La correction acoustique traitera les reflets du bruit pour les transformer en sons, parfois jusqu’au silence !
Le reflet est pour les couleurs ce que l’écho est pour les sons
Joseph Joubert
CORRECTION ACOUSTIQUE ET CRITERES ASSOCIES
La durée de réverbération
La résonnance d’un local, l’écho… sont des termes du langage courant. Ces phénomènes concernent ce que l’on appelle la correction acoustique.
La correction acoustique se caractérise principalement par la Durée de réverbération, appelée aussi Temps de réverbération (nommé Tr).
Ce Tr ne sera pas le même suivant l’activité du local.
Par exemple, les lieux de cultes ont un Tr très élevé. Malgré cela, on leur attribue souvent une « bonne acoustique ». C’est tout le contraire. Il n’y a aucune correction acoustique dans ces lieux et la réverbération est donc importante. Ainsi, les chants religieux (Grégorien…) n’ont fait que s’adapter à l’acoustique du lieu en prenant le temps de séparer chaque syllabe pour qu’elle puisse être audible (avant que la prochaine ne la recouvre !). Ceci explique la lenteur de ces chants.
Autres critères de correction acoustique
Dans les salles de spectacles généralement non sonorisées (Opéra, Concerts symphoniques…), d’autres critères complètent le Tr (Définition, Clarté, STI, Flutter Echo…) pour satisfaire la sensibilité du plus grand nombre d’oreilles !
Mais l’acoustique reste subjective tel que l’illustre le dessin ci-contre (Knudsen et Harris).
PRINCIPES D’ABSORPTION ACOUSTIQUE
Les principaux principes d’absorption acoustique sont les suivants. Ils sont détaillés plus loin. Ils permettent de couvrir une large gamme de fréquences.
L’absorption acoustique d’un matériau se caractérise par son coefficient d’absorption, défini globalement par le sigle Alphaw et plus précisément par AlphaS par fréquences.
Logiquement, un coefficient d’absorption acoustique vaut 0 pour un matériau très dur et 1 pour un matériau très absorbant.
Cependant, du fait des hypothèses simplificatrices apportées par W. Sabine, fondateur de l’acoustique architecturale, des valeurs AlphaS (S pour Sabine) peuvent être supérieures à 1.
Il est à noter que d’autres principes participent à la correction acoustique et doivent être appréhendés dans les salles sensibles, comme l’humidité, la diffraction des meubles, des parois (qui sont nécessairement étudiées dans ce type de salles).
LE TEMPS DE REVERBERATION
Le temps (ou durée) de réverbération est défini comme la durée nécessaire à une perte de 60 dB du niveau sonore (autrement dit une atténuation de 1000000 de l’énergie d’origine).
Les temps de réverbération optimaux font l’objet de différentes publications comme celles de LAMORAL ou KNUDSEN et HARRIS. Pour ces 2 publications, 1 valeur est présentée à 1 fréquence pour 1 type d’exploitation et pour le volume de la salle. Ensuite, une autre courbe donne la répartition optimum suivant les octaves.
En France, pour les logements, un temps de réverbération réglementaire de 0,5 s est pris comme référence pour toutes les octaves. Autrement dit, après 1/2 seconde, une onde sonore sera complétement absorbée par les parois (ce qui est le cas dans un logement normalement meublé).
Pour des bureaux, cette valeur sera de l’ordre de 0,8 s. Pour des grandes salles de spectacle non sonorisées, cette valeur pourra approcher 2 s.
MATERIAU POREUX
Les matériaux poreux sont constitués d’un enchevêtrement de pleins et de vides dans lesquelles viennent se perdre les ondes sonores pour ne plus ressortir. C’est particulièrement le cas des fréquences aigues. En effet, elles sont caractérisées par des ondes de plus petites dimensions que les fréquences graves. Ainsi, elles se retrouvent prisonnières dans des épaisseurs classiques de quelques cm à quelques dizaines de cm.
Ces matériaux sont à base de laine minérale (verre, roche…), de mousse à cellules ouvertes, de fibres de bois, etc…
Dans le langage courant, on parle souvent de mousse phonique, bien que ce terme soit restrictif.
On peut également noter les rideaux épais, les tapis, moquettes, coussins, être humains, boites à œufs !
Et oui, l’être humain absorbe une partie du bruit, notamment lorsqu’il est habillé ! C’est pour cela que l’on tente de rendre les sièges des salles de spectacle aussi absorbants qu’un être humain. Ceci pour compenser les sièges vides. En particulier, si ceux-ci sont relevés, ils seront traités en absorbant en sous-face.
Courbe d’absorption acoustique de matériaux poreux de différentes épaisseurs (laines minérales PAR de Isover). Plus l’épaisseur est importante, plus le matériau absorbe, en particulier vers les basses fréquences.
RESONATEUR A PLAQUE
Le résonateur à plaque est simplement un panneau fléchissant, c’est à dire une plaque (bois, plâtre…) située à distance d’une paroi. Les ondes provoquent la déformation du panneau qui transforme une partie de l’énergie en chaleur et donc l’absorbe. Cela conduit à une courbe en cloche, centrée sur une fréquence dont l’équation est présentée ci-après (m = masse surfacique du matériau en kg/m2 : d = épaisseur de la lame d’air en cm). Il est ainsi possible de « choisir » cette fréquence pour « équilibrer » le Tr d’une salle.
Contreplaqué
(doc Dispano)
RESONATEUR D’HELMHOLTZ
Vous avez du déjà souffler dans le goulot d’une bouteille pour la faire « chanter » !
Eh bien, un exemple de résonance de Helmholtz est la résonance du son créé lorsque l’on souffle dans le haut d’une bouteille vide (Wikipédia).
Suivant les dimensions du « goulot », du volume ainsi que son remplissage (absorbant ou non), une fréquence sera amplifiée (utilisé dans les théâtres antiques) ou absorbée (utilisé aujourd’hui). Cela permet d’obtenir une courbe en cloche centrée sur cette fréquence dont l’équation est présentée ci-après (e = épaisseur de la plaque, S = section du col, D = diamètre du trou, V = volume, C = vitesse du son).
Exemples doublage bois perforé (doc Oberflex) 
Exemple courbe Oberflex
FAUX-PLAFOND ACOUSTIQUE
Le faux-plafond acoustique est un bon exemple qui exploite généralement ces 3 propriétés afin d’absorber le plus possible dans toute la gamme de fréquences.
En effet, il est souvent composé de plaques à base de laine minérale comprimée :
- c’est un matériau absorbant dans les hautes fréquences
- elles sont micro-perforées, reproduisant une multitude de résonateurs d’Helmoltz. Ces derniers sont représentés par des « goulots = trous » + volume fictifs dans l’épaisseur de laine minérale. Ils absorbent dans les fréquences moyennes
- elles sont sur ossature qui forment une grande « plaque suspendue » (résonateur à plaque pour les basses fréquences).
Courbe Tonga E20
de Eurocoustic
Exemple structure perforée d’une plaque
CALCUL D’UN TEMPS DE REVERBERATION
La formule de Sabine permet le calcul du temps de réverbération, pour des locaux simples. Elle fait intervenir le Volume de la salle, ainsi que les coefficients Alpha Sabine par bandes d’Octaves, associés aux surfaces S concernées.