Les Salles anéchoïques

Summary

Ce script de vidéo nous introduit aux salles anéchoïques, des espaces silencieux conçus pour minimiser les réflexions sonores. Il explique comment les sons interagissent avec les obstacles, créant des échos, et la nécessité d'une telle chambre pour analyser précisément les ondes sonores. Les salles sont équipées de matériaux absorbants et isolés des vibrations externes pour une expérience acoustique optimale. Le Laboratoire de Mécanique et d'Acoustique de Marseille utilise ces salles pour des recherches variées, y compris le développement d'un système de contrôle actif pour anéantir les échos en fréquences basses, promettant une avancée majeure dans l'étude du son.

Takeaways

• 🌬️ L'air, composé principalement de diazote et de dioxygène, est le véhicule des ondes sonores qui se propagent par vibration des molécules.
• 🔊 Lorsqu'un son rencontre un obstacle, il peut être réfléchi, créant un écho, ou transmis derrière l'obstacle avec une partie de l'onde.
• 🎵 La réverbération est le phénomène où les sons rebondissent sur les surfaces et se mélangent, ce qui affecte la qualité du son dans des lieux comme une église ou un studio.
• 🔬 Pour étudier le son sans perturbation, des chambres anéchoïques sont utilisées, qui sont des espaces silencieux où les sons ne se répercutent pas.
• 🏗️ La construction d'une chambre anéchoïque implique l'isolation contre les bruits extérieurs, l'utilisation de matériaux absorbants et la prévention des vibrations du sol.
• 🌡️ L'isolation thermique est également importante pour maintenir une propagation uniforme du son, car la vitesse du son est affectée par la température de l'air.
• 📐 Les dièdres sont utilisés pour absorber les sons dans une chambre anéchoïque, en augmentant la surface de matériau absorbant et en dissipant progressivement l'énergie de l'onde.
• 👂 Le Laboratoire de Mécanique et d’Acoustique de Marseille possède trois salles anéchoïques dédiées à des études variées, y compris la perception auditive humaine et l'évaluation de la performance acoustique de produits industriels.
• 🔍 La deuxième salle semi-anéchoïque permet d'étudier les réflexions des sons et est utilisée pour mesurer l'intensité du bruit des objets industriels et évaluer leur conformité en termes de nuisance sonore.
• 🚫 Les sons graves présentent des défis supplémentaires dans les chambres anéchoïques en raison de leur longueur d'onde, nécessitant des solutions innovantes pour une absorption complète.
• 🎚️ Le développement d'un système de contrôle actif avec des haut-parleurs et des microphones est une avancée en cours pour annuler les échos des fréquences basses, même dans les salles anéchoïques.

Q & A

Qu'est-ce qu'une chambre anéchoïque et à quoi sert-elle?

Une chambre anéchoïque est une pièce conçue pour minimiser les réflexions sonores et créer un environnement silencieux. Elle est utilisée pour analyser le son produit par divers objets sans perturbation des échos, comme dans les études scientifiques et techniques liées à l'acoustique.

Quels sont les éléments principaux qui composent l'air de notre atmosphère?

L'air de notre atmosphère est principalement composé de diazote (azote) et de dioxygène.

Comment est formé un 'écho'?

Un 'écho' se forme lorsqu'une onde sonore rencontre un obstacle solide. Les molécules de l'obstacle résistent et repoussent les molécules d'air dans l'autre sens, créant ainsi une onde qui est renvoyée dans l'autre sens.

Quel est le phénomène qui se produit lorsque le son rebondit sur les parois d'une salle de concert?

Le phénomène s'appelle la réverbération. Il est causé par les échos multiples qui se produisent lorsque le son rebondit sur les parois et est reçu par l'auditoire, ce qui altère le son initial.

Pourquoi les salles anéchoïques sont-elles nécessaires pour analyser le son rayonné par un objet?

Les salles anéchoïques sont nécessaires car elles permettent d'isoler le son brut de l'objet d'analyse des réflexions sonores, qui perturbent le signal à mesurer, en créant un environnement sans écho.

