Concevoir un endroit calme

Concevoir un lieu silencieux

par Caramel Quin | Ingénierie + Technologie, août 2024

Ce fut – et reste – l'expérience la plus effrayante de ma vie. Je me trouvais dans une chambre anéchoïque, conçue pour éliminer tout bruit, et c'était profondément perturbant. Le silence absolu régnait. Même ma respiration était silencieuse. Mes paroles semblaient étrangement étouffées, car il n'y avait aucun écho. J'avais la chair de poule et des picotements dans la nuque. Au bout d'un moment, j'ai réalisé que je pouvais entendre mon propre pouls, ce qui m'a apporté un léger réconfort. Personne ne reste longtemps dans une chambre anéchoïque : la privation sensorielle provoque des hallucinations.

Une chambre anéchoïque est isolée des bruits extérieurs et conçue pour minimiser la réflexion des ondes sonores à l'intérieur. C'est l'inverse du quotidien. Si vous êtes assis dans une pièce calme en ce moment, arrêtez-vous et écoutez. Vous entendez peut-être le bourdonnement de la circulation, le chant des oiseaux, le ventilateur de votre ordinateur portable, une télévision au loin. Le silence n'est plus le silence.

Le confinement nous a contraints à passer plus de temps chez nous. Le bruit de la circulation a été merveilleusement calme pendant une courte période, puis a repris. Soudain, le télétravail nous a fait prendre conscience de l'intensité du bruit au quotidien, même en dehors des villes. Le bruit du compresseur du réfrigérateur commençait à devenir vraiment agaçant. Pourquoi les appareils émettent-ils constamment des bips ?

Qu'est-ce que le bruit ?

Pour parler de bruit, il faut d'abord comprendre le son et comment il est mesuré.

« Le son est une onde de pression. En acoustique, la seule véritable façon de le mesurer est le pascal », explique Tom Richards, responsable ingénieur senior en acoustique et vibrations chez Dyson. « Les décibels permettent de convertir des unités qui n'ont pas de sens linéaire. Nous entendons de manière logarithmique, les décibels ne sont donc qu'un moyen de rendre ces nombres plus compréhensibles. »

Il existe plusieurs types de décibels, mais le niveau de pression acoustique est l'unité la plus couramment utilisée. Le niveau de pression acoustique varie en fonction de l'environnement dans lequel vous effectuez le test. C'est pourquoi Dyson préfère mesurer le niveau de puissance acoustique (en watts) d'un appareil dans des chambres semi-anéchoïques.

« Le niveau de puissance acoustique de votre aspirateur est le même, que vous soyez dans une cathédrale, une salle de bain ou un laboratoire. Il ne change pas, mais le niveau de pression acoustique, lui, change, car l'environnement a changé », explique Richards.

Nous utiliserons l'unité plus intuitive des décibels pour parler du bruit, car elle est plus proche de la façon dont nous percevons le son. Or, le bruit est tout simplement un son indésirable. Si une mauvaise herbe est une plante mal placée, un bruit est un son mal placé. Et c'est subjectif : il est courant d'apprécier le chant des oiseaux mais de détester le bruit d'une voiture qui passe. Si vous partagez les goûts musicaux de votre voisin, sa chaîne hi-fi est moins gênante.

Diversité auditive - Quel est ce son ?

Le bruit est subjectif et affecte chacun de nous différemment. Par exemple, certaines personnes neurodivergentes souffrent de surcharge sensorielle lorsque les sons sont trop forts. En fait, l’audition « normale » n’existe pas. Nous sommes très divers.

« Le principe de la diversité auditive est que de nombreux travaux, comme la réglementation sur le bruit, partent du principe que l’audition est « normale », explique Cox. « Mais la soi-disant « audition normale » « C'est ce que la plupart des jeunes adultes ont, et cela ne représente qu'environ 17 % de la population. »

Son collègue Bill Davies dirige le nouveau centre de recherche doctorale sur la diversité auditive du Leverhulme Trust (LAURA). Des villes à la musique en passant par l'électronique grand public, tout est conçu pour un auditeur « normal » qui n'existe pas. Les personnes qui entendent différemment, comme un musicien souffrant d'acouphènes, un pratiquant qui lit sur les lèvres ou un étudiant autiste, sont marginalisées par cette idée reçue. LAURA cherche à transformer la pensée pour inclure tout le spectre de l'expérience auditive.

