ISO/R 354:1963
(Main)Measurement of absorption coefficients in a reverberation room
Measurement of absorption coefficients in a reverberation room
Mesure des coefficients d'absorption en salle réverbérante
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UDC 534 Ref. No. : ISOlR 354 - 1963 (E)
IS0
I N T E R NAT1 O N AL O R G A N I ZATl O N
FOR STAN DAR DI ZAT I O N
I SO RE C OM M EN DATl ON
R 354
MEASUREMENT OF ABSORPTION COEFFICIENTS
IN A REVERBERATION ROOM
1st EDITION
Decem ber 1 963
COPYRIGHT RESERVED
The copyright of IS0 Recommendations and IS0 Standards
belongs to IS0 Member Bodies. Reproduction of these
documents, in any country, may be authorized therefore only
by the national standards organization of that country, being
a member of ISO.
For each individual country the only valid standard is the national standard of that country.
Printed in Switzerland
be obtained through the national standards organizations.
Also issued in French and Russian. Copies to
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BRIEF HISTORY
The IS0 Recommendation R 354, Measurement of Absorption Coefjcient in a Reverberation
Room, was drawn up by Technical Committee ISO/TC 43, Acoustics, the Secretariat of which is
held by the British Standards Institution (B.S.I.).
Work on this question by the Technical Committee began in 1955 and led, in 1961, to the
adoption of a Draft IS0 Recommendation.
In November 1961, this Draft IS0 Recommendation (No. 477) was circulated to all the
IS0 Member Bodies for enquiry. It was approved, subject to a few modifications of an editorial
nature, by the following Member Bodies:
Australia Germany New Zealand
Austria Greece Portugal
Belgium India Switzerland
Brazil Indonesia Sweden
Denmark Ir e 1 and United Kingdom
Finland Netherlands U.S.S.R.
Three Member Bodies opposed the approval of the Draft:
France, Japan, U.S.A.
The Draft IS0 Recommendation was then submitted by correspondence to the IS0 Council,
which decided, in December 1963, to accept it as an IS0 Recommendation.
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ISOlR 354 - 1963 (E)
IS0 Recommendation R 354
Decem ber 1963
MEASUREMENT OF ABSORPTION COEFFICIENTS
IN A REVERBERATION ROOM
INTRODUCTION
With a source of sound operating in an enclosed space, the level to which reverberant sound builds
up, and the subsequent decay of reverberant sound when the source is stopped, are governed by
the sound-absorbing characteristics of the boundary surfaces or objects in the room. In general,
the fraction of the incident sound power which is absorbed at a surface depends upon the angle of
incidence. In order to be able to assess the reverberation time of an auditorium or the noise re-
duction which would be effected by an absorbing treatment in e.g. an office or workshop, a know-
ledge is required of the absorbing characteristics of the surfaces, normally in the form of a suitable
average over all angles of incidence. Since the angular distribution of sound in actual enclosures
varies, it is convenient for the purpose of standardization to take as the basis the simplest angular
distribution, namely a uniform distribution, since there are no grounds for preferring special
directions. This is called the difiuse state.
The aim of measurements of the sound absorption of objects, or the absorption coefficients of
surfaces in a reverberation room, is to obtain the values appropriate to this condition. In view of
the difficulty of obtaining complete diffusion, absorption coefficients determined in a reverb-
eration room may not be so precise as absorption coefficients measured at specific angles of inci-
dence, especially at normal incidence by the tube method. The fact that, owing to diffraction at the
edges, the equivalent absorption area of a plane specimen is not directly proportional to its surface
area, also contributes to this lack of precision. Nevertheless, measurements under reverberant con-
ditions are necessary, because only in this way can one include the effects of practical mounting
conditions, which cannot be simulated in the tube method. Furthermore, it is the only way to
determine the absorption of separate objects.
The purpose of this IS0 Recommendation is to promote uniformity in the methods and condi-
tions of measurement of absorption coefficients in reverberation rooms, so that values determined
by different laboratories should agree as far as possible.
Again, it should be pointed out that to attain the above aims stricter diffuse conditions are required
than ordinarily exist in most auditoria, and certain other restrictions, e.g. the volume of the rever-
beration room, are necessary. As a consequence, the absorption coefficients determined by the
method described may not be directly applicable for design calculations in special cases.