Comment les salles anéchoïques sont-elles construites pour minimiser les vibrations externes?

Les salles anéchoïques sont construites avec des parois en béton épais et une couche d'isolant acoustique. Elles sont également surélevées et placées sur des 'plots anti-vibratiles' pour absorber les vibrations du sol.

Quel matériau est utilisé pour absorber les ondes sonores dans les parois d'une chambre anéchoïque?

Les parois d'une chambre anéchoïque sont recouvertes de 'dièdres', des objets triangulaires en matériau poreux, qui sont idéaux pour absorber les sons.

Quel est le but de la chambre anéchoïque semi-réverberante du Laboratoire de Mécanique et d’Acoustique de Marseille (LMA)?

La chambre semi-réverberante est utilisée pour des applications de recherche et industrielles où il est nécessaire de mesurer l'intensité du bruit produit par de gros objets tels que des voitures ou des machines, en prenant en compte les réflexions des ondes sur le sol.

Quel est le projet unique en développement au LMA pour les fréquences basses?

Le LMA travaille sur le développement d'un système de 64 haut-parleurs et 128 microphones pour annuler les échos dans les basses fréquences en temps réel, en utilisant le contrôle actif des ondes.

Quelle est la différence entre une chambre anéchoïque et une chambre semi-réverberante?

Une chambre anéchoïque est conçue pour absorber toutes les ondes sonores et éviter les réflexions, tandis qu'une chambre semi-réverberante permet aux ondes sonores de se réfléchir sur le sol, simulant ainsi des conditions plus proches de la réalité pour des mesures spécifiques.

Quels types de recherches sont menés dans les salles anéchoïques du LMA?

Les salles anéchoïques du LMA sont utilisées pour étudier le rayonnement de sources sonores complexes, le système auditif humain et notre perception du son, ainsi que pour caractériser le son rayonné par des objets industriels et évaluer la performance des matériaux isolants acoustiques.

Outlines

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🌌 Comment les sons se propagent et créent des échos

Ce paragraphe explique les bases de la propagation du son dans l'atmosphère, qui est constituée principalement de diazote et de dioxygène. Lorsqu'un objet vibre, il déplace les molécules d'air, créant une onde qui se propage. Lorsqu'une onde rencontre un obstacle solide, une partie de l'onde est réfléchie, créant un écho. Cette réverbération peut perturber l'analyse du signal sonore, ce qui mène à l'idée de la création d'une chambre anéchoïque pour isoler les sons et minimiser les réflexions.

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🏗️ Construction d'une chambre anéchoïque étape par étape

Ce paragraphe détaille le processus de construction d'une chambre anéchoïque, qui est un environnement silencieux et sans échos. Il commence par l'isolement des bruits externes en utilisant des matériaux d'isolation acoustique et en surélevant la structure pour absorber les vibrations. Ensuite, la chambre est entourée d'une seconde boîte pour isoler de la température extérieure, car celle-ci affecte la propagation du son. Finalement, les parois sont recouvertes de 'dièdres', des structures triangulaires en matériau poreux, pour absorber efficacement les sons.

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🔬 Les applications scientifiques et techniques des chambres anéchoïques

Ce paragraphe décrit les différentes utilisations des chambres anéchoïques au Laboratoire de Mécanique et d’Acoustique de Marseille. Ces salles sont utilisées pour étudier la perception auditive, l'intelligibilité de la parole, et la perception du son en 3 dimensions. Elles permettent également de caractériser le son rayonné par des objets industriels et d'évaluer la performance d'isolants acoustiques. De plus, elles servent à développer un système de contrôle actif pour annuler les échos des fréquences basses, un projet unique au monde.

🌐 Les implications et perspectives de la recherche sur les chambres anéchoïques

Le dernier paragraphe souligne l'importance des chambres anéchoïques dans la recherche scientifique et technique, ainsi que dans les problématiques de santé publique liées à la pollution sonore. Il mentionne que les salles sont également utilisées pour améliorer les performances des implants cochléaires. Le paragraphe conclut en mentionnant le développement d'une chambre anéchoïque hybride avec un système de contrôle actif, qui ouvrirait la voie à de nouvelles études sur les sources de basses fréquences.

