Décibel - Définition

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- Introduction - Histoire des bels et décibels - Le décibel comme unité de mesure absolue - Définition - Divers exemples sur l'échelle du bruit pour une fréquence de 1 000 Hz - Unité acoustique

Définition

Si on appelle X le rapport de deux puissances $P 1$ et $P 0$ , la valeur de X en bel (B) s’écrit :

On peut également exprimer X dans un sous multiple du bel, le décibel (dB) :

un décibel étant égal à un dixième de bel.

Si le rapport entre les deux puissances est de : 10² = 100, cela correspond à 2 bels ou 20 dB. À titre d’exemple la puissance double environ tous les 3 décibels et 130 décibels correspondent à une puissance 1 000 fois plus importante que 100 décibels.

Dans certaines situations les puissances sont proportionnelles au carré d’une autre grandeur, généralement une amplitude. En électronique linéaire et sinusoïdale la puissance est proportionnelle au carré de l’amplitude de la tension ; en acoustique, la puissance acoustique est proportionnelle au carré de l’amplitude de la pression acoustique. Si les amplitudes sont plus facilement accessible au calcul ou à l’expérience, il est souvent choisi d’exprimer le rapport de puissance en termes d’amplitude. En revanche, si l’on considère deux tensions efficaces $U 1$ et $U 0$ , on conviendra d’écrire que leur rapport, exprimé en décibels, est celui des puissances absorbés par une même résistance R, aux bornes de laquelle ces tensions auraient été appliquées. Aussi on a :

P1 étant la puissance étudiée et P0 la puissance de référence.

Le logarithme du carré d’une grandeur étant égal à deux fois le logarithme de la grandeur on obtient la formule suivante :

Divers exemples sur l'échelle du bruit pour une fréquence de 1 000 Hz

0 dB : seuil d’audibilité
De 0 à 10 dB : désert
De 10 à 20 dB : cabine de prise de son
De 20 à 30 dB : conversation à voix basses, chuchotement
De 30 à 40 dB : forêt
De 40 à 50 dB : bibliothèque, lave-vaisselle
De 50 à 60 dB : lave-linge
De 60 à 70 dB : sèche-linge, sonnerie de téléphone, téléviseur, conversation courante
De 70 à 80 dB : aspirateur, restaurant bruyant, passage d’un train à 80 km/h
De 80 à 90 dB : tondeuse à gazon, klaxon de voiture
De 90 à 100 dB : route à circulation dense, tronçonneuse, atelier de forgeage, TGV à 300 km/h à 25 m
De 100 à 110 dB : marteau-piqueur à moins de 5 mètres dans une rue, discothèque
De 110 à 120 dB : tonnerre, atelier de chaudronnerie, vuvuzela à 2 mètres
De 120 à 130 dB : sirène d’un véhicule de pompier, avion au décollage (à 300 mètres), concert amplifié
130 dB : seuil de la douleur
De 140 à 150 dB : course de Formule 1, avion au décollage
170 dB : fusil d’assaut
180 dB : décollage de la fusée Ariane, lancement d’une roquette
194 dB : son le plus bruyant possible dans l’air à la pression atmosphérique du niveau de la mer. La différence de pression dans une onde sonore de ce niveau est d’une atmosphère et correspond à l’apparition d’une pression nulle sur le front de dépression de l’onde. Toute onde au-delà de cette frontière ne s’appelle plus onde sonore mais onde de choc.

Au-dessous de 20 dB, le son est pratiquement inaudible pour l’oreille humaine. Il commence à devenir douloureux au-delà de 80 dB, dangereux à partir de 100 dB et insupportable dès 120 dB. Le seuil de douleur n’est pas un absolu, il dépend de la fréquence. Le seuil de douleur peut être atteint à un niveau sonore de 110 dB pour une fréquence de 20 000 Hz et à 120 dB pour une fréquence inférieure à 10 000 Hz. Ces valeurs (80 dB, 100 dB, 120 dB) sont les valeurs courantes de la littérature.