Acoustique, généralités

Tout projet d’écoute musicale fine, en dehors des respects de règles acoustiques élémentaires est voué à l’échec.

Il est inutile d’investir dans un système audio onéreux et puissant et d’essayer de le régler si la pièce n’est pas adaptée à l’écoute musicale audiophile.

L’acoustique est très souvent le défaut majeur de toutes les installations dites « HiFi » car le sujet est négligé, soit par manque de connaissances, soit par l’impossibilité qu’il en soit autrement et le plus souvent pour ces 2 raisons communes.

Il est évidement compliqué d’effectuer un traitement acoustique convenable dans une pièce de vie sans que celui-ci n’en n’altère la décoration.

Dans ce domaine, le « WAF » est un critère souvent rédhibitoire à un traitement important.

La solution sera de tenter de faire au « moins pire », mais de gros défauts subsisteront, nous aborderons plus loin dans ce sujet, les hypothèses possibles pour tenter d’en diminuer sensiblement les effets.

L’installation d’une salle dédiée est le seul recours concret si l’objectif est d’atteindre un résultat satisfaisant avec un niveau SPL soutenu et une réponse en fréquence relativement plate entre 20Hz et 20 000Hz.

 

Règles élémentaires d’acoustique

Pour commencer, la lecture d’un article sérieux s’impose, celui de M. JP Lafont qui nous explique dans le détail la nature des problématiques liées à l’acoustique.

Les défauts d’une pièce non traitée sont toujours les mêmes, les trains d’ondes rebondissent contre les parois en créant une réverbération et des résonances non maîtrisées et perturbantes dans la zone d’écoute.

Une pièce avec beaucoup de réverbération (par exemple une église) ne permet pas d’écouter de la musique avec de la dynamique. Imaginons un concert de rock dans une église, les ondes des attaques de caisses rebondissent partout, tout est mélangé, vous êtes en champs 100% diffus dans toutes les fréquences sonores…

Le message sonore est incompréhensif.

Dans une pièce ayant fait l’objet d’un traitement acoustique dédiée à l’écoute musicale, comme par exemple une salle de concert, un studio d’enregistrement ou une salle de cinéma, l’acoustique est réglée pour que la zone d’écoute rende intelligible le signal sonore sur une zone étant définie comme la plus importante possible, afin que les places avant, arrières ou latérales soit encore acceptables pour l’auditeur.

TRAITEMENT ACOUSTIQUE EN HIFI

Les diffuseurs acoustiques sont indiqués en arrière de la zone d’écoute

Un traitement acoustique étudié permet une gestion correcte des ondes sonores afin que la zone d’écoute soit équilibrée.

Les différentes longueurs d’ondes qui rebondissent sur les murs de la pièce créent un champ diffus dans la zoné d’écoute. Il faut gérer ce champ diffus en densité, en durée et en répartition fréquentielle.

Ce champ diffus est composé des ondes retour des cloisons qui traversent le champ direct des ondes sonores émises depuis les sources.

Les ondes retours des murs peuvent se distinguer de la façon suivante :

  • Les champs dit réverbérant ou « Early Decay » qui sont composées des 10/15 premières millisecondes de réflexions et qui se décharge encore après le premier impact.

 

  • Le régime « modal » qui lui est constitué de fréquences de résonance diverses. Ce régime modal est propre aux dimensions la salle d’écoute.

 

Plus la salle est petite, plus on obtient des rapports de « multiple direct » entre les différentes ondes,  plus le régime modal sera d’amplitude importante, plus il générera des « modes » fréquentiels forts.

Les modes ainsi composés de « bosses et de trous » de fréquence résonnantes dont les phases s’interfèrent ou se cumulent, peuvent atteindre des niveaux de 20 à 30 dB au dessus du reste de la réponse en fréquence du champ direct et perturbent très fortement la réponse dans le grave.

Ces modes sont très caractéristiques car ils rendent le grave monocorde, donnant la sensation de ne jouer que sur 3 notes.