Keywords

💡Salles anéchoïques

Les salles anéchoïques sont des espaces conçus pour minimiser les réflexions sonores et créer un environnement sans échos. Elles sont essentielles pour l'étude du son et des mesures acoustiques précises. Dans la vidéo, elles sont utilisées pour analyser les ondes sonores sans perturbation d'échos, illustrant leur importance dans la recherche acoustique.

💡Diazote

Le diazote est une forme d'azote, un gaz constituant la majeure partie de l'atmosphère terrestre. Il est mentionné dans le script pour décrire la composition de l'air, qui est essentiel pour la propagation du son et la formation d'ondes.

💡Dioxygène

Le dioxygène est un autre composant majeur de l'air, nécessaire à la respiration des êtres vivants et également impliqué dans la transmission du son. Il est cité dans le script comme un élément de l'atmosphère, indiquant son rôle dans la propagation des ondes sonores.

💡Onde sonore

Une onde sonore est une perturbation qui se propage à travers un milieu, comme l'air, suite à une vibration. Le script explique comment les vibrations des molécules d'air forment des ondes sonores et comment elles interagissent avec les obstacles pour produire des échos.

💡Écho

Un écho est la réflexion d'une onde sonore lorsqu'elle rencontre un obstacle. Le script décrit le phénomène des échos en expliquant comment les ondes sont renvoyées dans l'opposite de leur direction initiale après avoir heurté un obstacle.

💡Réverbération

La réverbération est le phénomène par lequel le son se reflète de multiples fois sur les surfaces d'un espace, créant un mélange d'ondes. Le script utilise l'exemple d'une salle de concert pour expliquer comment la réverbération peut altérer la perception de la musique.

💡Isolation acoustique

L'isolation acoustique est la réduction de la transmission du son à travers une structure. Le script détaille les mesures prises pour isoler une chambre anéchoïque des bruits extérieurs, comme l'utilisation de matériaux d'isolation et de structures surélevées.

💡Dièdres

Les dièdres sont des structures triangulaires utilisées pour absorber le son dans les salles anéchoïques. Le script explique comment ces objets augmentent la surface de matériau absorbant et piége les ondes sonores pour les dissiper.

💡Laboratoire de Mécanique et d’Acoustique de Marseille

Le Laboratoire de Mécanique et d’Acoustique de Marseille est mentionné comme un lieu où les chercheurs utilisent des salles anéchoïques pour des études avancées sur le son. Le script décrit les différentes utilisations de ces salles pour la perception auditive, l'évaluation de la performance des produits et la recherche fondamentale.

💡Contrôle actif

Le contrôle actif désigne une technique qui utilise des signaux contrôlés pour annuler les ondes non désirées, comme les échos. Le script parle d'un projet de développement d'un système de contrôle actif pour les fréquences basses dans une salle anéchoïque, ce qui serait une première mondiale.

💡Fréquences

Les fréquences sont des mesures de la variabilité de l'amplitude d'une onde par unité de temps. Elles déterminent si un son est aigu ou grave. Le script explique comment les fréquences plus basses, avec des longueurs d'onde plus grandes, ne sont pas absorbées efficacement par les dièdres et nécessitent des solutions de contrôle actif.

Highlights

L'air est composé principalement de diazote et de dioxygène, et la vibration des objets crée des ondes sonores.

Lorsqu'un son rencontre un obstacle solide, il est partiellement réfléchi, créant un écho.

La réverbération est le phénomène de brouillage du son initial par les échos multiples.

Une chambre anéchoïque est un espace silencieux conçu pour minimiser les réflexions sonores.

Pour créer une chambre anéchoïque, il est nécessaire d'isoler physiquement la pièce des bruits et vibrations extérieurs.

Les parois d'une chambre anéchoïque sont recouvertes de matériaux absorbants pour réduire les réflexions de son.