It is hoped that these recommendations will not restrict in any way development of new techniques
for the measurement of sound absorption. In some respects, the present methods may fall short
of the declared aims, and these proposals will possibly be revised as improved methods come into
use.
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1. SCOPE
This IS0 Recommendation describes how a reverberation room should be used to measure, under
specified conditions, the sound absorption coefficients of acoustical materials used as wall or
ceiling treatments, or the equivalent absorption area of separate objects, such as furniture, persons
or space absorbers. The general principle is that the specimen is introduced into the room and the
absorption added is computed from measurements of the reverberation time of the room (or the
decay rate of the reverberant sound) before and after the introduction of the specimen.
This IS0 Recommendation specifies certain features of the size and shape of the room, the size
and dispasition of the test specimei.,, the methods of measuring the reverberation time (or the
decay rate of the reverberant sound) and of computing the results, the frequencies to be used
and the manner in which the results should be stated.
2. EXPLANATION OF TERMS AND PRINCIPLE OF MEASUREMENTS
2.1 Reverberation. For the purpose of this IS0 Recommendation, the decay of the sound energy
in an enclosure after the source has stopped is called reverberation.
In most cases, for a given frequency or frequency band, this decay takes place approximately
exponentially with time after the first reflections. If this is so, the process of reverberation
may be characterized quantitatively in either of the two following manners :
(U) by the decay rate d, i.e. the rate of decay of the measured sound pressure level with time
in decibels per second (see clause 2.2 below),
(b) by the reverberation time T, i.e. the time in seconds required for the measured sound
pressure level to decrease by 60 dB.
60
T=-
d
2.2 The decay rate d is given by two additive parts:
(1) the first is due to the dissipation of sound energy during the propagation in air, and may
be characterized by the energy attenuation coefficient m
da = (10/ln 10) c - m = 4.34 ce m
(W
where c is the velocity of sound in air;
(2) the second depends on the absorption of sound energy at the partial reflections at the
boundaries of the room and the objects in it.
This part defines the equivalent absorption area A of the room, according to the following
formula :
db = [10/(4 In lo)] c A/V = 1.086 c - A/V
(2b)
where V is the volume of the room.
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IÇOIR 354 - 1963 (E)
2.2.1 The equivalent absorption area A may be evaluated from the measured decay rate or the
measured reverberation time, according to the equations :
d = da + db = 1.086 c (4 m + A/V) = 60/T
(2c)
d 55.3
giving A = (0.92 - - 4 m) V ou A= ( -4m)~
(24
C cT
If the equivalent absorption area of the empty reverberation room is increased by the
AA of objects brought into the room, AA may be evaluated
additional absorption area
from the difference of the reverberation decay rates dz after, and dl before, the introduction
of the objects, according to the formula:
V V1 1
A A = (d.92 - (d, - dl) = (55.3 ; (- - -)
C T2 TI
if the temperature and humidity, which influence the energy attenuation coefficient m,
have not been altered substantially between the two measurements. Otherwise, for high
frequencies, additional terms have to be taken into account:
Furthermore, it is assumed that the introduction of the additional objects does not alter
the equivalent absorption area of the empty room by an appreciable amount due to the
covering of part of the walls, floors, etc.
2.3 Absorption coefficient. In the case of a plane absorber mounted on the floor, wall or ceiling
of the room, AA may be divided by the surface area S of the specimen under test, and a
specific quantity, the absorption coefficient, may be so evaluated :
us = AA/S (4)
In the case of a poor absorber (e.g. plaster), it may be necessary to consider that AA is actually
the difference between the equivalent absorption area of the material under test and that of the
portion of wall or floor covered. The formula (4) has then to be amended to :
us = AAjS f us, (5)
where usl is the absorption coefficient of the wall or floor covered. It should be mentioned,
however, that this quantity can be measured only very crudely by the evaluation
of the decay rate dl or the reverberation time TI of the empty room (see Appen-
dix, clause A.2.3).
3. MEASUREMENT ARRANGEMENTS
3.1 Room
3.1.1 The volume of the reverberation room should be larger than 180 m3. It is further recom-
mended, in the case of new constructions, that the volume should be as close to 200 m3 as
possible (see Appendix, clause A.3.1.1).
