Correction acoustique

Quoi?

Le son est produit par des variations rapides de pression dans un milieu élastique, généralement l’air. Tout son est associé à une fréquence ou un spectre de fréquences. L’oreille humaine est capable d‘entendre des sons sur une plage étendue entre 16 Hz et 20 kHz. Les sons dont la fréquence est inférieure au seuil de l’audition humaine (16 Hz) sont appelés infrasons, ceux dont la fréquence est située au-delà de 20 kHz sont appelés ultrasons.
La correction acoustique se concentre généralement sur la plage des fréquences situées entre 63 Hz et 4000 Hz. Cette plage est divisée en octaves de telle sorte que la fréquence la plus aiguë, pour chaque octave, est double de la fréquence la plus grave. Chaque octave peut être divisée à son tour en tierces. L’analyse acoustique s’effectue aux fréquences de mi-octave ou de mi-tierce.

Pour apprécier la qualité acoustique d’un local, le critère essentiel est la durée de réverbération T. Celle-ci dépend directement de la volumétrie du local, de la géométrie, des propriétés acoustiques de ses parois ainsi que des surfaces du mobilier. La durée de réverbération a une incidence majeure sur la perception que l’on a d’un local et elle influence fortement la plupart des autres caractéristiques acoustiques de celui-ci. La durée de réverbération optimale dépend du type d‘usage qui est fait du local et des attentes des usagers. Pour les concerts, on recherche une durée de réverbération longue. À l’inverse, pour les discussions faisant intervenir plusieurs interlocuteurs, on recommande une durée de réverbération réduite (voir le paragraphe « Correction acoustique selon les usages »).

Pourquoi?

La qualité d’usage d’un local dépend essentiellement de l’adéquation entre la correction acoustique mise en œuvre et le type d'usage prévu pour le local. Pour les concerts, on recherche en général une durée de réverbération élevée. En effet, l’impression auditive ne doit pas être dominée par les sons transmis directement, mais également par les réflexions tardives qui parviennent jusqu’à l’auditeur. Les faibles écarts de tonalité entre musiciens sont moins perceptibles, les sons persistent plus longuement et pénètrent plus loin dans la salle. La salle soutient ainsi les sons musicaux et permet d’entendre clairement des instruments moins puissants, tels que le violon.
Pour les salles de réunions ou à des activités similaires, on recherche à l’inverse une durée de réverbération réduite, afin d’augmenter l’intelligibilité des syllabes et donc de la parole. Ceci tend également à réduire le bruit de fond, un effet également positif en termes d’intelligibilité.

Comment?

Correction acoustique selon les usages

La qualité d’usage d’un local dépend essentiellement de l’adéquation entre la correction acoustique mise en œuvre et le type d'usage prévu pour le local. Pour les concerts, on recherche en général une durée de réverbération élevée. En effet, l’impression auditive ne doit par être dominée par les sons transmis directement, mais également par les réflexions tardives qui parviennent jusqu’à l’auditeur. Les faibles écarts de tonalité entre musiciens sont moins perceptibles, les sons persistent plus longuement et pénètrent plus loin dans la salle. La salle soutient ainsi les sons musicaux et permet d’entendre clairement des instruments moins puissants, tels que le violon.
Pour les salles de réunions ou à des activités similaires, on recherche à l’inverse une durée de réverbération réduite, afin d’augmenter l’intelligibilité des syllabes et donc de la parole. Ceci tend également à réduire le bruit de fond, un effet également positif en termes d’intelligibilité. La durée de réverbération doit être réduite davantage si l’on veut permettre aux personnes déficientes auditives de participer aux échanges.

En l‘absence de norme luxembourgeoise, la norme allemande DIN 18041:2016-03 est communément admise et régulièrement retenue pour les études de conception. Cette norme peut être utilisée pour les locaux dont le volume ne dépasse pas 5000 m³. Elle fait la distinction entre :

• l’écoute à distances moyennes à grandes (ex :salles de conférence, salles de classe, salles de séminaire, salles de sport, piscines) 
• l’écoute à faible distance (ex :restaurants, bureaux, vestiaires, salles d’exposition).

