Unité logarithmique mesurant le niveau de pression acoustique

Le dB SPL (Niveau de Pression Acoustique) mesure la pression acoustique par rapport à 20 µPa, le seuil de l'audition humaine. L'échelle logarithmique signifie que +10 dB = une augmentation de pression de 10×, +20 dB = une augmentation de pression de 100×, mais seulement le double de la sonie perçue en raison de la non-linéarité de l'ouïe humaine.

Exemple : Une conversation à 60 dB a une pression 1000× supérieure au seuil d'audition à 0 dB, mais ne semble que 16× plus forte subjectivement.

Force physique par unité de surface exercée par les ondes sonores

La pression acoustique est la variation instantanée de pression causée par une onde sonore, mesurée en pascals (Pa). Elle varie de 20 µPa (à peine audible) à 200 Pa (douloureusement fort). La pression RMS (efficace) est généralement rapportée pour les sons continus.

Exemple : La parole normale crée 0,02 Pa (63 dB). Un concert de rock atteint 2 Pa (100 dB) – une pression 100× plus élevée mais seulement 6× plus forte perceptivement.

Puissance acoustique par unité de surface

L'intensité sonore mesure le flux d'énergie acoustique à travers une surface, en watts par mètre carré. Elle est liée à la pression² et est fondamentale pour le calcul de la puissance acoustique. Le seuil d'audition est de 10⁻¹² W/m², tandis qu'un moteur à réaction produit 1 W/m² à courte distance.

Exemple : Un chuchotement a une intensité de 10⁻¹⁰ W/m² (20 dB). Le seuil de la douleur est de 1 W/m² (120 dB) – un billion de fois plus intense.

Invention du Phonographe

Thomas Edison invente le phonographe, permettant les premiers enregistrements et lectures de son, suscitant un intérêt pour la quantification des niveaux audio.

Introduction du Décibel

Les laboratoires Bell Telephone introduisent le décibel pour mesurer la perte de transmission dans les câbles téléphoniques. Nommé d'après Alexander Graham Bell, il devient rapidement la norme pour la mesure audio.

Courbes de Fletcher-Munson

Harvey Fletcher et Wilden A. Munson publient des courbes d'égale sonie montrant la sensibilité auditive en fonction de la fréquence, posant les bases de la pondération A et de l'échelle des phones.

Sonomètre

Le premier sonomètre commercial est développé, standardisant la mesure du bruit pour les applications industrielles et environnementales.

Standardisation de l'Échelle des Sones

Stanley Smith Stevens formalise l'échelle des sones (ISO 532), fournissant une mesure linéaire de la sonie perçue où doubler les sones = doubler la sonie perçue.

Normes de l'OSHA

L'Administration de la sécurité et de la santé au travail des États-Unis (OSHA) établit des limites d'exposition au bruit (85-90 dB TWA), rendant la mesure du son essentielle pour la sécurité sur le lieu de travail.

Révision de l'ISO 226

Mise à jour des courbes d'égale sonie basées sur la recherche moderne, affinant les mesures en phones et la précision de la pondération A sur toutes les fréquences.

Normes Audio Numériques

Les LUFS (Loudness Units relative to Full Scale) sont standardisés pour la diffusion et le streaming, remplaçant les mesures basées uniquement sur les pics par une mesure de la sonie basée sur la perception.

• **+3 dB = doublement de la puissance** (à peine perceptible pour la plupart des gens)
• **+6 dB = doublement de la pression** (loi en carré inverse, division de la distance par deux)
• **+10 dB ≈ 2× plus fort** (la sonie perçue double)
• **+20 dB = 10× la pression** (deux décades sur une échelle logarithmique)
• **60 dB SPL ≈ conversation normale** (à 1 mètre de distance)
• **85 dB = limite de 8 heures de l'OSHA** (seuil de protection auditive)
• **120 dB = seuil de la douleur** (inconfort immédiat)

• **Sources égales :** 80 dB + 80 dB = 83 dB (pas 160 !)
• **Écart de 10 dB :** 90 dB + 80 dB ≈ 90,4 dB (la source la plus silencieuse n'a presque pas d'importance)
• **Écart de 20 dB :** 90 dB + 70 dB ≈ 90,04 dB (contribution négligeable)
• **Doublement des sources :** N sources égales = original + 10×log₁₀(N) dB
• **10 sources égales de 80 dB = 90 dB au total** (pas 800 dB !)