3.1.2 The shape of the room should be such that
Imax < 1.9 V1/3,
where Zmax is the length of the greatest straight line which can fit within the boundary of
the room (e.g. in a rectangular room, it is the major diagonal).
3.1.3 The room should be such that the decaying sound field is sufficiently diffuse (see Appendix,
clause A.3.1.3). Natural frequencies in the low-frequency region should be as uniformly
spaced as possible.
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ISOIR 354 - 1963 (E)
3.1.4 The reverberation times of the empty room should exceed the values of:
5.0 5.0 5.0 4.5 3.5 2.0 seconds
at 125 250 500 1000 2000 4000 Hz(c/s)
(see Appendix, clauses A.3.1.1 and A.3.1.4).
Moreover, the curve of the reverbe
...
CDU 534 Ref. NO: ISOIR 354 - 1963 (F)
IS0
O RG A NI S AT1 O N INTERN AT1 ON A LE DE NORM ALI S AT1 O N
RECOMMANDATION IS0
R 354
fi ’ ” * ;i - MESURE DES COEFFICIENTS D’ABSORPTION
EN SALLE REVERBERANTE
I bre ED IT I ON
Décembre 1963
REPRODUCTION INTERDITE
Le droit de reproduction des Recommandations IS0 et des Normes
IS0 est la propriété des Comités Membres de I’ISO. En consé-
quence, dans chaque pays, la reproduction de ces documents ne
peut être autorisée que par l’organisation nationale de normali-
sation de ce pays, membre de I’ISO.
Seules les normes nationales sont valables dans leurs pays respectifs.
Imprimé en Suisse
Ce document est également édité en anglais et en russe. I1 peut être obtenu auprès des organisations
nationales de normalisation.
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HISTORIQUE
La Recommandation ISO/R 354, Mesure des coefJicients d’absorption en salle réverbérante,
a été élaborée par le Comité Technique ISO/TC 43, Acoustique, dont le Secrétariat est assuré par la
British Standards Institution (B. S. I .).
Les travaux relatifs à cette question furent entrepris par le Comité Technique en 1955 et
aboutirent en 1961 à l’adoption d’un Projet de Recommandation HO.
En novembre 1961, ce Projet de Recommandation IS0 (NO 477) fut soumis à l’enquête de
tous les Comités Membres de 1’ISO. I1 fut approuvé, sous réserve de quelques modifications d’ordre
rédactionnel, par les Comités Membres suivants :
Allemagne Finlande Pays-Bas
Australie Grèce Portugal
Autriche Inde Royaume-Uni
Belgique Indonésie Suisse
Brésil Irlande Suède
Danemark Nouvelle-Zélande U.R.S.S.
Trois Comités Membres se ec arèrent opposés à l’approbation du Projet :
France, Japon, U.S.A.
Le Projet de Recommandation IS0 fut alors soumis par correspondance au Conseil de
l’IS0 qui décida, en décembre 1963, de l’accepter comme RECOMMANDATION ISO.
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IÇOIR 354 - 1963 (F)
Recommandation IS0 R 354 Décembre 1963
MESURE DES COEFFICIENTS D’ABSORPTION
ENSALLERÉVERBÉRANTE
INTRODUCTION
Avec une source sonore fonctionnant dans un espace clos, le niveau atteint par le son provenant
de la réverbération et ensuite la décroissance du son lorsque la source est arrêtée, dépendent des
caractéristiques d’absorption acoustique des surfaces limites ou des objets qui se trouvent dans la
salle. En général, la fraction de la puissance acoustique incidente qui est absorbée par une surface
dépend de l’angle d’incidence. Afin de pouvoir fixer la durée de réverbération d’un auditorium ou
la réduction de bruit qui serait entraînée par un traitement absorbant, dans un bureau ou un atelier
par exemple, il est nécessaire de connaître les caractéristiques d’absorption des surfaces, ordinaire-
ment sous forme d’une moyenne convenable prise sur tous les angles d’incidence. Comme la
distribution angulaire du son dans les enceintes habituelles est variable, il est commode de prendre
comme base, en vue de la normalisation, la distribution angulaire la plus simple, c’est-à-dire une
distribution uniforme, car il n’y a aucune raison de donner la préférence à des directions déter-
minées. C’est ce que l’on nomme l’état diffus.
