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Logiciels acoustiques : un choix limité

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Logiciels acoustiques : un choix limité

La Directive Bruit impose la création de cartes du bruit dans les villes et le long des itinéraires bruyants telle celle de la ville allemande d’Augsburg, à l’aide du logiciel CadnaA de Datakustik, par le cabinet Accon GmbH.

© (Doc. Accon GmbH.)

En France, l’édition de logiciels acoustiques pour le bâtiment est largement dominée par le Cstb. Acoubat Sound, son logiciel-phare pour le calcul de conformité à la NRA (Nouvelle réglementation acoustique) constitue une référence. Une Directive européenne est en passe de créer un nouveau besoin : celui de la cartographie du bruit.

Le développement des ­études acoustiques, et donc celui des logiciels, suit de très près les évolutions réglementaires. Trois grands domaines sont concernés : la NRA et l’isolation acoustique de confort, l’acoustique des salles de spectacles et, en rapide croissance, la cartographie « bruit » pour répondre aux exigences de la Directive européenne du 25 juin 2002. Cette dernière traite de l’évaluation et de la gestion du bruit dans l’environnement et impose, dès 2007, la publication de « cartes de bruit » sur les territoires des agglomérations de plus de 100 000 habitants, ainsi qu’aux abords des grandes infrastructures de transports. Elles auront pour objectif d’informer le public sur l’exposition au bruit des populations et d’aider les autorités publiques à définir des plans de prévention et de réduction des nuisances sonores provenant des transports ou des grands sites industriels.

Les logiciels NRA : une affaire de spécialistes.

Depuis 1995 (date de sa création), la NRA n’a guère subi de modifications. En 1999, de nouvelles normes européennes ont modifié les méthodes de calcul des indices d’évaluation de la qualité acoustique d’un bâtiment. Ces nouvelles dispositions s’imposent pour toutes les opérations dont la demande de permis de construire a été déposée après le 1er janvier 2000. À qualité acoustique identique, la valeur chiffrée exprimée dans les anciens indices est différente de celle qui résulte des nouvelles méthodes. L’exigence de performance acoustique n’a donc pas été modifiée : la manière de l’exprimer et le vocabulaire ont changé. Les solutions techniques permettant d’atteindre la conformité aux exigences de la NRA sont restées valables. Pour les bruits extérieurs, les bruits de chocs…, le décibel dB a remplacé le décibel (dB(A)).

Pourtant, le Cstb n’a vendu que 400 licences de son logiciel Acoubat-Sound qui permet de vérifier la conformité réglementaire d’un bâtiment. Preuve que ce domaine est celui de bureaux d’études spécialisés qui assistent les architectes. Cependant, un bon logiciel et une courte formation permettent de produire des résultats très honorables.

La NRA aurait pu créer un double besoin : le calcul prévisionnel de conformité et la vérification sur chantier, une fois le bâtiment fini. Mais seul le calcul prévisionnel a engendré une réelle activité qui s’appuie sur deux logiciels : Acoubat-Sound (Cstb) et Bastian (Datakustik, Allemagne). La vérification sur chantier demeure relativement rare. En Grande-Bretagne, la réglementation exige depuis 2003 qu’au moins 10 % des logements neufs construits fassent l’objet de tests d’acoustique sur site, après achèvement. La situation est radicalement différente ici.

Avec la NRA, trois aspects de l’acoustique du logement sont pris en compte : la transmission des bruits depuis l’extérieur, la transmission des bruits dans le bâtiment d’un logement à l’autre et d’un niveau à l’autre et enfin les émissions sonores dans les pièces, à savoir le bruit généré par les équipements dans le logement. Entre la certification acoustique d’une chaudière et le bruit qu’elle produit dans une cuisine, il existe toute la distance de l’installation.

