Introduction

Dans la mesure du bruit, l’acoustique environnementale, les essais industriels et l’analyse acoustique, le niveau de pression acoustique (Sound Pressure Level, SPL) constitue l’une des grandeurs fondamentales. Les valeurs en dB affichées par un sonomètre sont également généralement liées à la mesure de la pression acoustique.

Lorsqu’un son se propage dans l’air, il produit de faibles variations de pression. Ces variations constituent la pression acoustique. La plage de pressions perceptibles par l’oreille humaine étant extrêmement étendue, une expression directe uniquement en pascals (Pa) serait peu pratique. L’acoustique utilise donc une échelle logarithmique permettant d’exprimer la pression acoustique sous forme de niveau en décibels (dB).

Comprendre le SPL est essentiel pour interpréter correctement les mesures réalisées avec un sonomètre, les pondérations A et C, les pondérations temporelles FAST/SLOW et les mesures de bruit environnemental.

Points essentiels

● SPL signifie Sound Pressure Level, ou niveau de pression acoustique, généralement exprimé en dB ;
● Le SPL représente la pression acoustique mesurée par rapport à une pression acoustique de référence définie ;
● Pour les sons aériens, la pression acoustique de référence est généralement de 20 µPa ;
● L’échelle des décibels est logarithmique et ne doit pas être interprétée comme une échelle linéaire ;
● Deux sources sonores identiques et non corrélées produisent généralement une augmentation d’environ 3 dB ;
● Les pondérations fréquentielle et temporelle, la distance, les réflexions acoustiques et les performances de l’instrument influencent les résultats.

Qu’est-ce que la pression acoustique ?

La pression acoustique est la grandeur physique à la base du niveau de pression acoustique. Lorsqu’une onde sonore se propage dans l’air, elle provoque de faibles variations de pression autour de la pression atmosphérique ambiante. Ces variations dues au son constituent la pression acoustique.

La pression acoustique s’exprime en pascals (Pa). Dans les mesures acoustiques, on utilise généralement la valeur efficace (RMS) de la pression acoustique plutôt qu’une valeur de pression instantanée maximale.

La plage de pression acoustique perceptible par l’être humain est extrêmement étendue. Entre un son proche du seuil d’audition et un son très intense susceptible d’endommager l’audition, la pression acoustique peut varier de plusieurs millions de fois.

Une échelle logarithmique est donc utilisée afin de convertir la pression acoustique en niveau de pression acoustique et de faciliter la comparaison des valeurs.

Qu’est-ce que le niveau de pression acoustique (SPL) ?

Le niveau de pression acoustique est une grandeur logarithmique comparant la valeur efficace de la pression acoustique mesurée à une pression acoustique de référence définie.

La formule couramment utilisée est :

Lp = 20 log₁₀ (p / p₀)

où :

● Lp = niveau de pression acoustique en dB ;
● p = pression acoustique efficace mesurée en Pa ;
● p₀ = pression acoustique de référence ;
● log₁₀ = logarithme décimal.

Pour les mesures acoustiques dans l’air, la pression de référence généralement utilisée est :

p₀ = 20 µPa = 0,00002 Pa

Une pression de 20 µPa correspond approximativement, dans des conditions définies, au seuil d’audition humain autour de 1 kHz. Cette valeur est donc utilisée comme référence pour les sons aériens.

Lorsque la pression acoustique mesurée est égale à 20 µPa :

SPL = 0 dB

Un niveau de 0 dB SPL ne signifie donc pas une absence totale de son. Il indique que la pression acoustique mesurée est égale à la pression de référence.

Pourquoi le SPL est-il exprimé en dB ?

L’oreille humaine peut percevoir une plage extrêmement étendue de pressions acoustiques. Une représentation exclusivement en Pa produirait des valeurs très difficiles à comparer.

Par exemple :

● 20 µPa correspondent à environ 0 dB SPL ;
● 0,02 Pa correspond à environ 60 dB SPL ;
● 2 Pa correspondent à environ 100 dB SPL ;
● 20 Pa correspondent à environ 120 dB SPL.

L’utilisation des décibels permet de ramener cette plage très étendue à des valeurs plus faciles à exprimer et à comparer.