• **0 dB SPL** = 20 µPa = seuil d'audition
• **20 dB** = chuchotement, bibliothèque silencieuse
• **60 dB** = conversation normale, bureau
• **85 dB** = trafic intense, risque auditif
• **100 dB** = boîte de nuit, tronçonneuse
• **120 dB** = concert de rock, tonnerre
• **140 dB** = coup de feu, moteur à réaction à proximité
• **194 dB** = maximum théorique dans l'atmosphère

• **N'ajoutez jamais les dB arithmétiquement** — utilisez les formules d'addition logarithmique
• **dBA ≠ dB SPL** — La pondération A réduit les basses, aucune conversion directe n'est possible
• **Doubler la distance** ≠ diviser le niveau par deux (c'est -6 dB, pas -50%)
• **3 dB à peine perceptible,** pas 3× plus fort — la perception est logarithmique
• **0 dB ≠ silence** — c'est le point de référence (20 µPa), peut être négatif
• **phone ≠ dB** sauf à 1 kHz — sonie égale dépendant de la fréquence

Trois raisons rendent la mesure logarithmique essentielle :

• Perception humaine : Les oreilles réagissent de manière logarithmique – doubler la pression sonne comme +6 dB, pas 2×
• Compression de la plage : 0-140 dB contre 20 µPa - 200 Pa (impraticable pour un usage quotidien)
• La multiplication devient une addition : La combinaison de sources sonores utilise une simple addition
• Mise à l'échelle naturelle : Les facteurs de 10 deviennent des pas égaux (20 dB, 30 dB, 40 dB...)

L'échelle logarithmique est contre-intuitive. Évitez ces erreurs :

• 60 dB + 60 dB = 63 dB (pas 120 dB !) – addition logarithmique
• 90 dB - 80 dB ≠ 10 dB de différence – soustrayez les valeurs, puis prenez l'antilogarithme
• Doubler la distance réduit le niveau de 6 dB (pas de 50%)
• Diviser la puissance par deux = -3 dB (pas -50%)
• Une augmentation de 3 dB = 2× la puissance (à peine perceptible), 10 dB = 2× la sonie (clairement audible)

Équations de base pour les calculs de niveau sonore :

• Pression : dB SPL = 20 × log₁₀(P / 20µPa)
• Intensité : dB IL = 10 × log₁₀(I / 10⁻¹²W/m²)
• Puissance : dB SWL = 10 × log₁₀(W / 10⁻¹²W)
• Combinaison de sources égales : L_total = L + 10×log₁₀(n), où n = nombre de sources
• Loi de la distance : L₂ = L₁ - 20×log₁₀(r₂/r₁) pour les sources ponctuelles

Vous ne pouvez pas additionner les décibels arithmétiquement. Utilisez l'addition logarithmique :

• Deux sources égales : L_total = L_single + 3 dB (ex. : 80 dB + 80 dB = 83 dB)
• Dix sources égales : L_total = L_single + 10 dB
• Niveaux différents : Convertir en linéaire, additionner, puis reconvertir (complexe)
• Règle empirique : L'ajout de sources distantes de 10 dB ou plus n'augmente que très peu le total (<0,5 dB)
• Exemple : machine de 90 dB + bruit de fond de 70 dB = 90,04 dB (à peine perceptible)

Unité de niveau de sonie référencée à 1 kHz

Les valeurs en phones suivent les courbes d'égale sonie (ISO 226:2003). Un son à N phones a la même sonie perçue que N dB SPL à 1 kHz. À 1 kHz, phone = dB SPL exactement. À d'autres fréquences, ils diffèrent considérablement en raison de la sensibilité de l'oreille.

