Jenfi Home-Studio

 

La correction de l'acoustique

dans le home-studio

La quête du Graal en home-studio est sans conteste la bande passante la plus droite possible dans la régie ("control room") du local studio. Pour effectuer un mixage équilibré, il est préférable de disposer d'une écoute linéaire. Mais généralement, les moniteurs ou enceintes de proximité et l'acoustique du local font que des fréquences sont accentuées ou atténuées. C'est étrange car les caractéristiques des enceintes semblent être presque parfaite ! Sur le papier, nous avons des courbes de réponse pratiquement droite, avec seulement les extrémités un peu chaotiques, mais sans plus. Alors pourquoi cette différence ? Un traitement acoustique minimum s'impose afin d'éliminer de minimiser : les fréquences de résonances par absorption (bass-trap), les réverbérations par diffusion (diffuseurs de Schroeder, etc.), réduction des ondes stationnaires et autres écho flottant (“flutter”). Le placement des enceintes et la position du point d'écoute (“sweet spot”) auront une incidence certaine sur le résultat. Mais le coût du traitement acoustique peut s'avérer élevé, donc généralement un home–studiste s'arrête au placement de ses écoutes, au moins posées sur des patins en mousse acoustique. Ce dispositif peut être complété par un équaliseur graphique afin de corriger l'acoustique du local. Mais aucun égaliseur ne pourra améliorer le son confus provoqué par les réflexions sur des parois trop proche des enceintes acoustiques : mur, baie vitrée, meuble, encoignure, etc. En revanche, on peut supprimer en grande partie ces réflexions en déplaçant les enceintes.

Deux problèmes à résoudre

Dans le home-studio, il existe deux problèmes à résoudre.

  1. l'isolation phonique : éviter que tout le voisinage ne subisse mes décibels, mais aussi que j'enregistre les bruits extérieurs avec mon micro (rue, voisins, voitures, avions, etc.).

  2. le traitement acoustique : que le son à l'intérieur de la pièce soit le plus neutre et fidèle possible afin d'entendre convenablement tout le spectre sonore dans les moniteurs.

Pose de Placo Pour résumer, on peut dire que l'isolation phonique dépend des matériaux qui composent la structure : le sol, les murs et le plafond, ainsi que leur épaisseur et densité. En revanche le traitement acoustique dépend du revêtement de surface uniquement.

Le mieux est de concevoir ou faire concevoir sa pièce à musique. Si on veut faire la conception par soi-même, il faut être un minimum matheux. Si on est pas bricoleur la tâche devient difficile, car l'isolation phonique coûte relativement cher et c'est un travail méticuleux. Si on est pas propriétaire, on s'arrêtera à la disposition de quelques bass-trap et autres mousses acoustiques. Après, il y a la méthode empirique… mais le résultat ne sera pas forcément là. Ne pas oublier en définitif que la meilleure acoustique est celle qui vous satisfait, même si les mesures indiquent qu'elle ne correspond pas aux critères d'une bonne acoustique.

J'ajouterai cette phrase très juste de Jean-Pierre Lafont, acousticien :

« L'acoustique fonctionne comme la médecine. Tant qu'on a pas fait des examens, il est impossible d'établir un diagnostic et sans diagnostic on ne peut pas prescrire un traitement. »

Jean-Pierre Lafont

Préambule :

Ici vous trouverez les grandes lignes concernant l'isolation phonique et le traitement acoustique applicable dans votre home-studio. Cette page n'est qu'une introduction à ces deux thèmes dont l'étude poussée est très complexe.

En pied de page vous trouverez un tas de liens où ces sujets sont approfondis.
 

