La sonie ou bruyance () est une valeur numérique qui représente le volume sonore tel que perçu par l'être humain ; ; ; Commission électrotechnique internationale Vocabulaire électrotechnique international 722-01-14, 801-29-03. l'appelle sonorie.. C'est une grandeur psychoacoustique qui se rattache de façon complexe à la pression acoustique. Sur une chaîne haute-fidélité, un poste de télévision, un smartphone, et autres appareils électroacoustiques le volume sonore est la sonie du son produitVocabulaire électrotechnique international 722-01-19, 722-16-01, 722-16-02, 723-03-09. Le VU-mètre s'appelle officiellement SVI () et le V.U. signifie , unité de volume..
Comme pour toutes les grandeurs psychosensorielles, les études psychoacoustiques sur la sonie sont basées sur des statistiques de résultats d'expérience, la perception variant d'un individu à l'autre, comme aussi la capacité à discerner et verbaliser les différences, qui est susceptible d'apprentissage. Plutôt qu'une mesure, la sonie est un indicateur de volume sonore, pour lequel existent plusieurs méthodes d'évaluation.
L'établissement d'unités pour la sonie
Les études sur la sonie surgissent de deux préoccupations divergentes :
Le son comme bruit, appelé aussi tapage ou nuisance sonore, émission sonore de moyens de transport ou d'établissements industriels, les niveaux sonores excessifs dans les locaux de travail ou d'habitation font partie des nuisances. Il crée des gênes et des atteintes à la santé. Ce genre de son fait l'objet de lois et règlements qui doivent le quantifier, afin que l'on puisse décider des litiges. Le son est aussi un instrument de communication et de récréation. Les industries qui sont nées de ces nécessités humaines, téléphonie, radiodiffusion, télévision, spectacle, édition de disques, ont suscité des recherches qui approfondissent les réflexions issues de la théorie musicale et les rapprochent des phénomènes physiques.
Comme une des gênes principales que le bruit apporte aux humains est qu'il entrave la communication sonore, les deux approches convergent. Toutefois, les applications restent distinctes, et les méthodes qui servent à l'évaluation du bruit sont différentes de celles qui servent à celle de la sonie de la diffusion sonore, bien que le bruit ambiant soit, finalement, le bruit de fond de ces dernières (voir Dynamique sonore).
L'élaboration des unités correspond au développement des instruments. Jusqu'en 1870, les savants ne disposaient que d'instruments mécaniques comme le disque de Rayleigh, dont la déviation dépend de la vitesse acoustique; voir Intensité acoustique ou d'aiguilles asservies à une membrane comme celle du phonautographe. Ces dispositifs sont délicats et peu sensibles ; tirant parti de résonances, leur réponse en fréquence est limitée et irrégulière. Comme les premiers microphones, destinés au téléphone, qui n'ont donné lieu qu'à des applications pratiques, ils n'ont pas débouché sur la définition d'une unité de sonie.. L'invention de la triode, en permettant l'amplification et le traitement du signal électrique et la construction d'instruments de mesure électroniques, a permis des études quantitatives et l'exploration des fréquences du signal sonore, et la détermination de la bande passante nécessaire à la transmission du son. En 1923 Harvey Fletcher propose . Il établit, avec une centaine de sujets, les limites de l'audition. Dès ce premier article, il note que la détermination de la sonie des sons complexes est considérablement plus difficile que celle des sons purs, en raison, notamment, des effets de masque..
Ces études ont abouti aux constatations suivantesTous ces résultats sont exposés de manière synthétique dans et dans : vignette|Courbes isosoniques ISO R 226 - 2003 Les travaux de Fletcher et Munson, puis de Robinson et Dadson, Eberhard Zwicker et autres ont établi les courbes isosoniques qui expriment la relation entre la fréquence d'un stimulus sonore continu et la perception de sa sonie. L'ISO a donné un tracé normalisé afin de pouvoir définir le phone, unité de l'expression de la sonieISO 226:2003. Ces constatations ont trouvé une application ancienne dans le Correcteur physiologique des appareils de reproduction sonore.. Un son fort masque un son plus faible, d'autant plus que la fréquence de celui-ci est proche. Le masquage s'étend plus vers les sons plus aigus que le son masquant. La sonie dépend du type de champ sonore. Un son diffus, dont on ne situe pas la provenance, n'a pas la même sonie qu'un son localisable. Cette différence qui peut atteindre quelques dB en plus ou en moins dépend de la fréquence. La sonie dépend aussi de la durée des stimulations. Notre oreille se comporte comme un détecteur à intégration exponentielle avec une constante de temps d'environ 100 ms. Au-delà de 200 ms, la sonie ne dépend plus de la durée ; .. Un son intense masque un son faible survenant moins de 200 ms après lui ou moins de 30 ms avant lui ; .. L'adaptation de l'audition au milieu est relativement lente. Après avoir été soumis à un niveau sonore élevé, l'organisme ne récupère que progressivement sa sensibilité maximale (voir Réflexe stapédien).
Dans un premier temps, l'Acoustical Society of America préconisa l'évaluation de la sonie par une pondération en fréquence de la valeur efficace de la pression acoustique. Les insuffisances de cette mesure, qui ne correspond pas toujours aux estimations faites par les sujets dans les expériences, ont amené ZwickerMéthode décrite dans ISO 532-1 ; , puis Moore et Glasberg avec une simplification inspirée par StevensMéthode décrite dans ISO 532-2 ; , à proposer des méthodes d'évaluation plus précises, au prix d'une complication procédurale.
