Quel est la bonne position des subwoofers dans une pièce ?

position des subwoofersVoici un extrait issu du forum www.cinetip.com par Jean-Pierre Lafont:

Excitation des modes et sur la position et le placement du ou des subwoofers

Il existe plusieurs approches de placement, voici les avantages et les inconvénients majeurs de ces placements :

a) La méthode constructive 

La méthode constructive consiste à placer le caisson dans une zone de pression maximale de manière à exciter les modes relatifs à cette zone.

On gagne en rendement sonore mais tous les modes ne sont pas systématiquement excités.

Certaines fréquences seront exacerbées et si la salle est petite, la réponse en fréquence sera accidentée avec des modes espacés donc très audibles. Si on doit égaliser par la suite, on perd l’avantage du gain sonore.

b) La méthode destructive

La méthode destructive place la source dans un nœud de pression.

Si l’endroit est bien choisi, le mode correspondant ne sera pas excité.

Le rendement est moindre car la pièce ne contribue plus à l’élévation du niveau sonore. La réponse est moins accidentée.

Excitation des modes en fonction des positions du ou des subwoofers

1- Un subwoofer dans un coin (non)

C’est le meilleur placement pour exciter tous les modes. C’est aussi l’endroit qui offre le meilleur rendement.

Dans une pièce très réfléchissante (murs rigides) le gain peut atteindre 18dB. D’ailleurs, ce n’est pas par hasard si les performances annoncées par la majorité des fabricants de subwoofers grand public sont mesurées dans cette configuration.
En revanche, la pièce exerce une empreinte qui domine l’enceinte.

Les colorations sont marquées, les résonances durent longtemps, les attaques sont molles, la dynamique brouillée.

 

2- Un subwoofer par terre, au milieu du mur de façade (non)

Les modes d’ordres impairs ne sont plus excités dans l’axe transversal. En revanche, les modes d’ordres pairs sont amplifiés. La couleur des résonances change. L’amélioration, s’il y en a une, est subjective.

 

3- Un subwoofer à  25% du mur (non)

Les modes d’ordres pairs sont partiellement atténués au profit des modes impairs. La plupart des témoignages parlent d’amélioration substantielle.

 

Solutions avec plusieurs subwoofers

Quand on dresse la cartographie modale d’une pièce, on observe un patchwork de zones de haute pression, avec une polarité qui s’inverse à chaque changement de zone.
Je m’explique: Par exemple, quand le premier mode est excité, on observe à un instant donné, une zone de pression positive dans l’angle de gauche, un nœud de pression au centre et une zone de pression négative à droite. La polarité s’inverse à chaque changement d’alternance.

 

4- Plusieurs subwoofers dans les coins  (non)

Avec les modes d’ordre impair, la polarité des zones de pression est inversée dans les coins opposés. Si on place un subwoofer dans chaque angle distribuant le même signal avec une phase identique, on neutralise les modes impairs. Par contre, les modes pairs ayant une polarité identique dans chaque angle sont amplifiés. On ne peut pas tout avoir.

 

5- plusieurs subwoofers à 25% de chaque murs (non)

Si on place les caissons dans les zones de basse pression correspondant aux modes pairs, on supprime l’excitation et ces modes disparaissent.
L’avantage, c’est que l’emplacement des caissons chevauche également des zones de faible pression des modes d’ordre impair. Ces derniers ne seront pas supprimés mais atténués.
Cette solution est particulièrement avantageuse pour l’auditeur situé dans l’axe de la pièce qui sépare les deux caissons.

 

6- plusieurs subwoofers par terre, au milieu des murs (oui !)

Les subwoofers n’excitent pas les modes d’ordre impairs car ils sont dans les creux de pression. Par contre les modes pairs sont amplifiés. Est-ce un inconvénient ? Oui, mais c’est aussi un moindre mal.

Par définition, les modes pairs ont une fréquence plus élevée que leurs homologues impairs. Dans les pièces d’habitation où la longueur est supérieur à 6m, seul le second mode pair (57Hz) est inférieur à la fréquence de coupure du bass-management.
Cette méthode est brevetée, adoptée par plusieurs acousticiens aux US et par THX.

(Traduction) => Après avoir étudié environ 100 000 configurations de subwoofers, il a été démontré que pour le positionnement d’un jusqu’à 4 subwoofers, la position au sol, au milieu des murs est optimale.

 

7- plusieurs subwoofers en line source (array) horizontale.

Très bien, assez facile à loger. Faible atténuation avec la distance en champ rapproché.