Un peu de lecture?…

Mac talk Des livres sur le son, l'acoustique en milieu commun, l'architecture et l'isolation phonique, l'acoustique et la musique, l'acoustique des salles et leurs traitements, etc. sont nombreux, voire très nombreux. Des parutions en français mais aussi en anglais sont commandables chez votre libraire local (ce serait étonnant qu'il ait ça en stock…) ou "en ligne". Des éditeurs français comme Belin, Dunod, Eyrolles et Vuibert — pour ne citer que ces quatre là — proposent quelques titres. Mais il y en a bien plus dans la langue des Beatles ou de Michael Jackson. Si la lecture de l'anglais ne vous rebute pas, vous pourrez alors trouver une mine d'informations dans les éditions d'outre-manche et d'outre-atlantique.

Mes lectures

J'ai un vieux "Que sais-je" dont le titre est "LE SON" de Jean-Jacques Matras (Editions Presses Universitaires de France (PUF), N°293, 6ème édition 1977, initial 1948). C'est de la théorie, d'une certaine platitude très soporifique, pour ne pas dire indigeste à lire. Cela fait plus de 35 ans qu'il est (qu'il dort) dans ma bibliothèque… Il y a quelques mois, j'ai acheté le livre d'Antonio FISCHETTI : "Initiation à l'acoustique, Cours et exercices" (Editions Belin Sup Sciences, 288 pages, publié en 2003). La première partie décrit la nature des phénomènes sonores et ses caractéristiques énergétiques. Elle m'a permis de conforter certains de mes acquis, mieux comprendre divers phénomènes acoustiques, et faire tomber quelques légendes urbaines… Ce sont les bases très compréhensibles pour comprendre la suite. Chaque notion est présentée dans diverses situations ponctuée par des exercices suivis des corrigés. Les chapitres suivants se corsent car les formules mathématiques deviennent plus complexes : acoustique architecturale (réverbération, spacialisation, atténuation, etc.), électroacoustique (les transducteurs, sonorisation, stéréophonie, etc.). Là, j'ai pris mon temps pour lire et assimiler. Il n'y avait pas interro à la fin de la semaine !… J'ai commandé récemment le livre "Home Recording Studio Build It Like the Pros" de Rodney GERVAIS (Editions Cengage Learning PTR, 352 pages, 2de édition 2010). Avec un titre pareil, vous vous doutez bien que ce bouquin est en “english”. Ce livre passe en revue les fondamentaux de l'acoustique : le son, les modes, les réflexions, les analyses. Puis il détaille les concepts de la construction d'un home-studio : isolation, masse–ressort–masse, réduction des transmissions solidiennes et aériennes, structure du plancher, des murs, du plafond, portes et fenêtres, etc., en utilisant des techniques de construction éprouvées. Il décrit certains éléments — avec illustrations — que l'auteur définit comme étant les clefs pour réussir l'isolation phonique et le traitement acoustique. Je vous avoue que parfois l'ouverture du dictionnaire anglais–français m'a été nécessaire : concrete = béton; plasterboard, gypsum board, sheetrock® = plaque de plâtre, placoplâtre®; furring channel = profilé, fourrure; stud = poteau, montant; joists = solives; battens = lattes; plywood = contreplaqué; mitre box = boîte à onglets; fastener = attache, fermeture, agrafe; et j'en passe…


Les textes de cette page sont une compilation d'articles parus dans la presse spécialisée ou sur Internet sous la plume ou la souris de Patrick Carré, Nick Colleran, Xavier Collet, Denis Fortier, Franck Ernould, Antonio Fischetti, Rodney Gervais, Jacques Jouhaneau, Jean-Pierre Lafont, Jean-Jacques Matras, Christian Pessey, Michel Sikiotakis, Pierre Voyard; des sites constructeurs Behringer, dbx, Focal, IK Multimedia, Klark Teknik, KRK, Sabine, Samson, Yamaha; des sites spécialisés Acouphile, Akustar, Akustike, AlphaSabine, Archi Expo, dB MUTE, CNB (Conseil National du Bruit), Colsound, Correction acoustique, FAR, Isolbruit, Saint-Gobain Placo, Lafarge, Lafont Audio, RPG, RT60, Solutions Elastomères, Spectra, Technique du son, Tout sur l'isolation, Traitement et Correction Acoustique, Wikipedia, Ziggy's Sonorisation.
Si j'ai oublié une personne, qu'elle se manifeste et je l'ajouterai ici.
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Un peu de théorie : La diffusion du son

Qu'est ce que le son ?