Une librairie de 1 500 sources sonores

Conformément à la norme européenne EN12354, les 2 logiciels calculent l’isolation acoustique aux bruits aériens entre deux pièces (EN 12354-1), aux bruits d’impact entre deux pièces (EN 12354-2) et par rapport aux bruits externes (En 12354-3). Tous deux possèdent une base de données de systèmes constructifs et de composants (fenêtres, portes, bouches d’entrées d’air, etc.) qui peut être complétée par l’utilisateur. Dans ce domaine, Bastian suit la norme EN 12354, y compris dans ses données informatives, non-obligatoires, qui décrivent des exemples de systèmes constructifs. Pour Acoubat, le Cstb a estimé que ces données descriptives ne correspondaient pas aux habitudes de construction en France. Il lui a donc incorporé d’autres situations, pour être conforme au marché français.

Pour les bruits extérieurs, Bastian comporte une librairie de plus de 1 500 sources sonores. Il importe aussi les spectres d’émission de bruits calculés par CadnaA, le logiciel de cartographie du bruit du même éditeur. Son interface, disponible en trois langues (allemand, anglais et français), est capable d’imprimer les résultats dans 15 des langues européennes. Il comprend également un module optionnel d’auralisation qui rend audibles tous les résultats calculés pour la transmission de bruits aériens entre pièces et depuis l’extérieur. Il suffit d’une carte/son 16 bits pour pouvoir en bénéficier. Cette option ajoute 46 sources de bruits intérieurs (parole, chaîne stéréo, téléviseur, instruments de musique différents, etc.) et extérieurs (circulation routière et ferroviaire, passage d’avions, etc.) et 9 sortes de pièces de réception du bruit. Elle permet aussi de simuler 5 provenances différentes du bruit.

Une nouvelle base enrichie de 650 rapports d’essais

Le Cstb a enrichi la base de données des produits et systèmes qui accompagne Acoubat. Une méthode de certification acoustique est au point et les tests de produits ont lieu dans les laboratoires du Cstb (Champs-sur-Marne). Ces derniers devraient être incorporés dans la prochaine version du logiciel, prévue mi-2005. En attendant, la version 2 d’Acoubase (base de données acoustiques des produits de construction) est disponible depuis le 1er octobre 2003. Développée par le Ctba (1) pour le compte de l’AIMCC (2), avec le soutien de l’Ademe (3), cette base a été actualisée et enrichie. Compatible avec les principaux logiciels du marché, elle comporte dorénavant plus de 650 rapports d’essais référencés par fonctions, par types de mesures ou par fabricants. De nouvelles familles de produits y ont été introduites. Une nouvelle fonctionnalité permet d’accéder à des valeurs génériques pour les fenêtres définies dans la norme européenne en cours d’élaboration, en complément des rapports d’essais de certains fabricants. Un export des données de la base est possible. Le Cstb participe activement à des groupes experts européens qui mettent au point de nouvelles méthodes prévisionnelles. Il s’agit, à partir de la valeur de bruit d’équipement certifiée en laboratoire pour un appareil donné, de prévoir le bruit sur site par cet équipement. Ces méthodes de calcul se fonderont notamment sur un mode de pose de l’équipement. En même temps que cette fonctionnalité supplémentaire, devraient donc apparaître des prescriptions nouvelles de pose des chaudières, des ventilateurs, etc.

En 2006, Acoubat devrait s’enrichir de l’étude des bruits de robinetterie et d’évacuation d’eau, grâce à l’incorporation de travaux normatifs européens sur la manière de les prendre en compte.

Des configurateurs de solutions

Pour aider les prescripteurs dans leurs choix et dans les calculs, les constructeurs mettent à leur disposition des configurateurs. Il s’agit de programmes reposant sur un système expert et une base de données de produits, limitée à ceux de la marque concernée. Ils fonctionnent selon deux logiques possibles : soit l’utilisateur fixe le niveau de performance acoustique à atteindre et le programme indique quelles solutions y répondent, soit l’application calcule l’isolation acoustique à partir d’une solution prédéfinie. L’avantage de ces logiciels : éviter les impossibilités. Ensuite, il aboutissent à un descriptif détaillé de tous les produits composant la solution, en fonction de la surface indiquée. A contrario, ils sont limités aux produits d’une marque, et le résultat acoustique qu’ils proposent est le produit d’un calcul dont on ne connaît pas la méthode.