• Référence à 1 kHz : 60 phones = 60 dB SPL à 1 kHz (par définition)
• 100 Hz : 60 phones ≈ 70 dB SPL (+10 dB nécessaires pour une sonie égale)
• 50 Hz : 60 phones ≈ 80 dB SPL (+20 dB nécessaires – les basses semblent plus silencieuses)
• 4 kHz : 60 phones ≈ 55 dB SPL (-5 dB – pic de sensibilité de l'oreille)
• Application : Égalisation audio, calibrage d'appareils auditifs, évaluation de la qualité sonore
• Limitation : Dépend de la fréquence ; nécessite des sons purs ou une analyse spectrale

Unité linéaire de sonie subjective

Les sones quantifient la sonie perçue de manière linéaire : 2 sones sonnent deux fois plus fort que 1 sone. Défini par la loi de puissance de Stevens, 1 sone = 40 phones. Doubler les sones = +10 phones = +10 dB à 1 kHz.

• 1 sone = 40 phones = 40 dB SPL à 1 kHz (définition)
• Doublement : 2 sones = 50 phones, 4 sones = 60 phones, 8 sones = 70 phones
• Loi de Stevens : Sonie perçue ∝ (intensité)^0,3 pour les sons de niveau moyen
• Monde réel : Conversation (1 sone), aspirateur (4 sones), tronçonneuse (64 sones)
• Application : Évaluations du bruit des produits, comparaisons d'appareils, évaluation subjective
• Avantage : Intuitif – 4 sones sonnent littéralement 4× plus fort que 1 sone

L'audio professionnel utilise largement les dB pour les niveaux de signal, le mixage et le mastering :

• 0 dBFS (Pleine Échelle) : Niveau numérique maximum avant l'écrêtage (clipping)
• Mixage : Viser -6 à -3 dBFS de crête, -12 à -9 dBFS RMS pour la marge de manœuvre (headroom)
• Mastering : -14 LUFS (unités de sonie) pour le streaming, -9 LUFS pour la radio
• Rapport signal/bruit : >90 dB pour l'équipement professionnel, >100 dB pour les audiophiles
• Plage dynamique : Musique classique 60+ dB, musique pop 6-12 dB (guerre du volume)
• Acoustique des pièces : Temps de réverbération RT60, points d'atténuation de -3 dB vs -6 dB

Les limites d'exposition au bruit sur le lieu de travail préviennent la perte d'audition :

• OSHA : 85 dB = niveau d'action sur 8 heures TWA (moyenne pondérée dans le temps)
• 90 dB : 8 heures d'exposition maximale sans protection
• 95 dB : 4 heures max, 100 dB : 2 heures, 105 dB : 1 heure (règle de la moitié)
• 115 dB : 15 minutes max sans protection
• 140 dB : Danger immédiat – protection auditive obligatoire
• Dosimétrie : Suivi de l'exposition cumulative à l'aide de dosimètres de bruit

Les réglementations environnementales protègent la santé publique et la qualité de vie :

• Directives de l'OMS : <55 dB le jour, <40 dB la nuit à l'extérieur
• EPA : Ldn (moyenne jour-nuit) <70 dB pour prévenir la perte d'audition
• Aéronefs : La FAA exige des courbes de bruit pour les aéroports (limite de 65 dB DNL)
• Construction : Les limites locales sont généralement de 80 à 90 dB à la limite de la propriété
• Trafic : Les barrières acoustiques des autoroutes visent une réduction de 10 à 15 dB
• Mesure : La pondération dBA se rapproche de la réponse humaine à la gêne

La conception acoustique nécessite un contrôle précis du niveau sonore :