RT 60 : définition

Le temps de réverbération, symbolisé T60, ou bien TR ou encore très souvent RT en anglais (pour “Reverberation Time”), est le paramètre le plus connu en acoustique architecturale. Il est utilisé dans les différentes réglementations relatives au bruit. Il sert à définir le temps nécessaire — en secondes — pour que le niveau de pression acoustique diminie de 60 dB après l'interruption de la source sonore. C'est à dire pour que la pression acoustique d'une salle diminue à un millième de sa valeur suite à l'arrêt de la source sonore.

Dans une pièce d'habitation destinée à l'écoute de musique, le temps de réverbération ne doit pas excéder quelques dixièmes de seconde.

Le son est une sensation auditive engendrée par une onde acoustique. Cette onde est générée par une vibration (cordes vocales, cordes de guitare, membrane de tambour ou d'un haut-parleur, etc.). Cette vibration va créer un déplacement de particules du milieu de propagation (air, eau, matériaux…) autour d'une position d'équilibre. Le son ne se propage donc pas dans le vide. La vitesse du son (ou célérité C) va dépendre de la densité du milieu de propagation et de la température. La vitesse de propagation du son dans l'air à 20 °C est de 340 m/s (mètres par seconde), de 1480 m/s dans une eau à 20 °C et de 6000 m/s dans l'acier. Plus le milieu est dense, plus la vitesse de propagation du son sera importante. La température va également jouer un rôle : plus le milieu est chaud, plus l'agitation des molécules qui le compose augmente et favorise la transmission. A l'inverse, dans un milieu froid la vitesse du son diminue. A 0 °C, la vitesse des ondes sonores est de 331 m/s dans l'air. Pour rappel, le degré d'hygrométrie correspond au taux d'humidité de l'air. Plus le degré d'hygrométrie est élevé — plus l'air est humide —, plus les aigus sont mieux diffusés. Ce qui signifie que plus l'air est humide (et donc un taux d'humidité élevé), moins l'atténuation des aigus est importante. Et en sono c'est là que le larsen arrive…

Propagation du son à travers les parois (murs, plancher et plafond) :

Quand une onde rencontre un obstacle, son énergie est réfléchie, absorbée ou transmise. Une partie de l'énergie incidente est réfléchie et renvoyée dans la pièce. Cette partie va produire toute une série de perturbations sonores plus ou moins désirables (résonances, réverbération, échos). Une autre partie de l'énergie est absorbée. Elle disparaît en se transformant en énergie. L'énergie résiduelle est transmise à travers l'obstacle ou la paroi. C'est elle qui va fâcher vos voisins. La transmission n'est pas directe. Une fraction importante se propage dans les murs, sol et plafond avant d'émerger, souvent beaucoup plus loin.

Les valeurs relatives de l'énergie absorbée, réfléchie et transmise dépendent du matériau : porosité, masse volumique, élasticité acoustique, etc. L'isolation acoustique va s'intéresser à l'énergie absorbée et transmise, et donc aux coefficients d'absorption des parois. Ce coefficient est donné en dB, et varie selon les fréquences.

1 - Isolation acoustique du local

Les plaques d'œufs…

On entend souvent dire et on peut lire sur de nombreux forums que les plaques d'œufs sont parfaites pour insonoriser et traiter l'acoustique. Déjà il y a contradiction puisque l'isolation et le traitement sont deux choses totalement différentes…

L'acousticien américain Nick Colleran a fait des tests dans les conditions définies par la norme ASTM C423 (proche de ISO 354) relative aux mesures d'absorption acoustique des matériaux en chambre réverbérante. Ses conclusions sont sans appel :

• La légèreté du matériau ne lui confère aucune propriété en matière d'isolation acoustique.
• L'absorption est très sélective autour de 700Hz. La correction est inexistante aux basses fréquences.