Le Laboratoire de Mécanique et d’Acoustique de Marseille possède trois salles anéchoïques spécialement configurées pour différentes applications.

La première salle du LMA est dédiée à l'étude de la perception auditive humaine et de l'intelligibilité de la parole.

La deuxième salle est semi-anéchoïque, utilisée pour mesurer l'intensité du bruit des objets industriels sur un sol réfléchissant.

La troisième salle est destinée à la recherche fondamentale et au développement d'un système de contrôle actif pour les fréquences basses.

Le système de contrôle actif consiste en 64 haut-parleurs et 128 microphones pour annuler les échos en temps réel.

Les salles anéchoïques sont essentielles pour l'étude du rayonnement de sources sonores complexes et de l'audition humaine.

Elles sont également utilisées pour caractériser le bruit produit par des objets industriels et l'évaluation de la pollution sonore.

Les salles anéchoïques peuvent rester silencieuses pendant plusieurs heures, bien que certaines personnes puissent être sensibles à ce silence absolu.

Le LMA travaille sur une chambre anéchoïque hybride avec un système de contrôle actif pour étudier les sources de fréquences basses.

Les salles anéchoïques sont un équipement de référence pour les études acoustiques et ont des applications dans la santé publique et la recherche.

La vidéo a été réalisée en partenariat avec EchoSciences Provence-Alpes-Côte d’Azur et le Laboratoire de Mécanique et d’Acoustique de Marseille.

Transcripts

Bonjour à tous, aujourd’hui dans  ScienceClic, les salles anéchoïques.

L’air qui constitue notre atmosphère est formé  de molécules, principalement du diazote et du  

dioxygène. Lorsqu’un objet vibre, il déplace  les molécules, et elles se poussent les unes  

après les autres, formant une onde qui se propage  dans l’espace. C’est ce qu’on appelle un “son”.

Mais que se passe-t-il lorsqu'un  son rencontre un obstacle ?

La vibration des molécules d’air va tenter  de pousser les molécules de l’obstacle. Mais  

celles-ci sont fortement liées, l’obstacle  est solide : il est difficile de le faire  

vibrer. Comme si elles étaient reliées par des  ressorts, les molécules de l’obstacle résistent,  

et repoussent les molécules d’air dans l’autre  sens. L’onde parvient en partie à faire vibrer  

l’obstacle, et se transmet derrière  lui, mais elle est également réfléchie,  

une partie de l’onde est renvoyée dans l’autre  sens… c’est ce qu’on appelle un “écho”.

Sur Terre, les ondes sonores  sont omniprésentes. Musique,  

communications, transports... Qu’on le  veuille ou non, nous baignons au quotidien  

dans une soupe de sons qui se superposent et  rebondissent sur tout ce qui nous entoure.

Imaginons un musicien qui joue de la  guitare dans une salle de concert.  

La musique se propage dans tous les sens, et  arrive aux oreilles du public. Mais le son  

rebondit sur les parois, de multiples fois,  et tous ces échos sont également reçus par  

l’auditoire. Le son initial de la guitare  est brouillé par toutes ces ondes… On parle  

de réverbération. C’est ce qui différencie  l’ambiance d’une église, de celle d’un studio.

Mais imaginons maintenant que, dans un but  scientifique, nous voulions analyser le son  

rayonné par un objet. Par exemple, les ondes  produites par un haut-parleur. Dans ce cas,  

les réflexions du son posent problème : elles  perturbent le signal que l’on voudrait mesurer.  

Pour isoler le son brut du haut-parleur il  faudrait créer une pièce très silencieuse,  

vide, et qui ne produise aucun  écho… une chambre “anéchoïque”.

Dans cette vidéo nous allons tenter de  construire une chambre anéchoïque étape  

par étape. Pour commencer, rendons  la pièce parfaitement silencieuse…

Au départ, la salle n’est pas silencieuse. Notre  ordinateur par exemple fait un peu de bruit.  

Une première amélioration serait de déplacer  le matériel de mesure dans une autre pièce,  

pour éviter qu’on ne l’entende.  Elle servira de salle de pilotage.

