB), la sensibilité de l’oreille est la plus grande aux fréquences moyennes qui correspondent aux fréquences conversationnelles. Ainsi, à niveau équivalent, un son grave ou aigu sera perçu moins fort qu’un son médium.
Afin de tenir compte de cette sensibilité différente de l’oreille selon les fréquences, une unité physiologique de mesure du niveau sonore a été créée : le décibel A ou dB(A) qui intègre une pondération des niveaux de bruit par bandes de fréquence (courbe de pondération A).
Dans les niveaux plus élevés (> 80 dB), à l’inverse, l’oreille est davantage sensible aux sons graves. Des courbes de pondération spécifiques (filtre C) peuvent alors être utilisées.
Il existe en outre une grande variabilité interindividuelle quant à la perception du bruit.
Courbes de pondération A et B
