Architecture Acoustique

  

Définition

Domaine de la physique qui étudie les sons. Les disciplines relevant de l’acoustique sont fort variées : l’acoustique architecturale qui étudie la transmission du son à l’intérieur des bâtiments, l’acoustique structurale qui examine la réponse des structures élastiques en contact avec des fluides au repos, l’acoustique de l’environnement qui traite des problèmes de nuisance liés à la production des sons, ou encore l’acoustique physiologique qui s’intéresse au mécanisme de l’audition.

Historique

L’origine de l’acoustique est généralement attribuée au Grec Pythagore, qui aurait observé au VIe siècle av. J.-C. que le son causé par un marteau sur une enclume variait suivant le poids de l’outil. Vers 330 av. J.-C., Aristote s’intéressa au phénomène de l’écho, pensant qu’il était dû à une réflexion des sons. Ces divers travaux permirent aux Grecs puis aux Romains de dégager les bases de l’acoustique architecturale, qu’ils appliquèrent à la construction de leurs théâtres et amphithéâtres. Se fondant sur l’expérience, ils établirent plusieurs principes élémentaires comme l’édification de parois de protection contre les bruits extérieurs, la construction de murs derrière la scène, afin de favoriser la réflexion des sons proférés par les acteurs, ou encore la disposition des gradins en forme d’hémicycle. Mais l’analyse physique et mathématique de l’acoustique architecturale ne prit réellement forme qu’au début du XXe siècle, grâce aux travaux de l’Américain Wallace Sabine. En 1901, le Boston Symphony Hall fut ainsi le premier établissement à bénéficier d’une étude théorique avant sa construction.

 

Acoustique architecturale

Afin d’obtenir la meilleure qualité acoustique, les salles de spectacle sont conçues de manière à réfléchir les ondes sonores à une puissance suffisamment élevée, tout en restituant un son naturel, dépourvu de réverbération excessive, d’échos de certaines fréquences et d’effets d’interférence ou de distorsion.

Temps de réverbération

Le temps nécessaire à un son pour être réduit au millionième de son intensité initiale est appelé temps de réverbération. Pour bénéficier d’une bonne acoustique, notamment dans le cas d’écoute de musique, les salles doivent présenter un temps de réverbération relativement important. Dans un auditorium par exemple, un son de forte intensité doit pouvoir être encore audible une à deux secondes après la fin de son émission. En revanche, dans un lieu d’habitation, un temps de réverbération plus court est recommandable.

 

Matériaux de construction

Si l’architecte désire modifier la réverbération d’une salle, il dispose de deux types de matériaux pour en recouvrir le plafond, les murs et le plancher :

les matériaux absorbants

qui sont généralement des matériaux mous comme le liège ou le feutre, absorbent la majeure partie des ondes sonores incidentes, même s’ils réfléchissent quelques ondes de basse fréquence.

les matériaux réfléchissants ,

tels que la pierre et le métal, réfléchissent la plus grande partie des ondes acoustiques émises. C’est pourquoi un grand auditorium peut présenter une acoustique très différente selon qu’il est comble ou vide, car les sièges vides réfléchissent les ondes sonores alors que les spectateurs les absorbent. En général, une salle est dotée d’une bonne acoustique si elle est constituée de matériaux absorbants et réfléchissants dans les mêmes proportions.

 

Échos et interférences

Il arrive que des échos indésirables se produisent dans des salles pourvues pourtant d’un temps de réverbération convenable, et construites selon les règles établies ci-dessus. Ces échos sont généralement dus à la concavité d’un mur ou d’un plafond hautement réfléchissants. En effet, le son se trouvant alors concentré en un point donné, l’acoustique s’y avère par conséquent très mauvaise. De la même manière, un étroit corridor composé de deux murs réfléchissants peut piéger les ondes sonores par réflexions successives, et engendrer ainsi des échos perturbateurs, même si l’absorption globale du corridor est satisfaisante.

Outre les échos, l’élimination des interférences mérite également une attention particulière. De telles interférences se produisent entre les ondes sonores incidentes et réfléchies, engendrant des zones appelées points de silence, dans lesquelles certaines fréquences ont disparu en s’annulant. La reproduction de sons enregistrés par un microphone nécessite également l’élimination des échos et des interférences.

Isolation

Pour bénéficier d’une bonne acoustique, une salle doit être convenablement isolée. Cette isolation peut être obtenue en dotant la salle de murs épais, ou en scellant minutieusement tous les orifices laissant passer les ondes sonores, voire en entourant la salle de plusieurs enceintes, entre lesquelles s’intercalent des espaces vides.

Mesures acoustiques

Pour déterminer les caractéristiques acoustiques d’une salle ou d’un matériau, le scientifique utilise des instruments tels que la chambre sourde et le sonomètre. La chambre sourde est une salle exempte d’échos et de réverbérations, dans laquelle le son est totalement absorbé grâce à des fibres de verre placées sur les murs. Ce lieu d’étude est employé pour mesurer les paramètres acoustiques d’un matériau.

Un sonomètre mesure l’intensité d’un son, ou volume sonore, en l’exprimant en décibels (dB), une unité logarithmique. Par exemple, une conversation normale présente une intensité de 70 dB, le volume sonore d’un avion à réaction peut atteindre la valeur de 120 dB, et celle d’une sirène d’alarme 150 dB. La sonie, ou intensité de la sensation sonore, dépend du jugement de l’auditeur!; elle s’exprime en sones, unité qui n’est pas reconnue en France comme une unité légale. L’impression physiologique provoquée par la puissance de sons de fréquences différentes se mesure en phones.

 Encyclopedia Universalis

 

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