Le silence n’est toutefois pas encore  parfait. D’autres bruits proviennent de  

l’extérieur : les voitures, les passants, les  avions. Pour s’en affranchir, on va remplacer  

les parois par du béton très épais - que les  ondes ont du mal à traverser - et on ajoute  

une couche d’isolant acoustique, un matériau  très efficace pour absorber les ondes sonores.

Le passage des camions, ou des trains,  provoque également des vibrations du sol  

qui se répercutent dans la pièce. Pour s’isoler  de ces vibrations, on va surélever la structure  

et la placer sur des “plots anti-vibratiles”. De  gros ressorts destinés à absorber les vibrations.

Enfin, on construit une deuxième  “boîte”, tout autour de la salle,  

pour finir de l’isoler complètement. Cette  épaisseur contribue notamment à isoler la salle  

des variations de température à l’extérieur.  Le son se déplace plus vite dans l’air chaud,  

car les molécules y sont plus agitées.  Si on imagine un jour en plein été,  

les bords de la salle risqueraient de  se réchauffer par rapport au centre,  

et les ondes sonores s’y propageraient  différemment. En isolant la pièce, on s’assure  

qu’elle garde une température homogène, et que  les ondes se déplacent partout de la même façon.

A ce stade, notre salle est très silencieuse,  on l’a isolée de tous les bruits parasites  

provenant de l’extérieur. Mais il  reste un problème : les ondes se  

réfléchissent toujours sur les murs et  brouillent le son que l’on veut mesurer.

Pour régler ce dernier problème, on va  surélever le haut-parleur pour le placer  

au centre de la pièce, et recouvrir toutes  les parois par des centaines de “dièdres”.  

Ce sont des objets triangulaires  constitués d’un matériau poreux,  

idéal pour absorber les sons. Quand  une onde rencontre une paroi, tous ces  

“zigzags” démultiplient la surface de matériau  absorbant. L’onde rebondit de multiples fois,  

piégée à l’intérieur de ces structures, et  se dissipe de plus en plus à chaque rebond.

On a construit une chambre “anéchoïque”.  Contrairement à une pièce classique,  

le son s’y propage librement  dans toutes les directions,  

et ne rencontre aucun obstacle comme s’il  s'agissait d’une salle infiniment grande.

Au Laboratoire de Mécanique et d’Acoustique  de Marseille, les chercheurs acousticiens  

disposent d’un équipement unique : un complexe  original de 3 grandes salles anéchoïques,  

aux performances exceptionnelles, configurées  chacune pour des applications différentes.

La première salle du LMA est dédiée à la  perception auditive. On y étudie le système  

auditif humain. Cette chambre est spécialement  conçue pour pouvoir placer une personne, ou un  

mannequin équipé de micros, au centre de la pièce.  La personne est ainsi isolée de l’extérieur,  

on parle parfois de “chambre sourde”. On y  étudie l'intelligibilité de la parole. Ou  

notre perception du son en 3 dimensions. On tente  également de caractériser nos ressentis en termes  

de préférences ou de gêne face à différents sons.  Ou encore notre perception de l’intensité sonore,  

ou de la hauteur du son. Ces  travaux permettent de mieux  

comprendre notre audition et son fonctionnement.

La deuxième salle du Laboratoire est une chambre  semi-anéchoïque : le sol n’est pas absorbant,  

le son peut s’y réfléchir. Cette configuration  est plus pratique pour certaines applications  

de recherche, et pour les industriels.  On peut par exemple poser de gros objets,  

comme une voiture ou une machine à laver, et  mesurer l’intensité du bruit qu’ils produisent,  

en vue d’évaluer leurs performances,  ou leur conformité en termes de  

nuisances sonores. Ces produits sont  destinés à être utilisés sur un sol,  

et il est donc judicieux de prendre en compte les  réflexions des ondes qui participent elles aussi  

au bruit total qu’entendra l’utilisateur. Sous  la salle, une cabine communique par une trappe,  

et permet également de placer une source sonore  pour mesurer le son qui traverse un objet. On  

peut de la sorte déterminer si un matériau  est un bon isolant acoustique par exemple.

