Les coefficients d’absorption communiqués par les fabricants et abondamment reproduits sur internet, doivent etre abordés avec précaution car les valeurs dépendent largement des méthodes de mesurage. En outre, les coefficients ne signifient pas grand-chose si le produit n’est pas utilisé dans des conditions identiques à celles du laboratoire où ils ont été mesurés.

Les matériaux rencontrés dans le traitement acoustique des salles possèdent un coefficient d’absorption qui renseigne sur l’aptitude du matériau à absorber les sons à différentes fréquences. Ces données sont utiles pour comparer les propriétés acoustiques entre différents produits et déterminer lequel conviendra le mieux pour l’application souhaitée.

La valeur du coefficient varie entre 0 et 1. Zéro traduit une absorption nulle tandis que 1 signifie que toute l’énergie (100%) est absorbée. Les valeurs intermédiaires représentent le pourcentage d’énergie absorbée. Il suffit de choisir parmi les valeurs, sachant que plus le nombre est élevé, plus le matériau absorbe d’énergie. On publie le coefficient d’absorption à plusieurs fréquences espacées d’un tiers d’octave de 100Hz à 5kHz ou d’une octave de 125Hz jusqu’à 4kHz. 

Mais rien n'est parfait et il faut tenir compte de l’imprécision des mesures.
D'abord, le matériau n’est pas toujours clairement défini. Exemple : le béton = 0,01 à 500Hz. Quel béton ? De quelle épaisseur ? Avec quelle rigidité ? La masse volumique est rarement précisée, on ne sait rien du dosage, du calibre du sable et du gravier, de la présence d’adjuvant, de la température de séchage, de la rugosité de la surface. Idem pour la mousse, le feutre, le liège, les laines biologiques, etc.

La norme ISO-354 définit les conditions de mesurage avec beaucoup de rigueur. Elle précise le volume de la chambre, la surface de l’échantillon, son montage, la position des enceintes et du micro, elle tient compte de l’humidité et de la température. Malgré cela, on trouve d’un laboratoire à l’autre, pour un même échantillon, mesuré dans les mêmes conditions, des écarts pouvant aller jusqu’à 40%.

Conditions d'utilisation du matériau

Les coefficients d’absorption peuvent s’avérer très utiles pour calculer et prédire les performances acoustiques d’une salle. Ceci vaut surtout pour les grandes salles réverbérantes car le coefficient d’absorption est une grandeur statistique dont la pertinence découle des conditions de mesurage.

Il est peu probable que vous retrouviez chez vous les conditions du laboratoire. Les pièces d’habitation n’ont pas vraiment de réverbération, au sens propre du terme, même si toutes les parois sont réfléchissantes. Le volume n’est pas assez grand pour y prétendre, les réflexions sur les parois de la pièce ne seront pas assez diffuses. L’angle d’incidence, la température, l’humidité seront différents. Enfin, la façon dont le produit est appliqué ou installé joue un rôle prépondérant.

Les unités

L’absorption totale d’une surface s’exprime en Sabines. Le Sabine est une grandeur qui exprime l'absorption totale d'un ou de plusieurs éléments. Il faut diviser la valeur en Sabines par la surface exposée (en mètres carrés) pour connaître le coefficient d'absorption du matériau. On notera que le coefficient habituellement issu des tests en chambre réverbérante correspond au coefficient de Sabine et non au coefficient d’absorption de l’énergie sonore. Le coefficient de Sabine, noté "a", indique la moyenne arithmétique des coefficients de réflexion des différentes surfaces tandis que le coefficient alpha représente la moyenne géométrique des coefficients de réflexion. En France, la confusion est entretenue par l’appellation alpha Sabine (S) pour désigner le coefficient "a". C’est pourtant le coefficient le plus utilisé. 

Remarque: Les coefficients S mesurés en laboratoire sont acceptables pour la prédiction de temps de réverbération dans les salles d’un volume confortable, c’est à dire supérieur à 200 ou 300m3. Dans une pièce d’habitation, les coefficients S paraitront optimistes. De toute façon, la formule de Sabine qui sert habituellement à calculer la réverbération, ne s’applique pas aux petits volumes. Un autre phénomène vient s’ajouter : la durée des réflexions aux basses fréquences est surtout dominée par les modes stationnaires et la réverbération est étrangère à cela.