Les trous et bosses fréquentielles avec des des niveaux de +15 ou -15dB ne sont pas corrigeables par égalisation car ils ne résonnent que sur une fréquence de quelques Hertz de largeur qui se déplacent sans arrêt sur la courbe de réponse …

Les « modes » générés dans des pièces trop petites ne sont pas corrigeables, même à l’aide de traitements acoustique étudiés. Il faudra donc réduire le niveau  les basses fréquences dans les pièces de petits volumes.

Il n’existe qu’une solution « radicale » pour éradiquer les « modes » qui consiste en une salle d’écoute d’un volume tellement important, que la fréquence de la salle s’en retrouve plus basse que celle du régime « modale »… ce point s’appel « fréquence de Schroeder“.

Le point de limite de la fréquence de Schroeder se situe dans des pièces d’environs 100 à 150 m² avec des volumes de 350/400 m3.

Avec ce type de volume, les modes de salle sont suffisamment bas pour ne plus être gênant..

 

Dans une zone d’écoute ou les modes poussent certaines basses fréquences à des variations entre 20 et 30 dB autour de la courbe de réponse dans le grave, il est facile de comprendre quels sont les priorités pour une écoute dite « HiFi » dont la base consiste en une réponse en fréquence relativement plate…

On l’à bien compris, résoudre ces problèmes est bien plus important que le système de reproduction sonore lui même !

Ne pas se tromper sur les vraies priorités est la base d’un projet bien étudié.

 

Une salle avec un bon équilibre acoustique

Un bon isolant acoustique, comme par exemple de la laine de roche, permet d’absorber le son. Plus les fréquences sont basses, plus l’absorbant doit être épais.

Quand 9 cm suffisent à 1000 Hz, il faut 4/5 mètres d’épaisseur de laine pour absorber correctement à 20Hz. !!

Une pièce absorbante à ce point est ce que l’on appel une chambre sourde ou « anéchoïque » car les ondes sonores ne rebondiraient plus.

L’écoute en chambre sourde s’effectue avec un très fort pourcentage en champ direct, avec un champ diffus très faible (sans retour de réverbération).

Mais évidemment cette condition n’est pas non plus idéale car les enregistrement sont réglés pour être écoutés dans une salle équilibrée et non dans une chambre sourde, ou il serait très désagréable de vivre et même d’écouter de la musique.

Dans un studio d’enregistrement, le mixage est fait sur des moniteurs de proximité, l’écoute est proche et s’effectue en champ direct, à environ 1 mètre (near field).

Le studio est acoustiquement traité pour avoir un « RT  » (Temps de Réverbération) court et maîtrisé à toutes les fréquences.

Cette proximité ainsi que le traitement acoustique permet de régler les niveaux entre les instruments, de placer les effets etc…

Ensuite, une vérification est faite sur des enceintes de moyennes distances (mid field), afin de se placer en condition d’écoute plus générale comme celle d’un auditeur et de vérifier l’intelligibilité du mix puis d’en affiner les réglages.

Pour une bonne reproduction sonore, le traitement acoustique doit être étudié pour rendre la salle relativement matte afin d’en atténuer les modes tout en ayant un « RT  » (Temps de Réverbération) court et maîtrisé à toutes les fréquences.

On comprends l’importance qu’on tous les passionnés à isoler acoustiquement une pièce dédié.

 

Le choix de la pièce d’écoute

Placer son installation dans une pièces dont les dimensions sont l’inverse d’un cube est le plus important.

Une installation dans des combles, malgré la perte des volumes dues aux pentes du toit est une bonne idée, les modes s’y propagerons peu et ce type de lieu peut etre traité car ce n’est pas un lieu de vie.

L’aménagement d’un sous sol permet de prendre le projet à la base, d’exploiter les volumes et d’obtenir d’excellents résultats.

Tout autres lieux avec un volume correct, dont les proportions sont lointaine du cube et pouvant être traités acoustiquement peuvent être choisis.

 

Pièce non dédié, placement de la source sonore et de la zone d’écoute

Dans le cas ou la pièce dédiée n’est pas possible, il faut se rapprocher de la source sonore.

La zone d’écoute ainsi avancée permet de réduire un peu la quantité de champs diffus audible par masquage et améliore le taux de champs direct.