L’optimisation acoustique d’un local pour une bonne écoute à des distances moyennes à grandes suppose une adaptation de la durée de réverbération à l’usage prévu. Pour ce faire,  la disposition des surfaces absorbantes et réfléchissantes doit être judicieusement répartie afin de diriger le maximum de sons directs et de réflexions précoces vers l’auditeur. En outre, l’impression auditive ne doit pas être perturbée par une réverbération excessive, des réflexions tardives ou un bruit de fond élevé. Pour ce type de locaux, la norme DIN recommande de tenir compte de l’absorption des personnes présentes dans la pièce. Dans les grandes salles comme les salles polyvalentes, le nombre de personnes a souvent une influence importante sur l’acoustique interne.
Pour les locaux pour lesquels l’accent est mis sur une bonne intelligibilité, même à grande distance, la norme DIN 18041:2016-03 définit une relation linéaire entre la durée de réverbération et le volume du local suivant le type d’usage. Pour être conforme à la norme, il faut atteindre une durée de réverbération dans une plage de tolérance donnée, entre 125 Hz et 4000 Hz.

T/T _{Valeur de consigne} correspond au temps de réverbération en fonction de la fréquence T par rapport au temps de réverbération de consigne T_{Valeur de consigne}, tandis que la fréquence est exprimée en Hertz.

Plage de tolérance du temps de réverbération T en fonction de la fréquence pour les types d'utilisation A1 (performance musicale) à A4 (enseignement/communication inclus) selon la norme DIN 18041:2016-03

Pour une bonne intelligibilité de la parole à grande distance, le positionnement des surfaces absorbantes et des surfaces réfléchissantes joue un rôle essentiel.

Dans certains locaux où l'on séjourne plus ou moins longuement, comme les halls d’entrée et les dégagements, les locaux d’exposition, les restaurants et les bureaux, on souhaiterait optimiser l’écoute à faible distance et, de manière générale, réduire le niveau de bruit ambiant. La norme DIN 18 041 ne contient aucune prescription concernant la durée de réverbération pour ce type de locaux, mais recommande plutôt de viser un rapport entre l’aire de la surface absorbante du local et son volume. Les matériaux absorbants acoustiques réduisent la durée de réverbération, mais ils réduisent également le niveau de bruit dans le local. Ceci est particulièrement important dans les restaurants et les lieux analogues dans lesquels de nombreuses conversations sont menées en parallèle : le niveau de bruit cesse alors d'y augmenter de manière incontrôlée.
Les matériaux absorbants doivent être répartis le plus régulièrement possible afin d’éviter des variations nettes des caractéristiques acoustiques selon le point considéré. Dans de nombreuses situations, il est avantageux de prévoir une surface absorbante en plafond.

Éviter les échos flottants

Les échos flottants ne s’entendent généralement qu’à certains endroits de la pièce, mais ils sont alors particulièrement gênants. Ils doivent être évités afin de garantir un confort acoustique élevé.
Les échos flottants se produisent principalement entre des surfaces parallèles réfléchissantes. Ceci est souvent le cas en présence de murs parallèles et d’un plafond absorbant sur toute sa surface : la durée de réverbération est alors réduite et les réflexions multiples entre les murs se font entendre nettement plus longtemps. Les échos flottants peuvent être évités en rompant le parallélisme des murs - par exemple avec des étagères ou du mobilier - ou en habillant partiellement un des murs d’un matériau absorbant acoustique. 
Les coupoles et les murs arrondis nécessitent une attention particulière. Dans ce cas, les sons réfléchis se concentrent en des points spécifiques, ce qui y crée des échos très forts et particulièrement gênants. Près de ces foyers, s’entretenir devient alors impossible, sauf, de manière générale, si ces points se situent à une hauteur suffisante au-dessus des personnes.

