Conversion d'un Niveau (dB) en Niveau (Phons)

Comprendre la Conversion dB vers Phons

Le décibel (dB SPL) est une mesure physique de la pression acoustique, tandis que le phon est une unité psychoacoustique qui décrit la sonie, c'est-à-dire la sensation de volume perçue par l'oreille humaine. En raison de la sensibilité variable de notre ouïe aux différentes fréquences, deux sons avec le même niveau en dB SPL mais des fréquences différentes ne seront pas perçus comme étant aussi forts. La conversion de dB SPL en phons n'est pas un calcul direct mais se fait par lecture sur les courbes isosoniques (ou courbes d'égale sonie), qui servent de "traducteur" entre le monde physique et notre perception.

Données de l'étude

Un sonomètre mesure un son pur dans une pièce. On cherche à déterminer son niveau de sonie perçu.

Données mesurées :

Niveau de pression acoustique mesuré (\(L_p\)) : \(70 \, \text{dB SPL}\)
Fréquence du son pur (\(f\)) : \(100 \, \text{Hz}\)

Graphique de référence : Courbes Isosoniques

Questions à traiter

Identifier sur le graphique la fréquence du son étudié (\(f = 100\) Hz).
Identifier sur le graphique le niveau de pression acoustique mesuré (\(L_p = 70\) dB SPL).
Trouver le point d'intersection correspondant et déterminer sur quelle courbe isosonique il se situe.
En déduire le niveau de sonie du son en phons et commenter le résultat.

Correction : Conversion d'un niveau en décibels (dB) en niveau de sonie (phones)

Question 1 & 2 : Localisation du Point sur le Graphique

Principe :

La première étape est purement graphique. On utilise l'axe des abscisses (fréquence) et l'axe des ordonnées (niveau de pression) pour placer le point correspondant à notre mesure.

Procédure :

Sur l'axe horizontal (Fréquence), on localise la valeur 100 Hz.
Sur l'axe vertical (Niveau), on localise la valeur 70 dB SPL.
On trace des lignes virtuelles (ou réelles sur le papier) à partir de ces deux points. Le point où elles se croisent est le point représentatif de notre son.

Question 3 : Identification de la Courbe Isosonique

Principe :

Une fois le point placé sur le graphique, on observe quelle courbe d'égale sonie passe par ce point, ou à quelle courbe il est le plus proche. La valeur en phons de cette courbe nous donnera le niveau de sonie perçu.

Visualisation :

Question 4 : Déduction du Niveau de Sonie

Analyse :

Sur le graphique, le point d'intersection (100 Hz, 70 dB) se trouve très proche de la courbe étiquetée "60 Phons". La courbe de 60 phons passe en effet par 60 dB à 1000 Hz, mais nécessite un niveau de pression plus élevé aux basses fréquences pour être perçue comme aussi forte.

On constate donc qu'un son physique de 70 dB à 100 Hz est perçu avec une sonie de 60 phons. Il est perçu comme "moins fort" qu'un son de 70 dB à 1000 Hz (qui aurait une sonie de 70 phons).

Conclusion : Le niveau de sonie du son mesuré est de 60 phons. Cela confirme que l'oreille est moins sensible aux basses fréquences, car un niveau de pression physique plus élevé (70 dB) est nécessaire pour produire la même sensation de volume qu'un son de référence à 60 dB dans les médiums.

Quiz Rapide : Testez vos connaissances

1. Un son de 30 phons sera toujours perçu comme...

Un son à 30 dB.
Aussi fort qu'un son de 1000 Hz à 30 dB.
Un son de très basse fréquence.
Inaudible.

2. La fonction "Loudness" sur une chaîne hi-fi sert à...

Rendre tous les sons plus forts de manière uniforme.
Augmenter uniquement les fréquences aiguës.
Compenser la faible sensibilité de l'oreille aux basses et hautes fréquences à faible volume, en les amplifiant.
Diminuer le niveau sonore global.

Glossaire

Psychoacoustique: Branche de la science qui étudie la relation entre les stimuli sonores physiques et la sensation et perception psychologique qu'ils produisent.
Courbe Isosonique: Ligne sur un graphique fréquence/niveau qui représente tous les sons purs perçus comme ayant la même intensité sonore (sonie) par un auditeur moyen.
Sonie (Loudness): Attribut subjectif d'un son qui permet à un auditeur de le classer sur une échelle allant de "faible" à "fort". La sonie dépend de la pression acoustique, de la fréquence et de la durée du son.
Phon: Unité de mesure du niveau de sonie. Le niveau en phons d'un son est égal au niveau en dB SPL d'un son de référence de 1000 Hz qui serait perçu comme aussi fort.