Le but des mesures d’absorption acoustique des objets ou des coefficients d’absorption des sur-
faces en salle réverbérante est d’obtenir les valeurs adaptées à ces conditions. En raison de la
difficulté d’obtenir une diffusion complète, les coefficients d’absorption déterminés en salle réver-
bérante peuvent ne pas être aussi précis que les coefficients d’absorption mesurés pour des angles
d’incidence déterminés, notamment à l’incidence normale par la méthode du tube. Le fait que,
à cause de la diffraction aux bords, l’aire d’absorption équivalente d’un échantillon plan n’est pas
directement proportionnelle à son aire, contribue aussi à ce manque de précision. Cependant, les
mesures en conditions réverbérantes sont nécessaires, parce que l’on ne peut qu’ainsi faire inter-
venir les effets des conditions pratiques de montage qui ne peuvent être simulées par la méthode
du tube. De plus, c’est le seul moyen de déterminer l’absorption d’objets individuels.
Le but de cette Recommandation IS0 est d’apporter l’uniformité dans les méthodes et les condi-
tions de mesure des coefficients d’absorption en salle réverbérante, pour que les valeurs déter-
minées dans différents laboratoires s’accordent autant que possible.
Cependant il doit être noté que pour atteindre les objectifs mentionnés ci-dessus, il faut réaliser
des conditions de diffusion plus strictes que celles qui existent normalement dans la plupart des
auditoriums et certaines autres restrictions, par exemple le volume de la salle réverbérante, sont
nécessaires. En conséquence, les coefficients d’absorption déterminés par la méthode décrite
peuvent ne pas être directement applicables au calcul d’avant-projets dans certains cas.
On espère que ces recommandations ne restreindront en aucune façon le développement de nou-
velles techniques de mesure de l’absorption du son. A certains égards, les présentes méthodes peu-
vent rester en deçà des buts déclarés, et les propositions ci-dessous pourront être revisées lorsque
des méthodes meilleures entreront en usage.
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1. OBJET
La présente Recommandation IS0 décrit le mode d’utilisation d’une salle réverbérante pour la
mesure, dans des conditions spécifiées, des coefficients d’absorption acoustique des matériaux
acoustiques utilisés pour le traitement des murs ou du plafond, ou l’aire d’absorption équiva-
lente d’objets distincts, tels que meubles, personnes ou matériaux absorbants isolés. Le principe
général est que l’échantillon est introduit dans la salle et que l’absorption qu’il ajoute est calculée
d’après des mesures de durées de réverbération de la salle (ou de taux de décroissance du son
réverbéré) avant et après l’introduction de l’échantillon.
La présente Recommandation IS0 spécifie certaines caractéristiques de dimensions et de forme
de la salit-, les dimensions et la disposition de l’échantillon d’essai, les méthodes de mesure de la
durée de réverbération (ou du taux de décroissance du son réverbéré) et de calcul des résultats, les
fréquences à utiliser et le mode de présentation des résultats.
2. EXPLICATION DES TERMES ET PRLNCIPE DES MESURES
2.1 Réverbération. Pour les besoins de la présente Recommandation ISO, on entend par réver-
bération la décroissance de l’énergie acoustique dans une enceinte après que la source a été
arrêtée.
Dans la plupart des cas, pour une fréquence donnée ou une bande de fréquences données,
cette décroissance se produit à peu près exponentiellement en fonction du temps après les
premières réflexions. Si tel est le cas, le processus de réverbération peut être caractérisé quanti-
tativement de l’une des deux manières suivantes :
U) par le taux de décroissance d, c’est-à-dire le taux de décroissance du niveau de pression
acoustique mesuré en fonction du temps, exprimé en décibels par seconde (voir para-
graphe 2.2 ci-dessous) ;
b) par la durée de réverbération T, c’est-à-dire le temps en secondes nécessaire pour que le
niveau de pression acoustique mesuré décroisse de 60 dB.
60
T=-
d
2.2 Le taux de décroissance d comprend deux parties additives:
1) La première est due à une dissipation d’énergie acoustique au cours de la propagation
dans l’air et peut être caractérisée par le coefficient d’atténuation d’énergie m
da = (10/ln 10) cam = 4,34 c-m
(24
c est la vitesse du son dans l’air:
où
2) la seconde dépend de l’absorption de l’énergie acoustique due aux réflexions partielles sur
les murs limites de la salle et les objets qui s’y trouvent.
