Bases théoriques sur les phénomènes physiques
Acoustique environnementale - Effets des frontières sur la propagation acoustique

Le présent article fait directement suite à l’article [BR 100] traitant de l’influence de l’atmosphère sur la propagation acoustique en milieu extérieur. Formidable « terrain de jeu » pour l’acousticien de l’environnement, le milieu urbain conjugue toutes les complexités liées (i) à l’émission et (ii) à la propagation du son. En effet, du point de vue de l’émission, les situations acoustiques étudiées en milieu urbain mettent bien souvent en scène de nombreuses sources sonores : activités humaines (« anthropophonie »), présence animale (« biophonie »), sources sonores naturelles (« géophonie »), bruit des transports, bruit industriel, etc. Cependant, il ne sera pas (ou peu) question des sources sonores dans cet article, chacune d’elles étant supposée ici parfaitement connue, tant du point de vue fréquentiel (composition spectrale) que temporel (signature, stationnarité, rugosité, etc.), dynamique (mobilité) et géométrique (directivité, multipolarité, ponctualité, omnidirectionnalité, etc.). Sauf quand cela sera mentionné, on continuera donc ici à considérer le cas d’une source ponctuelle, monopolaire (donc omnidirectionnelle), immobile, stationnaire et émettant uniformément dans toute la gamme fréquentielle de l’audible (« bruit blanc » ou « bruit rose » en tiers d’octaves). Bien sûr, la réalité est tout autre ; cette décomposition est une vue de l’esprit afin de pouvoir appréhender le problème dans toute sa complexité (multi-source), puis ensuite le système dans son ensemble (« ambiance sonore »).

Ainsi, le présent article s’intéresse aux effets des frontières (sol, bâti, obstacles, etc.) sur la propagation acoustique, en particulier en milieu urbain ; il se focalise donc sur les phénomènes physiques afférents, indépendamment des sources sonores en présence : réflexion, diffraction et diffusion par les éléments du bâti et par l’encombrement des rues, absorption par les surfaces traitées ou végétalisées, etc. Certains de ces phénomènes physiques ont déjà été partiellement abordés dans l’article [BR 100] mais ce document permet de se focaliser plus en détail sur leurs effets en milieu densément bâti. En outre, les phénomènes propres à l’interurbain (e.g. effets de sol) peuvent parfois se révéler également très influents en milieu bâti (e.g. absorption par un parc végétal en ville), raison pour laquelle ces effets sont de plus en plus souvent intégrés aux modèles de propagation acoustique en milieu urbain.

L’échelle spatiale concernée ici s’étend donc de quelques mètres (rue) à plusieurs centaines de mètres (ville, territoire), en passant par celle du quartier. Pour cette échelle et pour ce type de milieu de propagation (densément bâti et avec beaucoup d’activités humaines), on s’intéresse souvent davantage au champ proche qu’au champ lointain. Cependant, en présence d’un grand nombre de sources sonores, la contribution des sources sonores « lointaines » (e.g. boulevard périphérique) n’est pas toujours négligeable pour caractériser (i.e. modéliser ou mesurer) l’environnement sonore d’une rue voire d’un quartier. Ainsi, la section 1 offre au lecteur – pas forcément acousticien – les bases théoriques de manière à pouvoir ensuite appréhender la modélisation numérique et la caractérisation expérimentale de la propagation acoustique en milieu urbanisé qui seront présentées section 2 et section 3, respectivement.