Formule
Niveau reçu (ISO 9613-2)
\[ L_p = L_W + D_c - (A_{div} + A_{atm} + A_{gr} + A_{bar}) \]
Que représentent les symboles ?
- L_p — niveau de pression acoustique reçu (dB)
- L_W — niveau de puissance acoustique de la source (dB)
- D_c — correction de directivité de la source (dB)
- A_div — atténuation par divergence géométrique (dB)
- A_atm — atténuation par absorption atmosphérique (dB)
- A_gr — atténuation par effet de sol (dB)
- A_bar — atténuation due à l'écran / diffraction (dB)
- δ — différence de marche du rayon diffracté (m)
- N — nombre de Fresnel, N = 2δ/λ (sans unité)
Saisies
Géométrie
Nature du sol
Conditions atmosphériques
Puissance acoustique Lw (dB par octave)
| Hz | 63 | 125 | 250 | 500 | 1k | 2k | 4k | 8k |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| dB |
Résultat
Schéma (coupe verticale)
Niveau reçu par bande d'octave
Comprendre la théorie — diffraction, écran et propagationinteractif
Un écran acoustique ne « bloque » pas le son : il l'oblige à contourner son arête supérieure. Le son doit alors faire un petit détour pour atteindre le récepteur, et c'est ce détour — la différence de marche \(\delta\) — qui crée l'atténuation. Plus l'écran est haut (ou plus la source et le récepteur sont bas et proches de l'écran), plus \(\delta\) est grand, et plus l'écran est efficace. Comme \(\delta\) se compare à la longueur d'onde, un écran atténue toujours bien mieux les aigus que les graves. Faites monter l'écran ci-dessous et regardez l'atténuation grimper.
Source 0,5 m · récepteur 2 m · écran à 10 m, récepteur à 40 m
Diffraction, différence de marche et nombre de Fresnel
Le rayon direct source → récepteur a une longueur \(d\). Avec un écran, le son passe par l'arête supérieure : il parcourt \(d_{ss}\) (source → haut de l'écran) puis \(d_{sr}\) (haut → récepteur). La différence de marche est le détour imposé :
On la compare à la longueur d'onde via le nombre de Fresnel \(N = 2\delta/\lambda = 2\delta f/c\). L'atténuation de l'écran suit alors la formule empirique de Maekawa (ici sous la forme de Kurze-Anderson), qui part de ~5 dB en incidence rasante (\(\delta = 0\)) et croît avec \(N\) :
Dans la norme ISO 9613-2, cette atténuation est écrite \(D_z = 10\log_{10}(3 + (C_2/\lambda)\,C_3\,z\,K_{met})\), où \(z\) est la différence de marche, \(C_2 = 20\) intègre l'effet de sol, \(C_3\) vaut 1 pour un écran simple et \(K_{met}\) corrige les conditions météo. L'effet est plafonné à 20 dB (écran simple) ou 25 dB (double).
Pour une différence de marche \(\delta\) donnée, l'atténuation dépend du nombre de Fresnel \(N = 2\delta/\lambda\). Aux hautes fréquences, \(\lambda\) est petit, donc \(N\) est grand et l'atténuation forte. Faites varier \(\delta\) et observez la courbe : elle monte toujours vers la droite (les aigus).
La chaîne de propagation ISO 9613-2
L'écran n'est qu'un terme parmi d'autres. Le niveau reçu se construit à partir de la puissance \(L_W\) de la source en retranchant toutes les atténuations rencontrées :
- A_div — divergence géométrique — l'onde s'étale en sphère : −6 dB par doublement de distance, \(A_{div} = 20\log_{10}(d) + 11\).
- A_atm — absorption atmosphérique — l'air convertit le son en chaleur (ISO 9613-1) ; négligeable dans les graves, fort dans les aigus et sur les longues distances.
- A_gr — effet de sol — réflexions et absorption par le sol, selon sa porosité (facteur \(G\) : 0 dur, 1 absorbant) et les hauteurs source/récepteur.
- A_bar — écran — la diffraction décrite ci-dessus ; quand un écran agit, il remplace le terme de sol (intégré dans \(C_2\)).
Effet de sol : un sol dur peut amplifier
Sur un sol dur (route, eau) l'onde réfléchie s'ajoute à l'onde directe : le niveau peut augmenter de quelques dB (\(A_{gr}\) négatif). Sur un sol absorbant (herbe, terre), l'interférence crée au contraire un creux d'atténuation marqué autour de 250–500 Hz quand la source et le récepteur sont bas. ISO 9613-2 calcule cet effet par trois régions (côté source, milieu, côté récepteur), chacune pondérée par son facteur \(G\).
Limites d'un écran réel
- Contournement par les côtés : un écran trop court laisse passer le son sur les bords. Il faut qu'il dépasse largement la zone à protéger.
- Transmission à travers : la paroi doit être assez lourde (loi de masse) pour que le son transmis reste 10 dB sous le son diffracté.
- Réflexions : entre deux écrans parallèles (tranchée routière), des réflexions répétées (« effet canyon ») dégradent la performance ; on traite la face par un absorbant.
- Météo : par vent portant ou inversion de température, les rayons se courbent vers le sol et « passent par-dessus » l'écran ; d'où la correction \(K_{met}\).
- Double diffraction : un merlon large ou un bâtiment diffracte sur deux arêtes ; le modèle simple sous-estime alors l'atténuation.
Exemples chiffrés
| Situation | Effet | Lecture |
|---|---|---|
| Écran 2 m, récepteur 4 m à 50 m | IL ≈ 6–9 dB(A) | l'écran coupe à peine la ligne de vue |
| Écran 4 m, récepteur 4 m à 50 m | IL ≈ 15 dB(A) | zone d’ombre nette, bon écran routier |
| Écran 1 m (récepteur en hauteur) | IL ≈ 0 dB | récepteur en zone éclairée |
| Sol dur sans écran | A_sol ≈ −3 dB | réflexion qui renforce le niveau |
- Croire qu'un écran « coupe » le son : il ne fait que le forcer à diffracter.
- Dimensionner un écran sans vérifier qu'il coupe bien la ligne de vue du récepteur visé.
- Oublier la transmission à travers l'écran (paroi trop légère) ou le contournement par les côtés.
- Attendre la même performance dans les graves que dans les aigus.
- Négliger l'effet de sol : sur sol dur, le niveau sans écran peut déjà être amplifié.
Outils liés
Sources : Z. Maekawa, Noise reduction by screens, Applied Acoustics (1968) ; U. J. Kurze & G. S. Anderson, Sound attenuation by barriers (1971) ; ISO 9613-1 (absorption atmosphérique) ; ISO 9613-2 (atténuation lors de la propagation à l'extérieur) ; CNOSSOS-EU:2015.