Cliquez sur l'image pour l'afficher en grand.

Enfin, la boîte à œufs est très inflammable, donc dangereuse.

▶ L'efficacité de la boîte d'œufs en studio ou salle de répèt est une légende urbaine.

Les propos de Colleran sont également relayés par des acousticiens français, notamment Jean-Pierre Lafont.

De nombreuses solutions existent pour lutter efficacement contre le bruit et elles permettent de traiter chaque cas dès lors que le diagnostic a été bien posé. L'isolation acoustique ne s'improvise pas, ni à l'étape du diagnostic, ni au moment des travaux. Connaissance des principes de l'acoustique, minutie et rigueur à la mise en œuvre des matériaux et/ou des systèmes choisis sont une règle absolue pour garantir l'efficacité de l'isolation phonique. Comme pour l'isolation thermique, l'isolation acoustique doit être pensée de façon globale en traitant l'ensemble les parois à l'aide de matériaux appropriés. Ne pas oublier que là où l'air passe, le bruit comme la chaleur passe ! Une mauvaise étanchéité des fenêtres, des cloisons, des bas de porte ou encore des coffres de volets roulants sont autant de ponts thermiques, de faiblesse d'étanchéité à l'air que de faiblesse dans l'isolation acoustique. De même, laisser une partie non traitée constitue un “pont acoustique” et revient à ne rien faire puisque toute l'énergie sonore passe alors par ce point de faiblesse. La mise en œuvre de l'isolation acoustique conditionne donc très largement la qualité du résultat final. Une isolation acoustique réussie passe par l'équation “bonne conception + matériaux performants + mise en œuvre soignée ”.

De nombreuses solutions existent pour lutter efficacement contre le bruit et elles permettent de traiter chaque cas dès lors que le diagnostic a été bien posé. L'isolation acoustique ne s'improvise pas, ni à l'étape du diagnostic, ni au moment des travaux. Connaissance des principes de l'acoustique, minutie et rigueur à la mise en œuvre des matériaux et/ou des systèmes choisis sont une règle absolue pour garantir l'efficacité de l'isolation phonique. Comme pour l'isolation thermique, l'isolation acoustique doit être pensée de façon globale en traitant l'ensemble les parois à l'aide de matériaux appropriés.

On obtient pas une amélioration suffisante de l'isolation acoustique en ajoutant simplement de la masse à la structure existante. Le système masse-ressort-masse s'impose dans la plupart des cas. Il est constitué de :

Ce principe conduit à la réalisation d'une structure appellée « Boîte dans la boîte ». Cette solution d’insonorisation consiste à recréer une pièce dans la pièce en isolant l’ensemble des nouvelles parois de la pièce contenante pour renforcer l'isolation phonique et ainsi minimiser les transmissions aériennes et solidiennes. La plus grosse contrainte étant le sol qu'il faut découpler — désolidariser — avec des patins antivibratiles (silent block), généralement en élastomère. La densité, les dimensions et le nombre de plots antivibratiles à mettre en œuvre se calculent.

Boîte dans la boîte

Cliquez sur l'image pour afficher une petite animation.

Avec cette “construction”, on va perdre de 10 à 20 cm sur toutes les dimensions, c'est à dire 20 à 40 cm sur la longueur et autant sur la largeur de la pièce. Au niveau de la hauteur sous plafond, ce sera également réduit, tout dépendra de l'épaisseur des plots anti-vibratiles et du plancher flottant. Quant au plafond, un montage avec des suspentes phoniques très courtes est réalisable (au détriment de la lame d'air faisant ressort), mais il y aura fatalement un abaissement non négligeable de celui-ci. Ne pas oublier de concevoir des ouvertures indispensables pour la ventilation de la pièce. Le point faible restera la porte.