Correction acoustique des bureaux ouverts

Exposition sonore dans les bureaux

Dans les bureaux, le niveau de bruit global est fréquemment ressenti comme le facteur de gêne prépondérant. L’un des objectifs majeurs visé  lorsqu’on conçoit des bureaux est de limiter le bruit de fond  à un niveau approprié. Le deuxième facteur de gêne est le bruit des conversations intelligibles hors des espaces réservés à la communication.
Dans les bureaux individuels ou les bureaux partagés par deux ou trois employés, le respect de la sphère privée est assuré par le concept spatial lui-même. Les conversations, y compris téléphoniques, ne sont comprises que par le voisin direct. Le confort acoustique dans ce type de bureaux dépend de la durée de réverbération, de l’indice d’affaiblissement acoustique des cloisons et des portes, ainsi que des bruits ambiants des activités et équipements.
Dans les bureaux ouverts, le nombre de personnes qui travaillent dans un même espace est souvent supérieur à 10. Les bruits engendrés par les conversations, les appels téléphoniques et autres activités sont inévitables. Un confort acoustique élevé au poste de travail nécessite, en plus bruit ambiant maîtrisé, d’une certaine confidentialité des conversations et des échanges téléphoniques. Une telle discrétion est également synonyme de meilleure concentration au travail car les bruits à contenu informatif détournent plus facilement l’attention. A niveau de bruit égal voire légèrement supérieur, il devient nettement plus facile de se concentrer si les syllabes ne sont plus intelligibles.

Le confort sonore comme condition de la motivation et de la performance

L’état psychique et les capacités cognitives sont susceptibles d’être affectés dès que le niveau sonore atteint 30 dB(A). La gêne dépend non seulement du niveau de bruit, mais aussi de facteurs tels que le rythme (sonnerie de téléphone), le contenu informatif (parole) et la tonalité (graves ou aigus).  En particulier, retenir du texte, des chiffres ou des lettres est rendu très difficile par la parole ou la musique car ces bruits accèdent au système cognitif. [Source : VDI 2569:2019]
Dans les bureaux ouverts, le confort sonore est généralement perçu comme élevé lorsqu'un bruit de fond constant, pas trop fort, masque les autres bruits et que les conversations ne sont plus compréhensibles à faible distance de la personne qui parle.

Recommandations pour l’optimisation acoustique des bureaux ouverts

L’optimisation acoustique des bureaux ouverts est un exercice complexe, y compris pour les acousticiens expérimentés. Elle n’est possible que si le concept architectural a intégré la dimension acoustique et ses exigences. Le présent paragraphe préconise des actions permettant de créer les conditions de base indispensables à une bonne acoustique.

• Répartition des espaces: De nombreux problèmes acoustiques peuvent être évités dès la conception du projet grâce à une distribution judicieuse des espaces. Les zones de services et les circulations, où le niveau de bruits émis est plus élevé, devraient être séparés des espaces de travail. Ceci concerne par exemple les dégagements très fréquentés, les toilettes ou les coins imprimantes ou photocopieurs. Dans l’idéal, les espaces d’accueil et les espaces réservés aux pauses ne devraient pas être prévus à proximité immédiate des espaces de travail. Regrouper de manière ciblée les zones à faible niveau sonore permet d’éviter les gênes sonores.
• Écrans et groupes de travail: Dans les espaces ouverts, on recommande également d’utiliser des écrans et de délimiter des espaces de travail en regroupant par exemple quatre à six postes. Il convient de veiller à ce que le regroupement facilite la communication entre les employés devant communiquer entre eux. Ces écrans devraient avoir au moins 2 m de haut, l’idéal étant qu’ils fassent toute la hauteur du local, jusqu’au plafond. Leur disposition doit permettre de limiter les transmissions directes vers les groupes de travail voisins. Idéalement, leur constitution même doit contribuer à empêcher la transmission du bruit, comme une cloison. Ils peuvent, au besoin, être revêtus d'un absorbant acoustique. Très utilisés, mais moins efficaces, les séparateurs légers sont simplement constitués d’un matériau absorbant. Il faut s’assurer que ces éléments soient pris en compte dans la conception acoustique du local afin de ne pas réduire trop fortement la durée de réverbération.
• Correction acoustique: La correction acoustique d’un bureau ouvert ne peut pas être prédéfinie de manière arbitraire, mais  doit être étudiée et définie individuellement en fonction du concept d’aménagement prévu. Cela s’explique notamment par le fait qu’une durée de réverbération réduite entraîne généralement une meilleure intelligibilité de la parole. Or, dans les bureaux ouverts, on souhaite limiter au maximum la compréhension des conversations aux postes de travail voisins. Néanmoins, il est généralement pertinent de réduire la durée de réverbération et d’interrompre les chemins de réflexion précoces vers les postes de travail voisins par la mise en place de matériaux absorbants. Il est souvent intéressant, pour cela, d’installer ces matériaux en plafond et de manière générale, de les placer au plus près des sources de bruit ou des personnes qui parlent afin d’absorber les sons le plus rapidement possible et d’éviter ainsi leur propagation. Lorsque des mesures de correction acoustique sont conséquentes, il est nécessaire de  vérifier que la durée de réverbération obtenue au final n’est pas trop faible.

