Choix des Matériaux Absorbants

Comprendre la Correction Acoustique

L'acoustique d'une salle est un équilibre délicat. Un auditorium avec une réverbération excessive rendra les discours flous et la musique confuse. Pour corriger ce défaut, les acousticiens ajoutent des matériaux spécifiquement conçus pour absorber l'énergie sonore. L'objectif est d'atteindre un temps de réverbération (RT60) optimal pour l'usage prévu de la salle. Ce processus implique de calculer l'absorption existante, de déterminer l'absorption cible, et de choisir la bonne quantité de matériaux absorbants à ajouter.

Données de l'étude

Un auditorium existant, initialement conçu pour la musique, s'avère trop réverbérant pour accueillir des conférences. Une étude acoustique est menée pour corriger le problème.

Données de la salle et objectifs :

Volume de l'auditorium (\(V\)) : \(3000 \, \text{m}^3\)
Temps de réverbération initial mesuré à 1000 Hz (\(\text{RT60}_{\text{initial}}\)) : \(2.2 \, \text{s}\)
Temps de réverbération cible pour la parole (\(\text{RT60}_{\text{cible}}\)) : \(1.2 \, \text{s}\)
Le traitement acoustique sera appliqué sur le mur du fond, qui a une surface de \(150 \, \text{m}^2\).

Matériau de traitement disponible :

Panneaux acoustiques en laine de roche avec un coefficient d'absorption à 1000 Hz, \(\alpha_{\text{panneau}} = 0.85\).

Schéma : Correction Acoustique d'une Salle

Questions à traiter

En utilisant la formule de Sabine, calculer l'aire d'absorption équivalente initiale (\(A_{\text{initial}}\)) de l'auditorium.
Calculer l'aire d'absorption équivalente cible (\(A_{\text{cible}}\)) nécessaire pour atteindre le temps de réverbération souhaité.
Déterminer l'aire d'absorption supplémentaire (\(A_{\text{ajout}}\)) qui doit être apportée par le traitement acoustique.
Calculer la surface (\(S\)) de panneaux acoustiques à installer sur le mur du fond pour obtenir l'absorption requise.

Correction : Choix des matériaux absorbants pour corriger l'acoustique d'un auditorium

Question 1 : Aire d'Absorption Équivalente Initiale (\(A_{\text{initial}}\))

Principe :

En connaissant le volume de la salle et son temps de réverbération initial, on peut inverser la formule de Sabine pour trouver l'absorption acoustique totale de la salle dans son état actuel. Cette valeur représente l'absorption combinée de tous les murs, du sol, du plafond, des sièges, etc.

Formule(s) utilisée(s) :

\text{RT60} = 0.161 \frac{V}{A} \Rightarrow A = 0.161 \frac{V}{\text{RT60}}

Calcul :

\begin{aligned} A_{\text{initial}} &= 0.161 \times \frac{3000 \, \text{m}^3}{2.2 \, \text{s}} \\ &= 0.161 \times 1363.64 \\ &\approx 219.55 \, \text{m}^2 \, \text{Sabin} \end{aligned}

Résultat Question 1 : L'aire d'absorption équivalente initiale de la salle est d'environ \(219.6 \, \text{m}^2 \, \text{Sabin}\).

Question 2 : Aire d'Absorption Équivalente Cible (\(A_{\text{cible}}\))

Principe :

On utilise à nouveau la formule de Sabine, mais cette fois-ci avec le temps de réverbération cible pour déterminer l'absorption totale que la salle doit avoir après la correction acoustique.

Calcul :

\begin{aligned} A_{\text{cible}} &= 0.161 \times \frac{3000 \, \text{m}^3}{1.2 \, \text{s}} \\ &= 0.161 \times 2500 \\ &= 402.5 \, \text{m}^2 \, \text{Sabin} \end{aligned}

Résultat Question 2 : L'aire d'absorption équivalente cible est de \(402.5 \, \text{m}^2 \, \text{Sabin}\).

Question 3 : Aire d'Absorption Supplémentaire (\(A_{\text{ajout}}\))

Principe :

La quantité d'absorption à ajouter est simplement la différence entre l'absorption totale visée et l'absorption qui existe déjà dans la salle.

Formule(s) utilisée(s) :

A_{\text{ajout}} = A_{\text{cible}} - A_{\text{initial}}

Calcul :

\begin{aligned} A_{\text{ajout}} &= 402.5 - 219.6 \\ &= 182.9 \, \text{m}^2 \, \text{Sabin} \end{aligned}

Résultat Question 3 : Il faut ajouter une absorption équivalente à \(182.9 \, \text{m}^2 \, \text{Sabin}\).

Question 4 : Surface de Panneaux Acoustiques (\(S\))

Principe :

L'absorption apportée par un matériau est le produit de sa surface par son coefficient d'absorption. En connaissant l'absorption totale à ajouter et le coefficient du matériau choisi, on peut en déduire la surface de ce matériau à installer.

Formule(s) utilisée(s) :

A_{\text{ajout}} = S \times \alpha_{\text{panneau}} \Rightarrow S = \frac{A_{\text{ajout}}}{\alpha_{\text{panneau}}}

Calcul :

\begin{aligned} S &= \frac{182.9 \, \text{m}^2}{0.85} \\ &\approx 215.18 \, \text{m}^2 \end{aligned}

La surface de mur disponible est de \(150 \, \text{m}^2\). Puisque \(215.18 \, \text{m}^2 > 150 \, \text{m}^2\), il n'est pas possible d'atteindre l'objectif en ne traitant que le mur du fond. Il faudrait soit choisir un matériau encore plus absorbant, soit traiter d'autres surfaces (murs latéraux, plafond...).

Résultat Question 4 : Il faudrait installer \(215.2 \, \text{m}^2\) de panneaux. Ceci est supérieur à la surface disponible sur le mur du fond, indiquant que le traitement doit être étendu à d'autres surfaces.

Quiz Rapide : Testez vos connaissances

1. Le temps de réverbération est généralement plus long...

Aux hautes fréquences (aigus).
Aux basses fréquences (graves).
Pour la parole que pour la musique.
Dans les petites pièces.

2. Un auditorium destiné à la musique symphonique nécessite typiquement...

Un temps de réverbération très court (< 1s).
Des murs parallèles et réfléchissants.
Beaucoup de matériaux absorbants fins.
Un temps de réverbération plus long (env. 1.8s - 2.2s) pour donner de l'ampleur au son.

Glossaire

Acoustique Appliquée: Branche de l'acoustique qui s'intéresse à la mise en pratique des principes fondamentaux pour résoudre des problèmes concrets, comme l'isolation phonique, la correction acoustique des salles, ou la conception de systèmes audio.
Temps de Réverbération (RT60): Temps, en secondes, nécessaire pour que l'énergie sonore dans une pièce diminue de 60 décibels après l'extinction de la source sonore.
Coefficient d'Absorption Acoustique (\(\alpha\)): Nombre sans dimension, compris entre 0 et 1, qui représente la proportion de l'énergie sonore incidente absorbée par un matériau. Il dépend de la fréquence.
Aire d'Absorption Équivalente (\(A\)): Surface fictive totalement absorbante (\(\alpha = 1\)) qui aurait la même capacité d'absorption que la salle réelle. Unité : mètre carré Sabin (m² Sabin).

Choix des Matériaux Absorbants