La mousse n'isole pas :

Beaucoup de débutants pensent que la mousse destinée au traitement acoustique isole aussi la pièce qui en est tapissée. La mousse n'est pas un isolant acoustique. Elle supprime ou réduit les réverbérations, c'est tout.
 

Il existe diverses méthodes de construction avec des mises en œuvre parfois différentes. Mais la finalité est la même : isoler. En voici une : on monte sur le nouveau plancher désolidarisé par les plots antivibratiles les nouveaux murs en plaques de plâtre doublées (placo® : 1 BA13 + 1 BA18 ou 3 × BA13 croisées) montées sur ossature (cloison montée sur rails de 48 ou bien chevrons en bois), laissant un vide d'air entre la nouvelle structure et la structure existante. Un nouveau plafond est aussi monté sans qu'il soit en contact avec le plafond existant ou suspendu sur celui-ci. On laisse également un vide d'air (plénum). Plus le vide tout autour de la nouvelle pièce sera important et plus lourde sera la nouvelle structure, meilleure sera l'isolation aux basses fréquences.

Et les tuyauteries et la ventilation ?…

Le bruit causé par les fluides (eau et air) ne peut pas être totalement supprimé. Les bruits de tuyauteries, de chauffage et d'évacuation des eaux usées pourront gêner tant en prise de son qu'en écoute et mixage. Détourner les canalisations et tuyaux existants n'est pas une chose facile et pas forcément réalisable dans le bâtiment. On pourra modifier la fixation des tuyaux et des radiateurs en utilisant des colliers montés sur silent-blocs. Il est possible d'atténuer les nuisances sonores causées par la ventilation. Réduire le bruit d'une entrée d'air consiste à placer des manchons spéciaux sur les entrées d'air des VMC ou bien des ventilations naturelles. Ces manchons spéciaux fonctionnent comme des silencieux de pots d'échappement de voitures. La performance de ces manchons “silencieux” est indiqué par un indice d'affaiblissement du bruit exprimé en dB. Les bonnes performances placent l'indice à 42 dB. Le diamètre des gaines et conduits a aussi une grande importance : petit, l'air circule rapidement et fait du bruit; grand, il circule lentement et fait moins de bruit; et ceci à débit d'air identique (m³/h).

2 - Correction acoustique du local

alpha Sabine

Coefficient (sans unité) exprimant le rapport entre l'énergie sonore incidente et l'énergie réfléchie. Pour un matériau donné, la mesure conventionnelle en laboratoire de l'alpha Sabine est effectuée sur une surface conventionnelle de 12 m² de ce matériau, la valeur de ce coefficient variant de 0 à 1.

Si le coefficient alpha Sabine est égal à 0, alors le matériaux est réfléchissant (mur massif, lisse, lourd et étanche à l'air). Si le coefficient alpha Sabine est égal à 1, alors le matériaux absorbe l'énergie. Le coefficient alpha Sabine varie en fonction de la fréquence.

Dans le cas de surfaces géométriques complexes du matériau, les résultats de mesure de la performance d'absorption sont exprimées en "aire d'absorption équivalente", A, en m² du matériau.

Le but du traitement acoustique de la pièce où on mixe est d'avoir une écoute fidèle sans réflexions parasites et ondes stationnaires. Car dans le cas d'un traitement inexistant ou mal étudié, lorsque vous écouterez vos mix dans un autre lieu (votre salon, chez un ami, ou dans la voiture) vous entendrez ceux-ci tout a fait différemment. Et même vous vous apercevrez de “défauts” que vous n'aviez pas entendu lors du mixage dans votre "control room" sur vos moniteurs que vous pensiez bien connaitre. Si vos enceintes de proximité ont une certaine qualité, votre home-studio peut en altérer sévèrement les mérites.

