isolation acoustique, acoustique des locaux d'écoute
acouphile.fr : réduire des nuisances de bruit ou satisfaire une qualité d'écoute
Il existe sur ces sujets beaucoup de confusions,
de solutions erronées proposées ....
Seule une approche rigoureuse permet de les éviter

Site réalisé par
Patrick Carré

menu
isolation, bruits
p
locaux d'écoute
p

acoustique des salles et sonorisation
les systèmes de sonorisation et leurs usages

Maitriser la sonorisation des salles, c'est avant tout adapter le système de sonorisation à la salle, il ne faut pas installer n'importe quel système sonore n'importe où et n'importe comment !
Les lois de la physique s'appliquent à la fois et d'une manière globale aux locaux et aux systèmes de reproduction, haut-parleurs et enceintes. Il ne suffit pas de choisir les meilleurs, l'ensemble doit être cohérent avec les caractéristiques géométriques et acoustiques du local.

Le choix du système de sonorisation, son positionnement et son orientation, sont des éléments critiques qui dépendent essentiellement de la géométrie et de l'acoustique de la salle.

La consultation des pages précédentes salles de spectacle, propagation, traitement acoustique facilitera la compréhension 

Le problème est délicat dans le cas de l'installation mobile qu'on monte l'après-midi pour le spectacle du soir, et se complique encore si on utilise des systèmes de diffusion multiples ou une sonorisation de retours de scène.
Quand on réalise une salle nouvelle ou que l'on réhabilite en installant une sonorisation, on a plutôt tendance à créer des réverbérations faibles, parce que les musiques qu'on sonorise systématiquement le nécessitent pour une perception claire (intelligibilité, utilisation d'"effets" de réverbération artificielle), et avec l'idée sous-jacente que la sono permet de se faire entendre de toutes façons, d'engendrer des niveaux (presque) sans limite ...
critères de qualité

Tout système de reproduction sonore doit satisfaire des conditions de qualité évidentes :

  • courbe de réponse étendue en fréquence et linéaire (ou "plate")
  • distorsion inexistante (ou presque, incluant toutes les formes de distorsion)
  • bonne réponse impulsionnelle

Le critère supplémentaire et fondamental pour un système installé dans une salle publique est de satisfaire ces conditions en tous points de positionnement possible de l'audience, ce qu'on peut traduire par : homogénéité dans l'espace occupé des caractéristiques précédentes, surtout courbe de réponse.

Cette qualité ne dépend pas que du système, mais aussi, et beaucoup, de la salle, ou plutôt, comme déjà dit, de la bonne adaptation des 2.

homogénéité des niveaux sonores avec une source ponctuelle

Si on revient encore à la loi de propagation voir propagation, l'homogénéité dans un grand espace ne dépend que de la réverbération ou de l'absorption totale, pour une source ponctuelle unique (ou 2 en stéréo), et est meilleure si Tr est grand.

Mais si les hypothèses de source unique et ponctuelle sont vérifiées par les enceintes de sonorisation, leur seul avantage est d'augmenter les niveaux sonores d'une même quantité partout : la courbe de propagation se décale vers le haut, on ne fait qu'augmenter le niveau de puissance Lw. Rien d'autre n'est changé. Donc l'homogénéité ne dépend a priori pas de la manière de régler le système de sonorisation, contrairement à ce que certains croient (par exemple, d'une "égalisation", du réglage d'un égaliseur qui modifie la courbe de réponse du système, souvent utilisé pour "tenir compte de la réponse de la salle" : ça sert plutôt à pallier certains défauts des enceintes ! ), et surtout n'est pas bonne : fort devant, beaucoup moins plus loin. Et ce, d'autant plus que la réverbération est faible ! C'est incontournable, mais on peut vivre avec ! Il suffit de le savoir, surtout pour les spectateurs .....

système pavillonnaire de difffusion à 4 voies "vintage"

Le seul paramètre du système de sonorisation qui influe sur la propagation est sa directivité. Il faut donc qu'elle soit constante avec la fréquence pour garantir une bonne homogénéité des spectres en fonction de la distance. Une directivité variable avec la fréquence, ce qui est le plus fréquent, n'est pas une bonne chose !
Le montage d'un haut-parleur dans un pavillon permet une meilleure maitrise de la directivité, c'est le seul moyen en fréquences basses, et pas miraculeux aux fréquences très basses. Un couplage correct entre plusieurs sources alignées verticalement permet théoriquement aussi de modifier la directivité (voir ci-dessous sources linéiques).