Cette partie définit l’aire d’absorption équivalente A de la salle d’après la formule suivante:
db = [10/(4 ln lo)] c- A/?‘= 1,086 c.A/V
(2b)
V est le volume de la salle.
où
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2.2.1 L’aire d’absorption équivalente A peut être évaluée d’après le taux de décroissance mesuré
ou la durée de réverbération mesurée, d’après les équations:
d = da + db = 1,086 c (4 m + A/V) = 60/T
(24
d
qui donnent A = (0,92 - - 4 rn) V ou A = (
5573 -4m) v (24
C cT
Si l’aire d’absorption équivalente de la salle réverbérante vide est accrue par l’aire d’absorp-
tion additionnelle AA d’objets introduits dans cette salle, on peut évaluer AA d’après
la différence des taux de décroissance de la réverbération dz après et dl avant I’introduc-
tion des objets, suivant la formule:
V v1 1
= 55,3 - (---
A A = 0,92 - (d2-dl)
C c T2 T,
si la température et l’humidité, qui influencent le coefficient d’atténuation d’énergie m,
ne se sont pas modifiées notablement entre les deux mesures. Sinon, pour les fréquences
élevées, il faut tenir compte de termes additionnels :
De plus, il est supposé que l’introduction d’objets additionnels n’altère pas de façon
c
. appréciable l’aire d’absorption équivalente de la salle vide du fait de recouvrement d’une
partie des murs, planchers, etc.
2.3 Coefficient d’absorption. Dans le cas d’un matériau absorbant plan monté sur le plancher, un
mur ou le plafond de la salle, on peut diviser AA par l’aire S de l’échantillon à l’essai et
:
déterminer ainsi une quantité particulière, le coefficient d’absorption
as = AA/S (4)
Dans le cas d’un matériau peu absorbant (par exemple le plâtre), il peut être nécessaire de
considérer que AA est réellement la différence entre l’aire d’absorption équivalente du
matériau à l’essai et celle de la portion de mur ou de plancher couverte. La formule (4) doit
alors être modifiée comme suit :
as = AA/S + as,
(5)
où a est le coefficient d’absorption du mur ou du plancher recouvert. On doit noter, cepen-
SI
dant, que cette grandeur ne peut être mesurée que grossièrement par l’évaluation du
taux de décroissance dl ou de la durée de réverbération TI de la salle vide (voir
Annexe, paragraphe A.2.3).
c
3. CONDITIONS DE MESURE
3.1 Salle
3.1.1 Le volume de la salle réverbérante doit être supérieur à 180 m3. I1 est en outre recommandé,
pour le cas des nouvelles constructions, que le volume soit aussi voisin que possible de
200 m3 (voir Annexe, paragraphe A.3.1.1).
3.1.2 La forme de la salie doit être telle que
Imax < 1,9 V‘IV,
où Imax est la longueur de la plus grande ligne droite que l’on puisse tracer dans les
limites de la salle (par exemple, dans une salle rectangulaire, c’est la diagonale
principale).
3.1.3 La salle doit être telle que le champ acoustique décroissant soit suffisamment diffus (voir
Annexe, paragraphe A.3.1.3). Les fréquences naturelles dans la région des basses fré-
quences doivent être aussi uniformément espacées que possible.
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ISOlR 354 - 1963 (F)
3.1.4 Les durées de réverbération de la salle vide doivent être supérieures aux valeurs suivantes:
5,O 5,O 5,O 4,5 3,5 2,O secondes
à 125 250 500 1000 2000 4000 Hz
(voir Annexe, paragraphes A.3.1.1 et A.3.1.4).
De plus, la courbe des durées de réverbération en fonction de la fréquence ne doit pas être
irrégulière aux basses fréquences.
3.2 Matériaux absorbants plans à l’essai
3.2.1 Le matériau à l’essai doit couvrir une seule surface S, comprise entre 10 et 12 m2.
3.2.2 Cette surface doit être rectangulaire, le rapport de la largeur à la longueur étant compris
0,7 et 1, et doit être placée de façon qu’aucune p
...
Questions, Comments and Discussion
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