L'isolation phonique, ou isolation acoustique, a pour objectif d'éviter la propagation du son (et du bruit). Quant à l'absorption acoustique ou correction acoustique, qui est différente de l'isolation phonique, conditionne la réverbération des sons dans une pièce donnée. Elle est exprimée en alpha sabine. Plus la valeur est proche de 1, meilleure est l'absorption. Précisément, c'est le rapport de la puissance absorbée par la puissance incidente (en W/m²). Pour la plupart des matériaux, la valeur dépend fortement de la fréquence sonore étudiée. La présence de murs non parallèles et d'absorbeurs poreux n'élimine pas complètement les ondes stationnaires, sources de colorations importantes. Ceci est particulièrement gênant dans les locaux aux dimensions réduites où les ondes stationnaires se forment à des fréquences basses parfaitement audibles. Pour les atténuer, il existe des éléments spécifiques que l'on regroupe sous le terme bass-trap. Et le diffuseur de Schroeder est devenu un élément incontournable de la correction acoustique depuis son apparition en 1984. Son efficacité, qu'il s'agisse de briser les échos ou de restaurer l'ampleur de l'espace sonore, explique son succès.

Ondes stationnaires et autres résonances

Les modes propres

Beaucoup plus difficile à contrôler et beaucoup moins évident pour les oreilles non initiées sont des problèmes causés par les réflexions sur les basses fréquences. Une onde stationnaire est une résonance de la masse d'air créée suite à l'émission de sons graves dans la pièce, et continuellement renforcée par sa propre réflexion. Une onde stationnaire c'est l'interférence de deux ondes sinusoïdales de même fréquence se propageant en sens inverse. Les dimensions de la pièce sont des multiples des longueurs d'onde des ondes stationnaires. Ces ondes se superposent avec leur propre réflexion circulant dans le sens opposé. A certains endroits les ondes en phase se renforcent et à d'autres, elles s'annulent. Les différentes fréquences auxquelles le phénomène apparaît dans la pièce se nomment les modes propres. L'endroit où l'onde est à son amplitude maximum s'appelle le ventre, et celui où elle est nulle s'appelle le nœud. Alors que les fréquences aigües sont assez directives, les fréquences graves émises par les enceintes se diffusent dans toutes les directions. Les fréquences graves sont donc omnidirectionnelles et développent beaucoup d'énergie propices à alimenter les ondes stationnaires. A 20°C, la longueur d'onde d'un signal à 41 Hz — corde Mi d'une basse — est de 8,37 mètres, à 75 Hz de 4,58 mètres, 100 Hz de 3,43 mètres, 250 Hz de 1,37 mètres, 500 Hz de 0,69 mètres, 2500 Hz de 14 centimètres, 10 000 Hz de 3 centimètres, 16 000 Hz de 2 centimètres. On voit bien que les fréquences basses peuvent être perturbatrices…

onde stationnaire
Onde stationnaire

La longueur d'onde est symbolisée par la lettre grecque "λ" (se prononce lambda). Sa formule est extrêmement simple :

λ = c
ƒ

Dans laquelle :

λ = est la longueur d'onde (en mètres "m"),
c = est la célérité de l'onde dans l'air (en mètres par seconde "m/s"),
ƒ = est la fréquence de l'oscillation (en hertz "Hz"),

Le moyen pour se rendre compte de la présence d'ondes stationnaires dans votre local, c'est de "balancer" un signal sinusoïdal (entre 100 et 500 Hz) dans le système d'amplification (grâce à cette fonction présente sur certaines tables de mixage). Ensuite, vous vous déplacez dans la pièce, et, au bout de quelques instants, "sentirez" les nœuds et les ventres perceptibles à l'oreille.

Si certaines fréquences constituant un son périodique quelconque correspondent aux fréquences des modes propres constitués de 2 parois parallèles, alors apparaissent des ondes stationnaires résonantes. On dit que la source excite tel ou tel mode propre du milieu clos. Cela provoque la modification du spectre du son de la source, donc une modification de son timbre, on dit que le son se « colore ». Les dimensions d’une salle doit favoriser une distribution homogène des réflexions et modes propres pour éviter leur concentration dans des bandes de fréquences audibles.