Le minimum est donc de bien connaitre la directivité du système de sonorisation, et d'en tenir compte pour optimiser son positionnement et son orientation .
S' il y a plusieurs haut-parleurs par bandes de fréquences, la distance entre leurs centres doit être inférieure à la demi longueur d'onde de la fréquence la plus élevée qu'ils reproduisent, leurs membranes doivent être alignées dans un plan perpendiculaire à l'axe de propagation, pour éviter déphasages et interférences engendrant des inégalités variables dans la réponse fréquentielle (voir schémas ci-dessous). De même aux fréquences de coupure entre voies.

Il existe plusieurs autres solutions de principe permettant d'améliorer la diffusion: elles sont délicates à utiliser, le remède peut être pire que le mal .....

multidiffusion et interférences

La première idée est de multiplier les sources, et de les répartir dans la longueur de la salle. On peut penser ainsi résoudre le problème de l'homogénéité des niveaux.
Lorsque 2 ondes identiques issues de 2 points géométriquement distincts (ou une onde et sa réflexion sur un matériau) se mélangent, il se crée un phénomène d'interférences, qui engendrent des irrégularités dans la "sommation", et qui sont dues à la différence de marche, c'est à dire de trajet entre les sources et le point considéré. Des annulations se produisent lorsque la différence de marche est égale à la demi longueur d'onde (opposition de phase), donc à des fréquences multiples et dépendant du point.
Il est donc impossible d'éviter une courbe de réponse avec des "creux" (dite "en peigne") si on entend 2 sources émettant le même signal, ou bien il faut que la différence des 2 niveaux soit élevée. Une idée d'amélioration est de faire usage de lignes à retard : on ne résoud pas ainsi le problème, puisque certains points, dans la largeur par exemple, entendront toujours 2 sources avec presque le même délai, selon la géométrie, les réflexions sur les parois et la position des enceintes. Ce type d'installation n'est concevable que s'il est très bien réglé, dans des salles avec une absorption très forte et très répartie, genre salles de conférences, avec de nombreux points de diffusion à faible niveau et forte directivité. Il a été à la mode il y a quelques années, mais n'est plus guère utilisé.

musique vivante, retours de scène

Ce phénomène existe bien sûr sur la scène si on utilise une sonorisation de retours : il faut éviter de multiplier les sources diffusant le même signal; il vaut mieux répartir les instruments dans des points de diffusion différents, ne pas "mettre tous les micros dans tous les retours". De même si le son de façade, à cause d'une directivité faible ou de réflexions en fond de salle, revient vers la scène.
Idem lorsqu'un instrument a son ampli, lequel est repris dans la sono. Plus le son de scène (instruments amplifiés, retours) est faible, plus le son de salle est clair (et plus le mixage en salle est facile) .

Les systèmes de monitoring de scène par écouteurs individuels sont dans ce but une solution idéale.

sources linéiques : line array, line source
Le line array est à la mode; on ne jure plus que par ce système en sonorisation professionnelle ... On ose même parfois nommer line array 2 haut-parleurs posés l'un sur l'autre  ... Le principe a ses limites, comme les autres, il est loin d'être le meilleur en toutes circonstances.

Pour éviter les subtilités du jargon franglais du milieu du son professionnel francophone, parlons simplement de source linéique ou linéaire, ce qui n'a rien à voir avec sa courbe de réponse en fréquence, mais signifie que la forme géométrique de la source est assimilable à une ligne.
Dans ce cas, sous un certain nombre de conditions de dimensions et d'assemblage ( dites "de la WST"), l'onde engendrée n'est plus théoriquement sphérique mais cylindrique (c'est une approximation, la longueur de la ligne est loin d'être infinie) : la conséquence est que la diminution du niveau sonore en fonction de la distance est de 3 dB seulement par doublement dans le champ direct (6 dB pour source ponctuelle, voir propagation), d'où amélioration notable de l'homogénéité. Au prix d'une directivité très accusée dans le plan de la ligne, et large dans le plan perpendiculaire à la ligne.
Pratiquement le principe se traduit par la ligne verticale de haut-parleurs identiques, si les auditeurs sont dans un plan horizontal. Et surtout pas le contraire, ne pas répartir horizontalement des enceintes identiques !

