Note, Son, Bruit… quelle différence ?

Lorsqu’une source sonore vibre, elle force les couches d’air situées à sa périphérie à vibrer également. La vibration se perpétue de proche en proche et engendre un phénomène de propagation d'onde. Lorsqu’une des couches d'air vient frapper notre tympan, nous entendons un son. Celui-ci se caractérise à l’aide de plusieurs critères physiques comme l’intensité, la fréquence, le spectre, la durée.

L’intensité d’un son dépend de l’amplitude des vibrations. Plus l’amplitude des vibrations est importante, plus l’intensité du son sera élevée. On peut également parler de son fort ou faible. L’intensité est une caractéristique relative. Ainsi, si l’on compare les intensités du son 1 du son 2, on remarque que celle du son 2 est plus élevée et que donc le son 2 est plus fort que le son 1.

La hauteur perçue par notre oreille dépend directement de la fréquence du son. Cette dernière est fonction de la vitesse de vibration de la source sonore. En effet, plus la source vibre vite, plus la fréquence du son que l’on perçoit est élevée et plus le son est perçu comme aigu. Inversement, plus la source vibre lentement, plus la fréquence du son que l’on perçoit est basse. Toutes les fréquences ne sont pas audibles par l’oreille humaine. Seules celles comprises entre 20 et 20 000 Hz peuvent être perçues par celle-ci. Nous pouvons distinguer trois grandes plages de fréquences : les basses fréquences (20-500 Hz), les moyennes fréquences (500-3 000 Hz) et les hautes fréquences (3 000-20 000 Hz). L’homme peut émettre des fréquences allant de 85 à 1 100 Hz mais certains animaux peuvent produire des fréquences parfois inaudibles pour l’homme. Les chauves-souris produisent des ultrasons, dont la fréquence est supérieure à 20 000 Hz (jusqu’à 120 000 Hz !). Quant aux éléphants, il produisent des infrasons, dont la fréquence est inférieure à 20 Hz. Ces infrasons peuvent être entendus par d’autres éléphants à une dizaine de kilomètres à la ronde suivant les conditions climatiques.

Un son formé d’une seule fréquence est dit son pur. Dans la nature, il est rare d’entendre un son pur. Contrairement au son pur, un son constitué de plusieurs fréquences est appelé son complexe. Certains appareils utilisés pour des mesures acoustiques produisent des sons purs tandis que tous les instruments de musique produisent des sons complexes. Ces derniers sont constitués d'une vibration principale appelée fondamentale à laquelle se superposent d'autres vibrations, dont les fréquences sont des multiples entiers de la fréquence fondamentale. Ces vibrations annexes sont appelées harmoniques, et leurs intensités déterminent le timbre de la note.

Le timbre est la caractéristique qui permet de différencier deux sons de hauteur et d’intensité égales. En musique, il permet de différencier les instruments. Le timbre d’un son joué par un instrument dépend en particulier des harmoniques qui le constituent. Il existe plusieurs adjectifs pour qualifier le timbre d’un son. Prenons par exemple la même note de musique, ayant donc la même hauteur ainsi que la même intensité, jouée par deux instruments différents : la flûte traversière et le hautbois. Le son de la flûte traversière peut être qualifié de clair et rond alors que celui du hautbois peut être qualifié de plus perçant.

Nous avons vu que les notes des instruments de musique sont des sons complexes constitués d’une fréquence fondamentale et de plusieurs harmoniques. La majorité des sons de l'environnement sonore ne sont pas constitués de tels spectres harmoniques : il s'agit du bruit. Chez l’homme, il produit souvent une sensation désagréable. Certains bruits spécifiques sont utilisés lors des mesures acoustiques comme le bruit blanc et le bruit rose. D’autres signaux de mesures tels que le sinus glissant ou les sons modulés peuvent également être  employés.