Modes propres axial, tangentiel, oblique

Modes propres : axial, tangentiel, oblique

Des sites proposent des calculateurs de modes propres "en ligne" :

Il n'existe pas que des ondes stationnaires indésirables et “nocives”. En tant que musicien vous y êtes habitué avec les instruments à cordes. En appuyant sur une corde à différentes positions sur le manche de sa guitare, le musicien ajuste la longueur de celle-ci, et interagit donc sur la longueur d'onde de la fondamentale qu'il excite. La corde vibre entre le sillet et le chevalet ou une des frettes et le chevalet, suivant où est pincée la corde. L'oscillation de la corde est amplifiée par la caisse de la guitare et sa fréquence — la note — est alors audible.

Dimensions idéales de la pièce

La majorité des pièces destinées au home studio sont de simples pièces d'habitation dédiées à notre passe-temps favori : la musique. Dans 99% des cas cette pièce est parallélépipédique. Et ses dimensions (longueur, largeur, hauteur) influencent l'acoustique dans celle-ci. Le diagramme de Bolt résulte d’une étude statistique et donne une zone de proportions acceptables. Tout est une question de rapport. Le diagramme de Bolt affiche les ratios qui sont connus (sur la base de tests empiriques et mathématiques) qui permettent d'améliorer l'acoustique des salles. Sur ce diagramme nous avons en abscisse la largeur divisée par la hauteur, et en ordonnées la longueur divisé par la hauteur. Lorsque les deux rapports entrent dans la zone “patatoïde” ci-dessous (le pointillé en forme de harpe inclinée), les proportions sont acceptables.

Diagramme de Bolt

Diagramme de Bolt

Richard H. Bolt

Richard Henry Bolt, mieux connu sous le nom de Richard Bolt ou Dick Bolt, (22 Avril 1911 - 13 Janvier 2002), était un professeur de physique Américain au MIT ayant une fascination particulière pour l'acoustique. Il fut l'un des fondateurs de la société BBN (Bolt, Beranek et Newman) qui a construit le réseau ARPANET, le précurseur de l' Internet.

Il effectua ses études dans l'architecture et a obtenu son BA (Baccalauréat ès Arts) en 1933. A cette époque, il avait déjà développé un intérêt pour l'acoustique, combinant ses attirances pour la musique, le design et l'architecture.

Ainsi, pour une hauteur sous plafond de 2,5m et une longueur de 4,0m, la largeur idéale sera comprise entre 3,0m et 3,5m. En prenant le problème dans l'autre sens, c'est à dire en fixant la largeur à 3,2m par exemple pour une hauteur de 2,4m, la longueur devra être comprise entre 3,6m et 4,3m.

D'autres acousticiens ont leur propre règle de calcul des proportions optimales : Boner, Louden, Pujolle, Sepmeyer, Volkmann… En conclusion, une salle doit avoir des dimensions différentes, mais pas trop et éviter des dimensions égales ou multiples. Evitez les pièces dont la largeur et la longueur sont identiques. Si la pièce est un cube, changez de local ! Si vous avez la possibilité de construire Plan d'un Home Studio (exemple)une salle pentagonale (ou plus) ou de placer des cloisons de doublage de telle sorte que votre pièce rectangulaire soit transformée avec des murs non parallèles, faites-le !

Pour atténuer les inévitables ondes stationnaires, il existe différents absorbeurs que l'on regroupe sous le terme « bass-trap » (lire plus bas). Mais il existe d'autres systèmes parmi lesquels le résonateur de Helmholtz, les panneaux perforés et les résonateurs à diaphragme.