Enfin, la troisième salle du laboratoire,  très grande et très performante,  

est principalement dédiée à des  projets de recherche fondamentale,  

et a pour objectif d’y développer  un système unique au monde…

Lorsqu’on entend un son, celui-ci est  constitué de plusieurs fréquences,  

vibrant entre 20 et 20 000 fois par seconde. Les  hautes fréquences correspondent à des sons aigus,  

et les basses fréquences à des sons plus graves.

Mais plus un son est grave, plus sa  longueur d’onde est grande. Et en  

dessous de 100 vibrations par seconde, la  longueur d’onde dépasse plusieurs mètres,  

et les dièdres sont trop petits en comparaison,  ils ne parviennent pas à piéger l’onde sonore. Les  

sons les plus graves rebondissent sur les parois,  comme s’il s’agissait d’une salle ordinaire.

Pour pallier ce problème, et créer une salle qui  soit anéchoïque même pour les fréquences basses,  

les chercheurs du LMA travaillent sur le  développement d’un système unique au monde.  

L’idée est de compléter le revêtement des parois  par 64 haut-parleurs et 128 microphones destinés  

à agir en temps réel pour annuler les échos  dans les basses fréquences. Lorsqu’un son  

grave rebondit contre une paroi, il est détecté  par les microphones, qui ordonnent aussitôt aux  

haut-parleurs de produire une onde identique,  mais opposée. On contrôle activement les ondes  

qui n’ont pas pu être absorbées, et on les annule  en leur superposant de nouvelles ondes, opposées.  

On parle de contrôle “actif”. Le même principe  que dans les casques anti-bruit. Si l’air vibre  

dans un sens, le dispositif va aussitôt réagir  et pousser les molécules dans l’autre sens, pour  

annuler leur vibration. Ce projet très ambitieux,  visible à l’échelle internationale, est pour  

l’instant en cours de développement, mais la salle  est déjà pré-câblée pour accueillir ce système, et  

les chercheurs ont franchi des étapes prometteuses  dans l’espoir d’une première mondiale.

En résumé, une chambre anéchoïque remplit deux  fonctions : elle crée un espace silencieux,  

isolé de l’extérieur, et minimise les  réflexions du son sur ses parois. Une  

telle salle est un équipement de  référence pour les acousticiens. Il  

en existe d’ailleurs des analogues pour  étudier les ondes électromagnétiques.

Les 3 salles du Laboratoire de Mécanique et  d’Acoustique de Marseille répondent à de multiples  

problématiques. Scientifiques : on y étudie  le rayonnement de sources sonores complexes,  

comme des instruments de musique, mais aussi  le système auditif humain, et notre perception  

du son. Techniques : on y caractérise le  son rayonné par des objets industriels ou  

encore la transparence acoustique de certains  matériaux innovants. Et des problématiques de  

santé publique, pour étudier les nuisances  et la pollution sonore, ou encore améliorer  

les performances des implants cochléaires,  destinés aux personnes atteintes de surdité.

Contrairement à ce qu’on entend parfois  il est possible d’y rester plusieurs  

heures sans problème, c’est ce que font les  scientifiques lors de leurs expériences,  

mais certaines personnes peuvent être sensibles,  et troublées par ce silence presque absolu.

Pour finir, le LMA développe un système unique  au monde, une chambre anéchoïque hybride,  

qui sera dotée d’un système de contrôle  actif, dans l’espoir d'étudier en temps  

réel des sources basses fréquences.  Chose impossible à l’heure actuelle…

Cette vidéo a été réalisée en partenariat  avec EchoSciences Provence-Alpes-Côte d’Azur,  

dans le cadre des Vidéos EchoScientifiques. Elle  a été écrite en collaboration avec le Laboratoire  

de Mécanique et d’Acoustique de Marseille  sous les conseils de Cédric Pinhède. Pour  

en savoir plus sur les chambres anéchoïques du  LMA, rendez-vous sur la chaîne d’Echosciences.