Simuler les environnements sonores pour valider les projets de construction

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Les experts en acoustique du CSTB ont développé depuis de nombreuses années un important savoir-faire dans les domaines de la modélisation des sources sonores et de la simulation de la propagation du champ dans des milieux encombrés. Et ce, avec plusieurs modes de restitution du son tel qu'il sera entendu dans la future réalité. De véritables outils d'aide à la décision pour les aménageurs, maîtres d'oeuvre et d'ouvrage soucieux de répondre au mieux au confort des usagers du bâtiment intégré dans son environnement.

Simulation visuelle et sonore d'un plafond acoustique

Au départ, des années de recherche pour mettre au point plusieurs outils opérationnels comme MITHRA, cœur de logiciel utilisé pour l'acoustique extérieure, ICARE pour les volumes encombrés ou ACOUBAT pour un bâtiment. Ces outils expriment les résultats en décibels, une mesure quantitative difficile à estimer pour le non-spécialiste. Ce qui ne convient plus dans un contexte où les responsabilités sont de plus en plus éclatées (décentralisation oblige). Les acteurs de la construction, de plus en plus nombreux, ont des références ou un vocabulaire différent, ce qui peut conduire à de mauvaises interprétations et à un résultat final éloigné des attentes du maître d'ouvrage et des utilisateurs finaux. L'utilisation de maquettes virtuelles de projets, les actions de concertation avec des non-spécialistes et l'intérêt d'éléments de jugement perceptifs ont conduit le CSTB à développer des outils de restitution qui s'appuient sur des simulations conjointes, visuelles et auditives.

Conception, négociation maîtrise d'ouvrage / maîtrise d'œuvre, concertation avec des riverains ou stratégies marketing trouvent un accompagnement efficace et innovant dans les techniques développées dans ce domaine. Dans la situation la plus riche, l'auditeur - utilisateur peut se déplacer virtuellement dans l'environnement (bâtiment, zone urbaine, site proche d'une infrastructure de transport…) tout en écoutant en 3D les champs sonores issus des différentes sources qui se diffusent jusqu'à ses oreilles. Ainsi, il pourra juger des différentes options de construction, évaluer l'influence de telle ou telle protection acoustique ou bien encore valider des modifications mises en œuvre sur l'émission d'une source après propagation. L'écoute est réalisée soit par casque, soit sur un siège d'écoute spatialisée, soit encore sur des systèmes multi haut-parleurs. Les techniques de spatialisation sonore ont fait l'objet de brevets déposés par le CSTB. Le nouvel équipement du CSTB, la Salle immersive Le Corbusier, permet quant à elle de visualiser les projets de construction ou d'aménagement à l'échelle du quartier, de la ville ou du territoire (voir article "Les cartographies sonores urbaines restituées en salle immersive").

Optimiser les processus de conception

Ainsi, par exemple, le comportement d'un nouveau composant peut être caractérisé par une mesure physique ou simulé par calcul puis introduit virtuellement dans son environnement pour évaluer son impact. Il est évident que l'interactivité entre ces démarches permet d'optimiser le processus de conception. Citons par exemple les impacts visuel et acoustique d'un nouveau plafond acoustique suspendu dont on peut tester la qualité dans une scène simulée virtuellement. La scène est dynamique, les sources sonores et l'auditeur se déplaçant. A partir des caractéristiques des sources (sonores et lumineuses), le son et la lumière sont physiquement propagés dans le modèle (ici un restaurant, voir figure 1) en prenant en compte les caractéristiques des composants. L'évaluation peut être ensuite quantitative bien sûr (avec des informations sur les niveaux sonore ou d'éclairement), mais aussi perceptive (avec le recours à l'écoute et la vision). La scène ainsi simulée, qui permet de comparer le confort acoustique et l'incidence visuelle dans un restaurant comportant un plafond, soit en plâtre soit équipé du plafond acoustique d'un client, a été présentée aux journalistes et aux prescripteurs le jour du lancement du produit.

Ou encore : pour modifier un pont ferroviaire dans un réaménagement de ligne prévu par RFF, différentes solutions ont été testées (solutions d'amortissement vibratoire du pont métallique existant, création d'un nouveau pont béton, écran acoustique…) et présentées aux acteurs du projet. L'évaluation qualitative de la gêne sonore présente dans ce cas un double intérêt : d'une part, le niveau sonore seul est insuffisant pour évaluer la gêne car le contenu spectral du son reçu est important ; d'autre part, la communication avec les politiques et les riverains s'avère beaucoup plus pertinente que les décibels.