Plusieurs problèmes se posent :

  • le couplage entre sources n'est pas évident; pour éviter les interférences (voir ci-dessus) les haut-parleurs doivent être très rapprochés, les distances entre leurs centres inférieures à la demi longueur d'onde de la fréquence la plus élevée qu'ils reproduisent. C'est difficile aux fréquences élevées, par ex. à 1 kHz, 16 cm; à 10 kHz, 16 mm. Empiler des enceintes large bande avec boomer, médium et tweeter dans la même caisse ne respecte pas le principe. Il faut réaliser un assemblage vertical par bande de fréquence reproduite par des haut-parleurs distincts, 1 pour les basses, un medium, un aigus par exemple.
  • pour que les auditeurs soient à des distances plus homogènes, bénéficier de leur effet d'absorption, mais qu'ils ne fassent pas écran à ceux qui sont derrière, il vaut mieux placer les enceintes en hauteur : mais alors la directivité accusée dans le plan horizontal médian perpendiculaire peut être gênante selon la géométrie. Ce n'est que si la distance entre les sources et les auditeurs est suffisamment grande que cela présente un intérêt.
On peut incliner le système. Autre solution : le line array convexe, en forme de virgule, incurvé dans sa partie basse : le réglage angulaire des éléments est complexe, il doit être adapté précisément selon leur position et la forme du local; cette opération délicate doit être effectuée par des spécialistes et nécessite un système d'accrochage spécifique.... mission quasi impossible pour une sonorisation mobile, sauf avec des moyens de levage, et en tous cas pas en 10 minutes ... Les fabricants de matériel "pro" fournissent des logiciels pour optimiser ce positionnement, mais, comme avec tout logiciel, encore faut-il que les données (géométrie et absorption de la salle) y soient rentrées de manière précise : ce qui parait difficile pour un système mobile, doit être fait absolument pour une installation fixe.

L'application Excel / Libre Office line array (voir ci-dessous) permet une analyse précise du fonctionnement d'un line array dans une salle, selon le nombre d'éléments empilés, leurs dimensions, de la répartition des niveaux en fonction de la distance, donc de l'homogénéité des spectres.
Son utilisation illustre les limites du line array :

  • il est complexe à concevoir
  • l'installation et le réglage (équilibre entre voies) est extrèmement dépendant de la salle
  • Il ne peut pas bien fonctionner s'il ne comprend qu'un faible nombre de haut-parleurs identiques par bande de fréquences ... donc il coûte cher
  • il est difficile d'obtenir une réponse en basses fréquences homogène avec les autres voies, ce qui est moins gênant en diffusion de parole ("public adress") ou de certaines musiques
  • il est mal adapté aux espaces petits et moyens
comparaison de la propagation (niveau sonore en fonction de la distance dans l'axe) entre source ponctuelle et line array
maîtrise de la diffusion sonore

Pour choisir un système de diffusion, comparer l'homogénéité des niveaux et spectres dans une salle avec une source unique et un line array, on peut utiliser les applications Excel / Libre Office 5 en page calculs :

  • sonotest, pour vérifier les réglages et paramètres acoustiques d'un système de reproduction sonore multi-voies, de sonorisation ou de hifi-home-cinema;
  • propag pour étudier la propagation dans une salle du son émis par une source unique, enceinte multi-voies ou "chateau" de sonorisation, en tenant compte de la réverbération;
  • line array, réglage d'un système line array, étude de la propagation en fonction de la fréquence et de la réverbération de la salle : permet de tracer les courbes comme celles en rouge sur la figure ci-dessus à 3 fréquences en fonction de tous les paramètres.
améliorer la qualité d'écoute dans une salle

Quand on n'est pas entièrement satisfait de la qualité de l'écoute, il faut :

  • effectuer des mesures des caractéristiques de la salle : Temps de réverbération, EDT, etc ; comparer les résultats avec les valeurs souhaitées ou préconisées, faire un projet d'amélioration par modifications au moins des matériaux de surfaces, avant de s'intéresser à la sonorisation ;
  • ensuite, positionner au mieux le système de diffusion selon ses caractéristiques et la zône d'écoute ;
  • seulement après ces 2 étapes, optimiser les réglages de la sonorisation, et éventuellement envisager un matériel nouveau.

    .. opérations que nous pouvons effectuer en région Rhône-Alpes
    ,
    voir
    types d'interventions.
pages en rapport :       salles de spectacles et d'écoute            traitement acoustique            hifi et home cinema 

Site réalisé par Patrick Carré, ingénieur INSA, EX prof acoustique IUT, licence Réhanilitation Bâtiments, Université Lyon 1, conseil acoustique en Rhône Alpes
La reproduction de tout ou partie de ce site sur tout document papier ou numérique est formellement interdite sauf avec l'autorisation de l'auteur