Le décibel constitue donc une représentation logarithmique. Pour le SPL, il représente le rapport logarithmique entre la pression acoustique mesurée et la pression acoustique de référence.

Quelle est la relation entre la pression acoustique et les dB ?

Le SPL étant calculé sur une échelle logarithmique, la relation entre la pression acoustique et les décibels n’est pas linéaire.

Pour l’amplitude de pression acoustique :

● Une multiplication par environ 1,414 correspond à une augmentation d’environ 3 dB ;
● Un doublement correspond à une augmentation d’environ 6 dB ;
● Une multiplication par 10 correspond à +20 dB ;
● Une multiplication par 100 correspond à +40 dB.

Il convient toutefois de distinguer le doublement de l’amplitude de pression acoustique de l’addition de deux sources sonores identiques.

Si l’amplitude de la pression acoustique double, le niveau augmente d’environ 6 dB. En revanche, lorsque deux sources de même niveau et non corrélées fonctionnent simultanément, leurs énergies acoustiques moyennes s’additionnent et le niveau total augmente généralement d’environ 3 dB seulement.

Les valeurs en dB provenant de plusieurs sources de bruit ne peuvent donc pas être additionnées arithmétiquement.

Quels sont les niveaux de pression acoustique courants ?

Les valeurs réelles dépendent notamment de la distance de mesure, de l’environnement acoustique et du bruit de fond. Les valeurs suivantes sont uniquement indicatives.

Ces valeurs ne constituent ni des limites réglementaires de bruit ni des seuils d’exposition professionnelle. Toute évaluation de conformité doit être réalisée conformément aux réglementations, normes et méthodes de mesure applicables.

Quel est le lien entre le SPL et un sonomètre ?

Un sonomètre mesure les variations de pression provoquées par le son et traite le signal obtenu afin d’afficher un niveau en décibels.

Le principe général peut être résumé ainsi :

Son → Microphone → Signal électrique → Traitement du signal → Pondération fréquentielle/temporelle → Valeur en dB

Le microphone convertit les variations de pression de l’air en signal électrique. L’instrument amplifie, filtre, traite et pondère ensuite ce signal avant de calculer le niveau affiché.

Selon le réglage du sonomètre, différentes indications peuvent apparaître :

● dB SPL : niveau de pression acoustique ;
● dB(A) : niveau avec pondération fréquentielle A ;
● dB(C) : niveau avec pondération fréquentielle C ;
● FAST : pondération temporelle rapide ;
● SLOW : pondération temporelle lente.

Une valeur telle que « 65 dB » ne suffit donc pas à caractériser complètement une mesure professionnelle. La pondération fréquentielle, la pondération temporelle, la position de mesure et les autres conditions d’essai doivent également être précisées.

Quelle est la différence entre SPL, dB et dB(A) ?

Ces notions sont liées mais ne sont pas équivalentes.

SPL désigne le niveau de pression acoustique, c’est-à-dire la grandeur acoustique considérée.

dB signifie décibel. Il s’agit d’une unité logarithmique utilisée pour exprimer le SPL ainsi que de nombreux autres rapports. Le décibel n’étant pas réservé à l’acoustique, il convient de préciser la grandeur mesurée et la référence utilisée dans les applications techniques.

dB(A) indique qu’une pondération fréquentielle A a été appliquée. Celle-ci modifie la contribution des différentes fréquences selon une courbe normalisée et est largement utilisée dans les mesures liées au bruit environnemental et à la perception auditive humaine.

Ainsi, SPL désigne la grandeur acoustique, dB son unité logarithmique et dB(A) précise en plus l’application d’une pondération A.

Pourquoi le SPL d’une même source peut-il varier ?

Le niveau de pression acoustique n’est pas une valeur fixe propre à une source sonore. Un même équipement peut produire des résultats différents selon les conditions de mesure.