L’un des plus performants dans ce domaine est Claraline Acoustic Comfort Software de Saint-Gobain Glass et Saint-Gobain Isover. Son domaine est le « confort acoustique », c’est-à-dire le calcul d’une solution en fonction d’une isolation acoustique à atteindre. Disponible en six langues, il tient compte du fait qu’il n’existe pas moins de 8 normes ou recommandations différentes en Europe (4). À partir de la sélection d’une norme et d’une classe de Confort Acoustique, Claraline permet une recherche dans sa base de données élaborée des éléments constructifs répondant à l’exigence. Tous les paramètres relevant des méthodes de calcul EN ISO 717, ASTM E 314-87 et ASTM E 989-89 sont pris en considération pour la définition de la spécification.

Calcul des niveaux d’atténuation et de régénération

De son côté, le logiciel Cibele permet de simuler la propagation d’un son dans un réseau aéraulique, ce qui revient à simuler un bruit d’équipement. L’utilisateur dispose d’objets concrets (ventilateurs, conduits, coudes, etc.) pour décrire très précisément le réseau dans lequel le son va se propager. De proche en proche, il calcule les niveaux d’atténuation et de régénération de ce son, et obtient un niveau acoustique pour chaque bouche de sortie du réseau. L’utilisateur spécifie alors le niveau maximum à respecter et le logiciel calcule automatiquement les caractéristiques techniques du silencieux le plus adéquat. ­Cibele, qui ne fonctionne qu’avec le matériel France-Air, travaille dans le domaine des bruits d’équipement, le seul segment de la NRA qui reste exprimé en dB (A) au lieu de dB depuis la réforme de 2000.

Première société spécialisée (1995) de consultants en acoustique virtuelle, Euphonia propose un CD « Test Lieux Musicaux ». Il a été élaboré avec l’appui du ministère de l’Aménagement du territoire et de l’Environnement, en collaboration avec le Giac (Groupement de l’ingénierie acoustique).

Ce CD fournit une séquence musicale permettant d’exciter de façon réaliste les structures bâties des lieux diffusant de la musique amplifiée lors des mesurages d’isolements ou d’émergences, conformément au cahier des charges ci-dessus. Il contient également des pistes de bruit rose et blanc large bande et filtré par octave et tiers d’octave, mono centre, mono gauche et mono droite, ainsi qu’une séquence musicale de test répétée pour chaque note de la gamme de do. Cela permet d’exciter tous les modes de la structure répondant à un morceau de musique. Euphonia commercialise la gamme des produits Lake : des outils informatiques et des matériels spécialisés en acoustique prévisionnelle, l’audio-spatialisation, instrumentation et traitement du signal (Station Huron, MLSSA, Microphone SoundField, etc.).

Visualiseur de données en 3D

Elle diffuse également les logiciels Catt-Acoustic, AkAbak, Spectra et toute une gamme d’outils informatiques spécialisés dans la mesure acoustique et la prévision. Concernant les salles de spectacles, en attendant que le logiciel du Cstb Icare ne détrône Epidaure, CATT Acoustique, distribué par Euphonia en France, se taille la part du lion. Disponible sous WindowsNT/2000/XP/95/98, CATT version 8 bénéficie de la rapidité d’un code 100 % 32 bit. Il comporte 6 modules (calcul prévisionnel, directivité, caractéristique des surfaces, composition des sources, traitement différé, traitement par lot). Un éditeur des fichiers de données, développé sur mesure, est livré avec le programme. Un visualiseur de données en 3D est également livré avec le logiciel. Il dispose d’un manuel détaillé accompagné d’un fichier d’aide en ligne et d’un didacticiel. La version 8 constitue la sixième mise à jour majeure disponible en environnement Windows.