Cette solution dilue les modes dans l’axe transversal. En plus, le couplage des haut-parleurs améliore considérablement le rendement.
Il y a quand même quelques inconvénients. La dispersion verticale est large tandis que la dispersion horizontale est faible alors qu’on a besoin du contraire.
Quand la salle est large et que la ligne est longue, il faut une certaine distance d’écoute (r=L²/2w).

L étant la longueur de la ligne et w, la longueur d’onde de la fréquence la plus basse à transmettre. En deçà, les spectateurs/auditeurs, assis à l’avant sur les côtés, souffrent de possibles annulations de phase.

 

8- Line source vertical

Même avantages que précédemment avec en plus une dispersion plus large que haute et une meilleure linéarité pour les spectateurs à faible distance ou sur les cotés.

 

9- On a le droit de faire autrement

Ce qui précède est extrêmement concis et mériterait d’être développé plus longuement.

 

Explication plus en détail, le calcul des résonances modales

De nombreux amateurs croient pouvoir déterminer les fréquences modales de leur pièce d’écoute et l’influence de ses résonances sur la qualité de la reproduction sonore. Hélas, leurs estimations sont erronées dans la plupart des cas, car les bases de calcul sont fausses.

Les erreurs les plus fréquentes sont liées à des suppositions arbitraires qui ne correspondent pas à la réalité. Parmi celles-ci on peut citer:

 

1- Tous les modes sont excités de la même manière

Ceci n’est vrai qu’avec une source unique placée à la rencontre de trois surfaces (dans un coin). Si l’enceinte est placée différemment, tous les modes ne seront pas excités.

 

2- L’auditeur entend tous les modes

Pour cela, il faut qu’il soit situé dans le coin opposé en diagonale. Par exemple, avec un caisson est posé par terre dans le coin devant à gauche il faudrait que l’auditeur ait la tête coincée dans le plafond à l’arrière droite. Je ne sais pas si vous écoutez dans ces conditions… moi pas.
Si l’auditeur est ailleurs dans la pièce il entendra certains modes avec des intensités variables tandis que d’autres modes seront inaudibles.

 

3- On suppose que tous les modes ont la même énergie

C’est faux. Les modes axiaux sont plus puissants que les modes tangentiels eux-mêmes plus puissants que les modes obliques.

4- On suppose aussi que la pièce est rectangulaire

Ce n’est pas toujours le cas. Il suffit d’une ouverture, d’un plafond en pente, un recoin, un escalier, une alcôve, une cheminée pour que la validité des calculs soit remise en question.

 

5- On suppose encore que la source est omnidirectionnelle

Ce n’est pas tout à fait vrai, même pour un subwoofer.

 

6- On croit connaître les dimensions de la pièce

Les formules courantes ne sont valable que pour les pièces ayant des murs en granit, très lisse, de deux mètres d’épaisseur, sans porte ni fenêtre. Si c’est comme ça chez, vous, vous allez manquer d’air.
Quand l’impédance d’une paroi n’est pas infinie, sa limite acoustique est différente de sa position physique. La plupart des pièces d’habitation sont « acoustiquement » plus grandes que leurs mensurations l’indiquent. Mais de combien?

 

7- Certains sont tentés de calculer les résonances modales avec la formule de Sabine ou d’Eyring comme s’il s’agissait d’une réverbération. J’ai déjà vu ça sur des forums. Contrairement à la réverbération, les réflexions modales ne sont pas diffuses. Elles ont une incidence qui exerce une grande influence sur l’absorption des surfaces. Le coefficient d’absorption d’un mur varie avec l’angle de l’onde incidente. Il n’est pas le même pour un mode axial et pour un mode tangentiel.

 

8- On ne retient que les valeurs des fréquences modales

C’est une vision réductrice du problème. Une résonance modale possède une largeur. Elle peut très bien en chevaucher une autre, interagir avec elle et former une résonance unique à une autre fréquence. La largeur de bande et l’intensité sont fonction des caractéristiques individuelles des bandes fusionnées.

 

9- On oublie la relation temporelle qui relie les résonances

Les énergies modales ne s’additionnent pas comme 2 et 2 font 4. Ce sont des grandeurs complexes qui intègrent un déphasage dont il faut tenir compte.

La liste est encore longue…

Il n’existe pas de logiciel commercialisé permettant de calculer les modes stationnaires. Pour les déterminer, il faut se construire une grosse feuille Excel. Malgré tout, il reste souvent plusieurs incertitudes. Ce sont, l’impédance des parois, l’absorption des matériaux sous incidence rasante, la directivité de la source.
Pour ces raisons, je dis aux amateurs qu’il est beaucoup simple de dresser une cartographie des modes que d’essayer de les calculer.

 

Extrait issu du forum www.cinetip.com par Jean-Pierre Lafont:

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