Acoustique du Bâtiment

Les derniers signaux cités précédemment permettent de définir certaines caractéristiques des ouvrages du bâtiment. L’acoustique du bâtiment comprend l'étude de ces caractéristiques en se basant souvent sur des mesures acoustiques. Parmi les critères fréquemment étudiés figurent la réverbération et l’isolation aux bruits aériens extérieurs et intérieurs ainsi qu'aux bruits solidiens.

La réverbération est une caractéristique qui joue un rôle important dans l’intelligibilité de la parole ou la perception de la musique. La mesure faite en acoustique du bâtiment est nommée Tr pour temps de réverbération. La durée du temps de réverbération d'un local (0.5s pour une pièce d'appartement à plus de 6s pour une cathédrale !) influence directement la perception d'un message parlé dans ce local. Ainsi, lorsqu’un homme parle dans une chambre anéchoïque, nous entendons ceci, tandis que le même discours dans une chambre réverbérante donne cela.

L’isolation aux bruits aériens et aux bruits solidiens ainsi qu'aux vibrations est un élément très important lors de la réalisation d’un bâtiment ou d’une infrastructure de transport. Les exemples suivants permettent d'appréhender rapidement cette notion. La capacité d’une fenêtre (ou de tout autre élément de construction) à isoler des bruits est définie par son indice d'affaiblissement appelé R. Plus cet indice est élevé, plus la fenêtre est isolante. Prenons l’exemple d’une fenêtre munie d’un double vitrage. Si la fenêtre est ouverte sur un boulevard, on entend distinctement les automobiles passer. Au contraire, si la fenêtre est fermée, les bruits d’automobiles sont moins perceptibles. Avec une fenêtre possédant un indice d'affaiblissement supérieur, les bruits de l’extérieur seraient encore moins perceptibles. De la même manière, si vous jouez du piano dans une pièce et que la porte la séparant d'une autre pièce est restée ouverte, une personnes se trouvant dans la pièce voisine entend ceci. Par contre, si la porte est fermée et qu'elle isole peu, la personne entendra cela. Pour entendre encore moins le piano, il faudrait installer une porte ayant un indice d'affaiblissement plus important.

Si vous habitez en appartement et que vous écoutez de la musique dans votre salon, il se peut que vos voisins entendent votre musique et de plus, différemment de vous ! Cette perception différente est due aux caractéristiques isolantes des parois séparatives entre les logements. Dans le cas d'une paroi en voile béton de 18 cm d'épaisseur, si vous écoutez du rock, votre voisin entendra ceci. On remarque que les fréquences basses restent les plus perceptibles: ce sont les plus difficiles à traiter. Pour remédier à leur propagation, il faut agir à la source et isoler du sol les enceintes diffusant la musique. De cette manière, on agit sur la propagation du bruit solidien qui se fait non seulement verticalement entre deux pièces superposées, mais également latéralement entre deux locaux situés au même niveau ou diagonalement entre deux locaux superposés ou décalés voir non mitoyens. Ce phénomène est rencontré fréquemment lorsque des bruits de chocs sont générés par des pas, des chutes d'objets, des déplacements de meubles sur une surface plus ou moins dure. Pour réduire les nuisances dues aux bruits d'impact, on peut placer sur le plancher un revêtement de sol textile (moquette, tapis…), un revêtement de sol plastique, un carrelage posé sur une sous-couche résiliente. Il est également possible de créer une coupure entre l'émetteur de la nuisance et le récepteur en désolidarisant la structure (sol flottant, bâtiments sur ressorts…) cette dernière solution est souvent utilisées pour traiter les nuisances en provenance des transports terrestres.

Dans certaines circonstances, un moyen simple de protéger notre appareil auditif est le port de bouchons d’oreilles. Par exemple, lorsqu’un avion décolle, à une certaine distance, nous entendons ceci. Grâce aux bouchons d’oreilles, qui atténuent plus les hautes que les basses fréquences (comme pour le voile de béton), à la même distance, le son de l’avion est plus sourd, moins fort et on entend cela. Notre système auditif est en partie protégé.