Pour les salles de spectacles, anciennes ou polyvalentes

Est également commercialisé par le Cstb, Carmen, un système de contrôle actif de l’acoustique des salles de spectacle. Sa cible est l’ensemble des salles de spectacles anciennes pour lesquelles il est impossible d’effectuer des travaux, voire les récentes salles polyvalentes dont l’acoustique laisse à désirer. Etant donné le coût et la technicité de cette application, le Cstb évalue le marché en Europe à une centaine de sites au maximum. Cinq d’entre eux ont étés équipés en France, un en Grande-Bretagne et deux en Hongrie.

Le Cstb regarde vers l’Asie et le continent américain pour développer ses ventes. Pour les plus petites salles, toutes les salles polyvalentes, le Cstb développe Carmencita, une application du même genre, mais nettement plus simple et moins coûteuse. Sa première présentation devrait avoir lieu fin 2005.

Euphonia diffuse Alphabase, une base de données des caractéristiques d’absorption des matériaux commercialisés en France. Près de 900 références de produits commercialisés certifiés (faux-plafonds décoratifs, revêtements muraux, produits spécifiques,..). Chaque matériau est décrit en détail : nom, fabricant, coefficients d’absorption, référence de l’essai, masse surfacique, mise en œuvre, indice unique Alpha w, etc. AlphaBase peut exporter ses données vers des fichiers compatibles avec CATT-Acoustic, logiciel de modélisation en acoustique des salles (nous consulter pour d’autres formats) et vers toute autre application bureautique par l’intermédiaire du presse-papiers.

Modélisation des bruits extérieurs

Les fichiers de données sont stockés dans un format standard AccessTM. AlphaBase est ­proposé sur formule d’abonnement annuel comprenant deux mises à jour semestrielles.

En matière de bruits extérieurs, Mithra, le logiciel du Cstb distribué par 01dB-Metravib tant que durent les stocks, a déjà 15 ans. Très efficace pour l’étude d’un site en particulier, il ne se prête pas bien aux évolutions demandées par la Directive européenne du 25 juin 2002.

Il n’est pas véritablement capable d’étudier de grandes zones de bruits et d’en tirer une cartographie. Avec l’aide de l’IGN (Institut géographique national), le Cstb a donc développé Mithra-SIG qui croise les données de bruits avec un SIG (système d’informations géographiques). En l’occurrence, Map-Modeller de l’IGN. Mithra-Sig, avec ses modules additionnels d’analyse des bruits routiers, ferroviaires ou industriels, est réservé aux bureaux d’études spécialisés. Il faut en effet compter environ 6 000 e HT pour la version de base qui comporte un module d’analyse du bruit, puis 3 000 e HT pour chacun des modules additionnels. Le package complet reviendra donc environ 18 000 e HT.

2 000 sites équipés avec SoudPlan

L’un de ses concurrents directs pour la modélisation de l’environnement sonore est ­SoundPlan. La société Euphonia en assure la distribution en France. Développé par Braunstein Berndt GmbH, SoundPlan a acquis une place leader parmi les logiciels de prévision acoustique pour les études d’impact. Plus de 2 000 sites en ont été équipés depuis 1986. Il offre une solution intégrée pour le contrôle des bruits émis dans l’environnement et l’analyse des pollutions aériennes.

Il permet de traiter tout aussi bien le bruit émis par les infrastructures de transport routier, par les avions, les usines et les installations classées. Toutes les fonctionnalités de SoundPlan sont intégrées dans un seul et même programme, l’utilisateur pouvant acquérir les différents modules au fur et à mesure de ses besoins en étude. Euphonia va mobiliser autour de SoundPlan les ressources de l’acoustique virtuelle pour offrir une aide à la décision précieuse dans le contexte des études d’impact et de la gestion des risques industriels. Les résultats des modélisations numériques pourront être ainsi restitués sous formes audibles et animées afin d’offrir aux utilisateurs une immersion dans l’environnement sonore simulé.