S'abandonner au rythme

« Le son affecte nos ondes cérébrales, notre rythme cardiaque, nos sécrétions hormonales et tous nos rythmes physiques », explique Poppy Szkiler, fondatrice et PDG de Quiet Mark. « Concevoir ou concevoir des produits acoustiques et silencieux selon les meilleures pratiques favorise une meilleure concentration, réduit l'anxiété et le stress, favorise un meilleur sommeil et améliore la récupération. »

L'Organisation mondiale de la santé (OMS) considère la pollution sonore non seulement comme une nuisance environnementale, mais aussi comme une menace pour la santé publique. Le rapport de l'OMS « Fardeau de morbidité dû au bruit environnemental : Quantification des années de vie en bonne santé perdues en Europe » souligne les impacts sur la santé, notamment les maladies cardiovasculaires, les troubles cognitifs, les troubles du sommeil et les acouphènes.

Il indique, par exemple, qu'au moins un million d'années de vie en bonne santé sont perdues chaque année à cause du bruit lié à la circulation en Europe occidentale. Il est important de noter qu'il s'agit de l'impact du bruit seul, et non combiné à d'autres facteurs comme la pollution atmosphérique.

Mais l'innovation ne rend-elle pas les nouveaux produits plus silencieux ? Oui et non… en termes simples, ils le sont, mais nous en utilisons beaucoup plus.

« Les véhicules individuels sont devenus plus silencieux, mais nous en avons beaucoup plus sur la route », déclare le professeur Trevor Cox, directeur du Centre de recherche en acoustique de l'Université de Salford. « Et comme les gens essaient d'éviter les embouteillages, les heures de pointe s'allongent et les passages piétons augmentent le trafic. » Le niveau sonore « moyen » n’est pas très différent, mais nous perdons des moments et des lieux calmes. Ces refuges contre le bruit sont essentiels, tout comme les préserver.

Les recherches de l’OMS sur l’exposition au bruit ont alimenté la réglementation britannique sur le bruit, qui recommande une « dose de bruit ». Ainsi, huit heures à 84 dB équivalent à une exposition à quatre heures à 87 dB ou deux heures à 90 dB. Il en va de même pour les appareils ménagers.

« C’est l’une des raisons pour lesquelles nos aspirateurs proposent différents modes : pour que chacun puisse choisir le niveau sonore qui lui convient », explique Richards. « Si votre bébé dort ou si vous êtes sensible au bruit, utilisez le mode Éco pour aspirer plus longtemps et obtenir un niveau sonore très faible. Vous pouvez également utiliser le mode Boost pour une zone spécifique. » Vous recevez toujours une dose de bruit relativement faible, même si elle est beaucoup plus forte, car vous ne l'utilisez que pendant une très courte période.

Les problèmes de bruit sont cumulatifs. Les sons provenant de différentes sources ont tendance à être incohérents et à s'additionner. Des sons cohérents (même fréquence, même longueur d'onde, déphasage constant) peuvent s'additionner ou s'annuler. Les casques antibruit exploitent ce phénomène en écoutant le bruit de fond extérieur et en vous diffusant son « inverse », une onde sinusoïdale cohérente mais déphasée d'un demi-cycle, pour l'annuler. C'est pourquoi les casques antibruit sont les plus efficaces pour éliminer les bourdonnements de fond persistants : trains, avions et automobiles.

Le son de la science

Annuler, isoler et absorber le son ont leur utilité, mais il est préférable de concevoir l'élimination du bruit dès le départ. Par exemple, le perfectionnisme coûteux de l'équilibrage du dernier moteur Hyperdymium de Dyson pour réduire les vibrations, afin que la coque ne tremble pas et ne fasse pas de bruit. L'aspirateur Gen5Detect est le plus rapide de Dyson à ce jour, tournant jusqu'à 135 000 tours par minute, soit neuf fois plus vite qu'un moteur de Formule 1.