L'importance du montage

Les coefficients d’absorption d’un panneau de mousse varient selon le montage utilisé pendant les mesurages. Selon que le panneau est collé contre la paroi, espacé de la paroi ou suspendu au plafond, le coefficient sera différent.

Exemple : valeurs mesurées pour un panneau de mousse d’un mètre carré et 40mm d'épaisseur

Soyez prudent en lisant les tableaux. La hauteur de la surélévation n’est pas toujours indiquée sur la brochure commerciale. Par exemple, si le vide d'air (plénum) de votre plafond n'est que de 10 ou 15cm, vous n'obtiendrez jamais les performances annoncées. Les coefficients d'absorption sont aussi des outils de marketing.

Méthodes de mesurage

Il existe deux méthodes pour mesurer l’absorption d’un matériau. L'une utilise un dispositif appelé tube à impédance et l'autre une chambre réverbérante. Chaque méthode possède ses avantages et ses inconvénients.

Le tube d’impédance ou tube de Kundt

Avantages du tube à impédance
- Les conditions environnementales sont stables. Les valeurs collectées ne sont pas influencées par les variations de température d’humidité ou de vitesse de propagation.
- La taille de l’échantillon est réduite. Tous les échantillons sont sur un pied d’égalité. 
- Les résultats ne sont pas influencés par le choix du montage. L’angle d’incidence est toujours le même.
- Les mesures sont reproductibles. La comparaison entre différents matériaux est plus fiable.
- Les valeurs obtenues sont toujours comprises entre 0 et 1. Elles sont utilisables par tous les logiciels de simulation acoustique.

Inconvénients
- Le diamètre du tube limite la bande des fréquences mesurables. L’obtention d’un spectre complet nécessite l’emploi de deux tubes de diamètres différents.
- L’angle d’incidence ne reflète pas les conditions réelles d’une pièce réverbérante où l’incidence varie pour chacune des multiples réflexions.
- Cette méthode rend impossible le mesurage des objets volumineux et des personnes.

La chambre réverbérante

Dans la plupart des situations, le son aborde les surfaces sous des angles d'incidence multiples et variés. Or, le tube à impédance n'offre qu'une seule incidence perpendiculaire à la surface du matériau. Une méthode alternative très en vogue consiste à mesurer le matériau dans une chambre réverbérante. Cette méthode permet d’obtenir un coefficient d’absorption sous incidence aléatoire, plus proche des situations réelles.

Coefficients supérieurs à 1

En toute logique, il est physiquement impossible qu’un coefficient d’absorption ait une valeur supérieure à 1. A cette valeur, toute l’énergie émise est absorbée. On peut comparer cette image à celle d’une fenêtre ouverte sur un espace infini. Le son s’engouffre dans l’ouverture et ne revient jamais. Pourtant, nombreux sont les produits qui affichent des coefficients de 1,2 et parfois davantage. La procédure décrite dans la norme ISO-354 le permet sans que cela constitue une aberration.

Alors pourquoi trouve-t-on des coefficients supérieurs à 1 ?
Il y a plusieurs explications à cela. D’abord, contrairement à la méthode du tube à impédance, le son réverbéré par les parois de la chambre aborde l’échantillon sous des milliers d’incidences différentes. La moyenne des angles d’incidence n’est donc pas nulle. Elle s’établit entre 45 et 60 degrés.

Or, quand une onde rencontre le bord de l’échantillon elle diffracte, c'est-à-dire qu’elle se brise en contournant l’arête et diffuse son énergie. Cela s’appelle l’effet de bord. Une bande virtuelle d’absorption se forme sur le périmètre. L’échantillon paraît plus grand qu’il n’est en réalité et l’absorption est augmentée d’autant, sans que la surface de calcul soit modifiée. L’effet de bord s’accroît avec l’abaissement de la fréquence, ou plus exactement quand la longueur d’onde augmente en regard des dimensions de l’échantillon. La diminution de la surface, l’élévation du rapport longueur/largeur, une absorption accrue sont également des facteurs favorables à l’effet de bord.
Le coefficient apparent sera forcément meilleur que celui d’un panneau plat de mêmes dimensions et de même épaisseur moyenne.