• Intelligibilité de la parole : Viser 65-70 dB à l'auditeur, <35 dB de bruit de fond
• Salles de concert : 80-95 dB de crête, temps de réverbération de 2-2,5 s
• Studios d'enregistrement : NC 15-20 (courbes de critère de bruit), <25 dB ambiant
• Salles de classe : <35 dB de bruit de fond, rapport parole/bruit de 15+ dB
• Indice STC : Indice de Transmission du Son (performance d'isolation des murs)
• NRC : Coefficient de Réduction du Bruit pour les matériaux absorbants

• Utilisez des sonomètres calibrés de Classe 1 ou de Classe 2 (IEC 61672)
• Calibrez avant chaque session avec un calibreur acoustique (94 ou 114 dB)
• Positionnez le microphone à l'écart des surfaces réfléchissantes (hauteur typique de 1,2-1,5 m)
• Utilisez une réponse lente (1s) pour les sons stables, rapide (125ms) pour les sons fluctuants
• Appliquez une bonnette anti-vent à l'extérieur (le bruit du vent commence à 12 mph / 5 m/s)
• Enregistrez pendant plus de 15 minutes pour capturer les variations temporelles

• Pondération A (dBA) : Usage général, bruit environnemental, professionnel
• Pondération C (dBC) : Mesures de crête, évaluation des basses fréquences
• Pondération Z (dBZ) : Réponse plate pour une analyse spectrale complète
• Ne convertissez jamais dBA ↔ dBC – dépend du contenu fréquentiel
• La pondération A se rapproche de la courbe de 40 phones (sonie modérée)
• Utilisez l'analyse par bande d'octave pour des informations détaillées sur les fréquences

• Spécifiez toujours : dB SPL, dBA, dBC, dBZ (jamais seulement 'dB')
• Indiquez la pondération temporelle : Rapide, Lente, Impulsion
• Incluez la distance, la hauteur de mesure et l'orientation
• Notez les niveaux de bruit de fond séparément
• Indiquez le Leq (niveau continu équivalent) pour les sons variables
• Incluez l'incertitude de mesure (généralement ±1-2 dB)

• 85 dB : Envisagez une protection pour une exposition prolongée (>8 heures)
• 90 dB : Protection obligatoire après 8 heures (OSHA)
• 100 dB : Utilisez une protection après 2 heures
• 110 dB : Protégez-vous après 30 minutes, double protection au-dessus de 115 dB
• Bouchons d'oreilles : réduction de 15-30 dB, casques anti-bruit : 20-35 dB
• Ne dépassez jamais 140 dB même avec une protection – risque de traumatisme physique

Les baleines bleues produisent des appels jusqu'à 188 dB SPL sous l'eau – le son biologique le plus fort sur Terre. Ces appels à basse fréquence (15-20 Hz) peuvent parcourir des centaines de kilomètres à travers l'océan, permettant aux baleines de communiquer sur de vastes distances.

La pièce la plus silencieuse du monde (Microsoft, Redmond) mesure -20,6 dB SPL – plus silencieuse que le seuil d'audition. Les gens peuvent entendre leur propre rythme cardiaque, leur circulation sanguine et même les gargouillis de leur estomac. Personne n'est resté plus de 45 minutes en raison de la désorientation.

Le son le plus fort de l'histoire enregistrée : 310 dB SPL à la source, entendu à 3 000 miles de distance. L'onde de pression a fait 4 fois le tour de la Terre. Les marins à 40 miles de là ont eu les tympans perforés. Une telle intensité ne peut exister dans une atmosphère normale – elle crée des ondes de choc.

194 dB SPL est le maximum théorique dans l'atmosphère terrestre au niveau de la mer – au-delà, vous créez une onde de choc (explosion), pas une onde sonore. À 194 dB, la raréfaction équivaut au vide (0 Pa), le son devient donc discontinu.