L’illustration suivante  montre un exemple avec des séparateurs absorbants entre les postes de travail et des éléments absorbants en plafond. Des écrans hauts, pleins, séparent optiquement et acoustiquement les rangées de bureaux.
Les séparateurs absorbants sur les bureaux peuvent par exemple être constitués de feutre durable.

Grandeurs acoustiques caractéristiques des bureaux ouverts

La norme VDI 2569:2019 propose de retenir les paramètres suivants pour caractériser la qualité acoustique interne dans les bureaux ouverts :

• durée de réverbération T [s]
• niveau de pression acoustique des bruits d’équipement L_NA,Bau [dB]
• niveau de pression acoustique pondéré A de la parole à une distance de 4 m  L_P,A,S,4m [dB] 
• taux de décroissance spatiale de la parole D_2,s [dB]
• distance de distraction r_D [m] et indice de transmission de la parole STI [-]

REMARQUE : L’optimisation des différentes grandeurs caractéristiques doit toujours intégrer deux autres aspects : le caractère agréable de l’environnement sonore tel qu’il est perçu et la capacité de concentration. Or, comme le montrent les études récentes, les grandeurs acoustiques n’expriment que de manière limitée le ressenti des occupants. Il est par conséquent très vivement recommandé de recourir à un acousticien lors de l’optimisation acoustique de bureaux ouverts.

Dans les grands bureaux ouverts, la durée de réverbération est un paramètre important. Elle doit être adaptée au concept d’aménagement retenu. Sous toute réserve, une durée de réverbération faible est considérée comme positive par les normes telles que la VDI:2569:2019. Les absorbants acoustiques, placés aux endroits appropriés, interrompent les réflexions vers les postes de travail voisins. La durée de réverbération ne devrait toutefois pas être abaissée en dessous de T = 0,40s : trop faible, la durée de réverbération accroît généralement l’intelligibilité de la parole - on comprend mieux le contenu des conversations téléphoniques ou des conversations entre collègues - et la gêne perçue est plus forte. Par ailleurs, une durée de réverbération réduite se traduit généralement par une réduction du niveau sonore, une tendance a priori positive mais avec une contrepartie : la parole est moins bien masquée par le bruit de fond. Pour un meilleur confort, il faut limiter le niveau de pression acoustique des bruits d’équipement - bruits du chauffage, de la ventilation, des installations sanitaires etc. - qui constituent de potentielles sources de gêne. Mais il ne faut pas oublier que le bruit de fond qui règne dans les bureaux ouverts a aussi un effet tout à fait positif dans la mesure où il contribue à masquer les conversations. Admettre des bruits réguliers comme ceux, par exemple, des installations de ventilation, peut par conséquent s’avérer pertinent.

Pour caractériser la propagation du son dans un bureau ouvert, on utilise principalement trois grandeurs : le taux de décroissance spatiale de la parole D_2,S, le niveau de pression acoustique L_P,A,S,4m et la distance de distraction r_D [m].