D'autre part, la norme précise que les cotés doivent être protégés s'ils ne sont pas exposés dans le cadre d'une utilisation normale, ou inclus dans la surface dans le cas contraire. Cette recommandation n’est pas toujours respectée car les fabricants omettent souvent de préciser au laboratoire les conditions d'utilisation.
Ce détournement de la procédure de test conduit à une confusion fréquente, savamment orchestrée par les fabricants.

Aucun logiciel n'utilise des coefficients supérieurs à 1. Il est donc important de vérifier et de comprendre ses sources avant d'utiliser un coefficient d'absorption. Les erreurs d’interprétation sont fréquentes.

La formule de Sabine

Il faut tenir compte des imperfections reconnues de la formule de Sabine qui assume un comportement linéaire plutôt que logarithmique et n’est applicable que dans un espace réverbérant diffus. Si les coefficients obtenus sont acceptables pour une salle réverbérante, il en va autrement pour une pièce sourde. La raison est que, pendant les mesurages, les ondes émises par la source sont réfléchies des milliers de fois par les parois de la chambre, avant d’atteindre l’échantillon. Du cumul de ces réflexions, il résulte un champ réverbéré intense et ce sont des milliers d’ondes que reçoit l’échantillon. Ses capacités d’absorption sont sollicitées de tous cotés et le rendement est élevé.

Par contre, dans une pièce déjà amortie par la présence d’autres matériaux absorbants, l’énergie incidente parvient à l’échantillon par un nombre de chemins beaucoup plus limité, la plupart des réflexions ayant déjà été "mangées". L’incidence résultante est réduite et le coefficient d’absorption s’en trouve diminué. Le coefficient d'absorption sera différent selon que le produit est utilisé dans un grand hall réverbérant ou dans un salon.

Coefficients Alpha-W et NRC

Quand les figures détaillées pour chaque fréquence ne sont pas requises, on cherche à résumer l’absorption à une valeur unique. Il s’agit de l’indice alpha-W qui correspond à la moyenne pondérée des coefficients entre 250 et 4000Hz, rapprochée à une courbe de référence donnée par la norme ISO-11654.

Les valeurs mesurées par bande de tiers d'octave, sont converties arithmétiquement en bandes d'octave puis tracées sur un graphe. Une courbe de référence standard est alors décalée vers les valeurs mesurées par pas de 0,05 jusqu'à ce que la somme des écarts défavorables soit inférieure ou égale à 0,10. L’écart est défavorable quand la valeur mesurée est inférieure à la courbe de référence. La valeur du coefficient pondéré d'absorption acoustique W est lue à l’intersection de la courbe de référence et de la droite verticale à 500Hz. La valeur W varie entre 0,00 et 1,00. 
La limite inférieure de la courbe de référence étant 250 Hz, la méthode d'évaluation n'est pas adaptée aux produits destinés à l’absorption acoustique des basses fréquences tels les résonateurs et les basstraps.

La norme américaine ASTM C-423 utilise une procédure différente pour définir l’indice équivalent nommé NRC (Noise Réduction Coefficient). L’indice correspond à la moyenne arithmétique des bandes d’octave centrée sur 250, 500, 1000 et 2000 Hz, arrondie à 0,05. Mais cet indice comporte de nombreuses lacunes. Aucune pondération n’est prévue, ce qui rend l’indice inutilisable pour l’évaluation des besoins en absorption. De surcroît, la norme exclut l’octave à 4000Hz qui pourtant, coïncide avec la plage où l’oreille est plus sensible. Deux matériaux possédant un indice NRC identique peuvent avoir des caractéristiques acoustiques très différentes.

Le temps de réverbération global ne peut être obtenu directement avec les indices alpha-W et NRC. Il doit être calculé à partir des bandes de fréquences par octave ou tiers d’octave.