Sonie des bruits Pondérations Confrontés au problème de la mesure de la sonie, les acousticiens ont défini les pondérations en fréquence à appliquer aux mesures de la pression acoustique brute : La pondération A correspond à la sensibilité de l'oreille à des sons purs de faible niveau de pression acoustique, autour de . Son usage est obligatoire pour certaines mesures légales du bruit. La pondération B correspond à la sensibilité de l'oreille à des sons purs dont le niveau de pression acoustique se situe vers . Elle a peu d'utilisation actuellement, mais elle est une composante de celle qui sert à l'analyse de la sonie des programmes de télévisionITU-R BS.1770-2. La pondération C correspond à la sensibilité de l'oreille à des sons purs de niveau de pression acoustique plus élevé, supérieurs à . La pondération D est spécifique à la mesure d'émission sonore des réacteurs d'avion. On appelle pondération Z ou « linéaire » la réponse non pondérée, de à . Les pondérations peuvent être définies soit comme des fonctions de transfert définissant des filtres électroniques, soit comme des tableaux de valeurs par octave ou tiers d'octave.
Ces pondérations font l'objet d'une norme de la Commission électrotechnique internationale, basée sur la préconisation initiale de l'American Society of Acoustics de 1936.
Les normes incluent les durées d'intégration de la mesure dans le temps : rapide sur , lent sur , et la possibilité d'enregistrer le niveau maximal d'impulsions brèves.
La mesure sonométrique est simple en champ libre avec un sonomètre qui permet de sélectionner la pondération désirée. Dans les nombreux autres cas où il faut évaluer la sonie subsistent de nombreux problèmes de méthode.
De nombreuses lois et règlements dans le monde entier exigent des évaluations du niveau de pression acoustique pondéré suivant la courbe AAinsi la directive de l'Union européenne mesure et gestion des bruits environnementaux, prévoit que les cartes de bruit qu'elle institue soient dexprimées en dB (A) (U.E. : Présentation de la directive 2002/49/EC (13/3/2009)..
La pertinence des résultats obtenus avec ces pondérations a fait l'objet de nombreuses études. L'usage généralisé de la pondération A, même dans le cas de l'exposition à des niveaux sonores importants, par exemple pour la musique ou les bruits industriels, a notamment rencontré des objections ; ..
Phones
L'échelle des phones dérive directement de l'application des courbes isosoniques. La valeur en phone d'un son pur et continu à est la pression acoustique en décibels par rapport à . Pour les autres fréquences, les courbes donnent la correction à apporter.
Sones
L'échelle des phones ne correspond pas parfaitement à la sonie. Si deux sons purs de même valeur en phones ont effectivement la même sonie, la progression des phones ne correspond pas à celle de la sensation perçue. D'après Stanley Smith Stevens, pour obtenir un son qui soit selon l'auditeur « deux fois plus fort » il faut augmenter la valeur en phones de et non de . L'échelle en sones est construite sur cette évaluation qui tient compte de la sensibilité auditive et de la notion des grandeurs numériques. Par définition, 1 sone correspond à un son de fréquence et de pression acoustique (). Chaque fois que l'évaluation en phone augmente de , la cotation en sone est multipliée par deux. On passe donc du niveau en phones au niveau en sones par la relation :
Cette loi approximative est manifestement fausse hors de la plage de niveaux sonores de 20 à et pour les fréquences extrêmes de l'aire d'auditionISO 131 apud Rossi 2007:128-129.. Sonie spécifique et sonie totale
La norme ISO 532 énonce des méthodes à utiliser pour quantifier les bruits en tant que gêne. Ces méthodes supposent des bruits de fond et bruits d'activité.
Un son complexe peut s'analyser en une somme de plusieurs sons ayant chacun une fréquence et une pression acoustique propre. On peut retrouver les fréquences et les niveaux de pression acoustique que constituent un son complexe grâce à une transformée de Fourier ou FFT (Fast Fourier Transformation).
Les sons, cependant, varient en permanence, et la fréquence exacte n'importe pas pour l'évaluation de la sonie. La plupart du temps on utilise les bandes de tiers d'octave pour repérer le caractère des émissions acoustiques principales.
Suivant les travaux d'Eberhard Zwicker, la Norme ISO 532 B définit une méthode qui suit plus exactement les caractéristiques de l'audition humaine. Lorsqu'il ne s'agit pas de sons musicaux, formés de partiels harmoniques, nous sommes beaucoup moins capables de différencier des plages de fréquence, et un son plus fort peut en masquer complètement un autre, d'autant plus que la bande de fréquences et la direction d'origine sont proches. On divise donc le spectre sonore en 24 bandes de fréquences de largeur adéquate de 40 à . (voir Bark).
La sonie spécifique d'un son complexe s'exprime en sones/bark. C'est le tableau des valeurs relevées pour chacune des bandes, tenant compte de l'évolution dans le temps du son. On peut passer de la division habituelle en bandes de tiers d'octave aux bandes de Bark en effectuant, pour les bandes de 45 à , pour celles de 90 à et pour celles de 180 à à l'addition des énergies à partir des décibels.
Pour déterminer la sonie totale, on établit d'abord le caractère du champ sonore, puisque la perception est différente s'il s'agit d'un son direct, frontal, ou d'un champ diffus. À chaque cas correspond un tableau de pondération.