Le taux de décroissance spatiale de la parole D2,S représente le taux de décroissance du niveau de pression acoustique de la parole lorsque la distance double. Le niveau de pression acoustique pondéré A L_P,A,S,4m [dB] représente le niveau sonore mesuré à une distance de 4 m d’une personne s’exprimant à voix normale. La distance de distraction r_D [m], mesurée à partir d’une personne parlant avec une intensité de voix normale, représente la distance où l’indice STI devient inférieur à 0,50 et l’intelligibilité des syllabes devient moins bonne. Dans la pratique, cette grandeur est rarement utilisée, du fait  qu'elle dépend notammentde manière indirecte des autres paramètres énumérés ci-dessus, puisque l’indice de transmission de la parole (STI) dépend du bruit de fond, de la durée de réverbération, de la géométrie du local ainsi que de la disposition des matériaux absorbants.

Correction acoustique des salles de réunion et salles d'enseignement

Les salles de réunion doivent permettre les échanges oraux entre un grand nombre de personnes, d'où l’importance majeure d’une correction acoustique adaptée. Il en est de même des salles de séminaires et d’enseignement.
Pour que la parole soit parfaitement intelligible, la durée de réverbération doit être réduite autant que possible. Les équipements mobiliers étant souvent réduits au strict minimum dans ce type de locaux, cette exigence nécessite en règle générale la mise en place d’absorbants acoustiques. 

Lorsqu’il s’agit de petites salles de réunion, ceux-ci doivent être répartis de la manière la plus homogène possible, en veillant à habiller systématiquement une partie des murs parallèles afin d’éviter les échos flottants (voir le paragraphe sur les échos flottants).Dans les salles de réunion plus grandes, il est pertinent de soutenir l’écoute sur des distances plus importantes par des réflexions ciblées. Ceci peut par exemple être réalisé en concevant au moins une partie du plafond au centre de la pièce comme réfléchissante : la réflexion renforce la transmission directe des sons et l’énergie acoustique qui parvient à l’auditeur se trouve augmentée. Ceci est notamment recommandé dans les salles de classe et les salles de séminaire de grandes dimensions afin d'assurer une bonne intelligibilité y compris à distance. Dans ce cas, les isolants acoustiques ne devraient pas être installés directement près de l’orateur mais plutôt sur le mur du fond de manière à diminuer l’énergie acoustique qui est renvoyée vers lui.

Correction acoustique  des restaurants et des locaux équipés d’installations de sonorisation

Dans une conversation, le locuteur adapte intuitivement l’intensité et le ton de sa voix en fonction du bruit ambiant. Lorsque celui-ci augmente, il augmente l’intensité de sa voix en conséquence et parle avec une voix plus aigüe, les hautes fréquences ayant tendance à mieux s’imposer face au bruit. Ce comportement est appelé « Effet Lombard ». 
Si le nombre de personnes dans un restaurant ou tout autre lieu fermé est élevé, le niveau sonore monte donc spontanément. Ayant alors du mal à se comprendre, les uns et les autres élèvent encore plus la voix. Le niveau sonore grimpe encore jusqu’à ce que, à la fin, on ne puisse plus s’entretenir qu’en criant. Ce cercle vicieux doit être brisé par une correction acoustique adaptée. Chaque local a pour ainsi dire un « potentiel acoustique » qui peut être accru par l’utilisation d’absorbants acoustiques.
La musique diffusée par une installation de sonorisation couvre une plage de fréquences plus étendue que la voix humaine, pouvant couvrir les basses fréquences en-deçà de 250 Hz suivant le type d’installation. Il est alors particulièrement important d’utiliser des matériaux absorbants à large spectre de manière à contrôler la durée de réverbération dans les basses fréquences également. Par ailleurs, il est recommandé de prévoir  une cavité profonde  à l’arrière du matériau assurant uneabsorption acoustique accrue en basses fréquences (plafond suspendu absorbant, par exemple).