« Chaque rotor est équilibré individuellement », explique Richards. « Le son est mesuré avec une grande précision, puis une fraise découpe une petite partie de la turbine. Chaque rotor est donc légèrement différent. »

La qualité sonore est également importante. Les décibels ne mesurent que le niveau sonore, mais certains sons sont plus gênants que d'autres. Cox prend l'exemple des drones : « Prenez un quadricoptère. Il n'est pas si bruyant, mais son son est désagréable, comme celui d'un insecte en colère. La recherche utilise des mesures psychoacoustiques qui tentent de capturer des qualités au-delà des décibels. »

La psychoacoustique est la science de la perception des sons. Cox ajoute que le contexte est important : « Ne pas contrôler un bruit le rend plus gênant. » Si vous travaillez dans un aéroport, vous êtes probablement moins susceptible de vous plaindre du bruit sous la trajectoire de vol, car votre gagne-pain en dépend.

Il y a aussi une question de goût. Certains sons sont universellement appréciés ou détestés, tandis que d'autres sont subjectifs. Dyson dispose d'une équipe d'« auditeurs en or », sélectionnés pour leur oreille fine et formés pour évaluer la qualité sonore, qu'il s'agisse de régler le son des écouteurs Dyson Zone ou d'identifier les bruits gênants.

Quiet Mark teste et vérifie plus de 80 catégories de produits afin de fournir gratuitement ces informations aux consommateurs, architectes et prescripteurs du monde entier. « Notre stratégie est la suivante : si nous achetons, concevons et spécifions tous des produits silencieux, nous pourrons collectivement, à terme, lutter contre la pollution sonore. » explique Szkiler.

Appareils fonctionnels : des aides auditives qui ne sont pas des prothèses auditives

Le nombre de personnes malentendantes augmente, et pas seulement à cause du vieillissement de la population. Des décennies de musique et de jeux vidéo à volume élevé ont également des conséquences néfastes. La génération X est doublement pénalisée : elle a grandi avec un Walkman et atteint aujourd’hui la cinquantaine ou la soixantaine.

« Les aides auditives sont encore stigmatisées », déclare Cox. « Un grand nombre de personnes qui pourraient en bénéficier n'en possèdent pas ou ne les portent pas assez souvent. »

Une nouvelle catégorie d'appareils auditifs, qui ressemblent davantage à des AirPods qu'à des dispositifs d'assistance, s'adresse à ceux qui ne se sentent pas prêts à en porter. Par exemple, le Signia Active Pro, destiné aux personnes souffrant d'une perte auditive légère à modérée, ressemble à des écouteurs intra-auriculaires et utilise un assistant basé sur l'IA pour s'adapter à l'environnement.

Il existe même des applications qui utilisent le micro de votre smartphone pour capter le son et l'amplifier vers votre casque, bien que ce soit un instrument beaucoup plus discret qu'un appareil auditif. On pourrait le considérer comme un trompe-l'oreille du XXIe siècle.

Concevoir pour éliminer le bourdonnement

L'absorption du son est la prochaine ligne de défense. De nombreuses recherches portent sur les structures composites appelées métamatériaux.

« Le son basse fréquence a une très grande longueur d'onde ; l'atténuation des basses fréquences nécessite donc des structures de très grande taille », explique Cox. « Les métamatériaux offrent le potentiel de contrôler le bruit à partir de matériaux beaucoup plus fins. »

Les matériaux naturels ont également leur utilité et contiennent beaucoup moins de carbone. Les haies aident à bloquer les hautes fréquences, mais sont moins utiles pour le bruit routier. Des recherches financées par la Royal Horticultural Society cherchent à maximiser la réduction du bruit.

« Il pourrait s'agir d'associer des haies à des aménagements paysagers ou de choisir les bonnes espèces à cultiver », explique Cox.

Bien sûr, un retour aux haies aurait pour effet secondaire d'agrandir l'habitat. C'est indispensable et cela contribuerait à amplifier un son que nous apprécions tous, et que nous considérons rarement comme du bruit : le chant des oiseaux.

Cet article est adapté de l'article « Engineering a quiet place » de la revue Ingénierie et Technologie.
Cliquez ici pour consulter l'article original et intégral de la revue Ingénierie et Technologie