● Distance de mesure : dans un champ approximativement libre, le SPL diminue généralement lorsque la distance à une source ponctuelle augmente. Dans des conditions idéales, doubler la distance entraîne une diminution d’environ 6 dB.
● Direction de mesure : certaines sources présentent une directivité importante et produisent des niveaux différents selon la direction.
● Réflexions : murs, sols, plafonds, machines et autres surfaces importantes peuvent réfléchir les ondes sonores et modifier le champ acoustique.
● Bruit de fond : lorsque le niveau de la source est proche du bruit ambiant, le sonomètre mesure le champ sonore total.
● Pondération fréquentielle : les pondérations A, C et autres répondent différemment selon les fréquences.
● Pondération temporelle : FAST et SLOW réagissent à des vitesses différentes aux variations du niveau sonore.
● Performances de l’instrument : réponse en fréquence du microphone, plage dynamique, plage de linéarité, classe de l’instrument et état d’étalonnage peuvent influencer le résultat.

Pour comparer plusieurs mesures, il convient donc de maintenir autant que possible les mêmes positions, distances, réglages et conditions acoustiques.

Quelles précautions prendre lors d’une mesure SPL ?

Des conditions de mesure cohérentes sont indispensables pour obtenir des résultats fiables et reproductibles.

● Choisir une pondération fréquentielle adaptée à l’objectif, par exemple A ou C ;
● Sélectionner FAST ou SLOW selon les caractéristiques temporelles du bruit ;
● Respecter la position, la hauteur, l’orientation du microphone et sa distance par rapport à la source ;
● Limiter les effets d’écran et les réflexions indésirables provoqués par l’opérateur, les murs ou les objets volumineux ;
● Vérifier la plage de mesure, l’état du microphone et la batterie avant la mesure ;
● Pour les mesures exigeant une précision élevée, effectuer si nécessaire une vérification avant et après mesure à l’aide d’un calibreur acoustique ;
● Enregistrer la distance, les conditions ambiantes, les pondérations fréquentielle et temporelle ainsi que l’heure de mesure ;
● Pour les contrôles réglementaires, professionnels ou officiels, respecter la classe d’instrument et la méthode de mesure exigées par les référentiels applicables.

FAQ

Quelle est l’unité du SPL ?
Le niveau de pression acoustique est généralement exprimé en décibels (dB). Pour les sons aériens, la pression de référence est généralement de 20 µPa.

0 dB SPL signifie-t-il une absence totale de son ?
Non. 0 dB SPL signifie que la pression acoustique mesurée est égale à la pression de référence de 20 µPa.

De combien augmente le SPL lorsque la pression acoustique double ?
Lorsque l’amplitude de pression acoustique double, le niveau augmente d’environ 6 dB.

Deux sources sonores identiques doublent-elles le niveau en dB ?
Non. Deux sources de même niveau et non corrélées produisent généralement une augmentation totale d’environ 3 dB. Deux sources indépendantes de 70 dB donnent ainsi environ 73 dB et non 140 dB.

SPL et dB(A) sont-ils identiques ?
Non. SPL désigne le niveau de pression acoustique, tandis que dB(A) indique explicitement l’application d’une pondération fréquentielle A.

Pourquoi le SPL varie-t-il avec la distance ?
La pression acoustique diminue généralement à mesure que le son s’éloigne de sa source. Dans un champ approximativement libre, doubler la distance par rapport à une source ponctuelle entraîne généralement une diminution d’environ 6 dB. Les réflexions, la directivité et l’environnement peuvent modifier cette relation.

Conclusion

Le niveau de pression acoustique (SPL) est l’une des grandeurs fondamentales de la mesure acoustique. Il exprime la pression acoustique mesurée par rapport à une pression de référence définie et est généralement indiqué en décibels. Pour les sons aériens, la référence utilisée est généralement de 20 µPa.

La nature logarithmique de l’échelle est essentielle pour interpréter correctement les résultats : doubler l’amplitude de la pression acoustique entraîne une augmentation d’environ 6 dB, tandis que deux sources identiques et non corrélées produisent généralement une augmentation totale d’environ 3 dB.

En pratique, le SPL dépend également de la distance, de l’environnement acoustique, des pondérations fréquentielle et temporelle et des performances de l’instrument. Une mesure professionnelle doit donc documenter non seulement la valeur en dB, mais également la position de mesure, les réglages de l’instrument et les conditions d’essai.