Nom Service lecteur Editeur Objet Spécifications
Acoubase 520 CTBA et AIMCC Base de données des perforamnces acoustiques des produits de la construction pour les études NRA. Fonctionne sous Windows et s’interface avec ACOUBAT.
Acoubat 521 Cstb Calcul d’isolement acoustique dans le cadre de la NRA. Windows 95/98/NT/ME/2000/XP
Acou stiff  522 Gamba & Associés « Acoustic Software Sound transmission Index Full Forecast » : calcul prévisionnel d’isolement acoustique. Utilisable pour la vérification de la conformité à la NRA. Windows 95/98/NT/ME/2000/XP
AlphaBase 2.0 523 euphoniawww.euphonia.fr Base de données des caractéristiques d’absorption des matériaux commercialisés en France. Windows 3.x, WindowsNT/95 Windows 2000/XP
Bastian, Bastian Light 524 Datakustikhttp://www.datakustik.deDistribué par O1dB-Metravib Calcul d’isolement acoustique dans le cadre de la NRA. Bastian Light ne comporte pas le calcul des temps de réverbération. Windows 95/98/NT/ME/2000/XP
CadnaA 525 Datakusticdistribué par 01-dB-Metravib Prévision des niveaux de bruit sur site en milieu industriel, locaux sportifs et de loisirs, routes et rail, aéroports, etc. Utilisable pour la cartographie des villes. Disponible en anglais, allemand, français et italien. Windows 95/98/NT/2000/XP
Cadna-Mithra 526 Cstb Remplace Mithra vieillissant Étude d’impact local des bruits extérieurs. Windows 2000/XP
Catt Acoustic 8 527 Euphoniawww.euphonia.fr Modélisation de l’acoustique des salles, CATT acoustic accroit ses capacités dans l’analyse des systèmes de sonorisation. Export au format VRML, support des librairies OpenGL, audio-spatialisationdynamique d’un parcours, son surround 5.1. Windows 95/98/NT/2000/XP
CD « Test Lieux Musicaux » 528 Euphoniawww.euphonia.fr Fourniture de sources musicales pour la mesure d’isolement acoustique des lieux musicaux. Windows 2000/XP
Cibele 529 France-Air Simulation d’un son à travers un réseau aéraulique et calcul des silencieux. Windows 98/NT/2000/XP
Claraline Acoustic Comfort Software 530 Saint-Gobain Isover et Saint-Gobain Glasshttp://solutions.isover.fr/boite/fram_services.htm Recherche d’éléments constructifs à partir d’un niveau d’isolation acoustique à atteindre, en fonction de 8 normes ou labels européens différents. Windows 95/98/NT/ME/2000/XP
Mithra 531 Cstb Distribué par O1dB-Metravib. En principe la distribution est stoppée, mais le distributeur écoule les boîtes disponibles. Modélisation de la propagation acoustique en extérieur de tous types de sources de bruit. Modules bruits routiers, ferroviaires, aériens ou industriels. Windows 98/NT/2000
Mithra-Sig 532 Cstb Analyse et cartographie des sources et niveaux de bruit conformément à la Directive européenne. Windows 2000/XP
Oper@ 533 O1dB-Metravib Système composé d’une mutlitude de balises de mesure de bruit, connectées automatiquement à un ordinateur central. À partir de la base de données ainsi constituée, le logiciel dBcity trace la carte des nuisances sonores. Windows 2000/XP
SoundPlan 534 Euphoniawww.euphonia.fr Modélisation de l’acoustique des salles et de tous types de locaux. Windows 2000/XP

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