Le point d’équilibre retenu s’appelle « distance critique » avec un taux de 50% diffus / 50% direct.

S’avancer vers la source sonore pour trouver le point d’équilibre de la « distance critique »  pose néanmoins un problème, celui de la directivité des fréquences de la source car les fréquences aigus sont unidirectionnelles, les fréquences graves sont omnidirectionnelles.

En s’avançant vers la source, par exemple à 3 mètres, on obtiendra rapidement 50% de champ direct dans l’aigu et le médium grâce à la directivité des hautes fréquences, mais le champ direct dans le grave se trouve à seulement quelques dizaines de centimètres des enceintes.

La directivité des fréquences médium vers le grave tombe au fur et à mesure ou la fréquence est basse…

Les basses générerons donc du champs diffus en quantité et continuerons donc à poser les problèmes de modes.

S’approcher de la source ne résout donc qu’une partie de la question dans le médium et l’aigu, mais doit être associe à un traitement acoustique de la salle pour résoudre les modes.

Une solution de secours consisterait à être tellement proche de la source de grave (en étant assis sur un caisson de basse par exemple) que la radiation directe serait beaucoup plus forte que le champs diffus et rendrait moins audible les effets de modes de la pièces par une distance plus élevée des cloisons et aussi pas effet de masque.

L’idée, certe séduisante sur le papier, n’est hélas pas optimum car le cerveau identifie la localisation de la source, trop proche, part différence de « type de champs ».

Néanmoins c’est probablement la seule solution dans une pièce acoustiquement intraitable dont le « RT  » (Temps de Réverbération) court n’offre aucune autre possibilité.

Il faut donc dans ce cas, placer le grave sous l’auditeur…ou à grande proximité si la pièce est grande (sans oublier d’en régler le délai…)

 

Exciter les modes de salle de manière « diffuse  » afin de légèrement diminuer effets de mode

Associé à un traitement acoustique légers dont nous étudierons plus tard les détails, la solution classique consiste à placer entre 4 et 6 petits petits subs sur l’alignement des enceintes droite et gauche.

Cette approche à pour but d’exciter les modes de salle de manière plus « diffuse » afin de légèrement en atténuer les effets.

 

L’idée de placer plusieurs caissons en différentes parties de la salle pour exciter les modes en différents points ne marche pas.

Plusieurs caissons en différents points créeraient un champ dégradé dès l’entrée en mode modale de la pièce sur le front d’onde des enceintes centrales.

De plus, la mise en phase d’un tel schéma serait impossible car les caissons généreraient des oppositions de phases ingérables entre eux ainsi qu’avec les enceintes frontales !

L’idée de la correction électronique permet de régler sensiblement les problèmes dans les fréquences basses, mais ne corrigera que sur une échelle de 10dB maximum en un point d’écoute précis, avec une perte de transparence possible. La correction électronique n’est utile que pour un réglage fin, pas forcément nécessaire donc dans notre domaine d’application ou nous avons des trous et des bosses bien plus importantes à gérer (jusque 30dB).

 

Conclusions

On le répète, seule une correction acoustique étudiée l’aide de mesures, permet de limiter les problèmes dans une pièce, la salle dédiée étant de loin la meilleure des solutions.

Nous verrons malgré tout par la suite, qu’il est possible d’améliorer les résultats avec des solutions « peu coûteuses », sous conditions de considérer la question… »au départ du projet ».

La notion du WAF étant aussi importante et les ambitions de tous ne pouvant répondre à un cahier des charges complet, nous avons préparé un petit guide sur la gestion minimum de l’acoustique dans une pièce.

Continuez votre navigation sur la page acoustique dans un salon, diminuer son RT60

 

Article rédigé avec la précieuse aide de THXRD, merci à lui.

Suivez l’indien dans le circuit du son sur le forum homecinema-fr.com et participez au débat sur l’acoustique sur le  sujet ACOUSTIQUE EN HIFI, THEORIE ET PRATIQUE

Afin de creuser encore plus, voici l’intervention, en personne de M. Lafont sur le sujet de l’acoustique.

Bonne lecture !

Jean-Marc

Post Navigation