Les chiens entendent de 67 à 45 000 Hz (contre 20 à 20 000 Hz pour les humains) et détectent les sons 4 fois plus loin. Leur sensibilité auditive atteint son apogée autour de 8 kHz – 10 dB de plus que celle des humains. C'est pourquoi les sifflets pour chiens fonctionnent : 23-54 kHz, inaudibles pour les humains.

Les salles de cinéma visent une moyenne de 85 dB SPL (Leq) avec des pics de 105 dB (spécification Dolby). C'est 20 dB plus fort que le visionnage à domicile. La réponse étendue aux basses fréquences : les subwoofers de 20 Hz permettent des explosions et des impacts réalistes – les systèmes domestiques coupent généralement à 40-50 Hz.

La pondération dBA applique une pondération dépendant de la fréquence qui atténue les basses fréquences. Un son de 100 Hz à 80 dB SPL mesure environ 70 dBA (pondération de -10 dB), tandis qu'un son de 1 kHz à 80 dB SPL mesure 80 dBA (sans pondération). Sans connaître le spectre de fréquences, la conversion est impossible. Il faudrait une analyse FFT et appliquer la courbe de pondération A inverse.

Un ajout de 3 dB correspond à un doublement de la puissance ou de l'intensité, mais seulement à une augmentation de pression de 1,4 fois. La perception humaine suit une réponse logarithmique : une augmentation de 10 dB sonne environ 2 fois plus fort. 3 dB est le plus petit changement que la plupart des gens détectent dans des conditions contrôlées ; dans des environnements réels, 5 dB ou plus sont nécessaires.

Vous ne pouvez pas additionner les décibels arithmétiquement. Pour des niveaux égaux : L_total = L + 3 dB. Pour des niveaux différents : convertissez en linéaire (10^(dB/10)), additionnez, puis reconvertissez (10×log₁₀). Exemple : 80 dB + 80 dB = 83 dB (pas 160 dB !). Règle empirique : une source de 10 dB ou plus plus silencieuse contribue pour moins de 0,5 dB au total.

dB SPL : Niveau de pression acoustique non pondéré. dBA : Pondéré A (se rapproche de l'ouïe humaine, atténue les basses). dBC : Pondéré C (presque plat, filtrage minimal). Utilisez le dBA pour le bruit général, environnemental et professionnel. Utilisez le dBC pour les mesures de crête et l'évaluation des basses fréquences. Ils mesurent le même son différemment – il n'y a pas de conversion directe.

Le son suit la loi en carré inverse : doubler la distance réduit l'intensité d'un quart (pas de moitié). En dB : chaque doublement de la distance = -6 dB. Exemple : 90 dB à 1m devient 84 dB à 2m, 78 dB à 4m, 72 dB à 8m. Cela suppose une source ponctuelle en champ libre – les pièces ont des réflexions qui compliquent cela.

Oui ! 0 dB SPL est le point de référence (20 µPa), pas le silence. Des dB négatifs signifient un son plus faible que la référence. Exemple : -10 dB SPL = 6,3 µPa. Les chambres anéchoïques mesurent jusqu'à -20 dB. Cependant, le bruit thermique (mouvement moléculaire) fixe une limite absolue autour de -23 dB à température ambiante.

Précision et calibrage. Les appareils de Classe 1 sont conformes à la norme IEC 61672 (±0,7 dB, 10 Hz-20 kHz). Les appareils bon marché ont une erreur de ±2-5 dB, une mauvaise réponse aux basses/hautes fréquences et ne sont pas calibrés. L'utilisation professionnelle nécessite un calibrage traçable, un enregistrement des données, une analyse par octave et une durabilité. La conformité légale/OSHA exige un équipement certifié.

À 1 kHz : phone = dB SPL exactement (par définition). À d'autres fréquences : ils divergent en raison de la sensibilité de l'oreille. Exemple : 60 phones nécessitent 60 dB à 1 kHz, mais 70 dB à 100 Hz (+10 dB) et 55 dB à 4 kHz (-5 dB). Le phone tient compte des courbes d'égale sonie, ce que le dB ne fait pas.