Les matériaux à mettre en œuvre

Les coefficients d'absorption communiqués par les fabricants (et importateurs) doivent être 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. La norme ISO-354 définit les conditions de mesurage avec beaucoup de rigueur. Les coefficients d'absorption peuvent s'avérer très utiles pour calculer et prédire les performances acoustiques d'une salle.

Coefficients "alpha Sabine" (αw) de quelques matériaux :

Le tableau ci-dessous est là pour vous donner une idée sur les coefficients "alpha Sabine" de quelques matériaux. Les valeurs sont indicatives et des différences importantes existent selon les fabriquants.

▶ Consulter les fabriquants pour plus de précision.
 

Coefficients "alpha Sabine" (αw) de quelques matériaux
Matériau et mise en œuvreFréquences centrales d'octave (Hz)
125250500100020004000
Marbre, carrelage 0,010,010,010,010,020,03
Béton, pavage 0,020,040,050,050,050,05
Plancher bois 0,150,110,100,070,060,07
Bois fixé rigidement 0,040,050,060,070,060,07
Parpaing 0,250,400,600,500,750,5
Plâtre sur brique 0,010,010,020,110,030,04
Contreplaqué 5 mm à 50 mm du support 0,470,340,300,110,080,08
Vitre ordinaire 0,050,050,030,030,020,02
Vitrage en grands carreaux 0,180,060,040,030,020,02
Surface occupé par des spectateurs assis 0,600,740,880,960,930,85
Surface occupé par des sièges en tissus (rembourrage épais) 0,490,660,800,880,820,70
Canapé 2 places 1,401,802,402,803,203,60
Fibre végétale 35 mm collée 0,110,160,270,760,760,94
Fibre minérale 50 mm - plénum 300 mm 0,400,900,850,900,850,90
Plaque de fibre minérale 20 mm - plénum 250 mm 0,400,500,500,500,500,30
Plaque de plâtre 13 mm - plénum 300 mm + LM 50 mm 0,350,700,750,450,300,25
Plaque de plâtre 13 mm - plénum 50 mm + LM 20 mm 0,200,621,000,700,450,43
Panneau sandwich en alternance : tôle + LM 20 mm et tôle +
PUR 80 mm (élément de toiture)
0,150,250,350,700,600,40
Plafond modulaire Knauf Sonar rockfon 20 mm 0,400,860,990,991,111,16
Dalle de plafond St Gobain Tonga Eurocoustics 25 mm 0,320,800,900,820,971,00
Velour à 100 mm de la paroi 0,090,330,450,520,500,44
Moquette murale (e=3 mm) 0,040,040,050,050,070,09
Mousse acoustique 50 mm 0,080,250,600,900,950,90
Mousse acoustique 100 mm 0,040,200,700,990,990,99
LM = laine minérale, PUR = Polyuréthane, tôle 20/10 mm

Sur des documentations vous pourrez trouver des coefficients d'absorption supérieurs à 1. Ceci correspond à une norme et une méthode de mesure en chambre réverbérante. Les valeurs obtenues avec cette méthode restent comparatives et ne sont pas directement exploitables par les logiciels de modélisation acoustique.

Le traitement acoustique

La correction acoustique sert à limiter la réverbération des sons dans une pièce donnée, sans pour autant la rendre complètement mate car sinon l'écoute devient alors désagréable. Le but est que l'écoute soit la plus “droite” possible, quelque soit le style de musique. Le traitement acoustique sert à minimiser : les ondes stationnaires qui pourrissent les basses fréquences, les réflexions latérales qui amplifient ou annulent certaines fréquences par leur déphasage (filtre en peigne), le flutter echo (écho flottant) qui produit un son métallique et nuit à la netteté de l'image stéréo.

Les mousses acoustiques

Très prisée par les home-studistes pour ça facilité de mise en œuvre, la mousse acoustique n'est pas la réponse à tous les problèmes phoniques. Un diagnostic et une étude acoustique sérieuse s'impose si vous voulez un résultat optimum.

mousse d'emballage La mousse acoustique est constituée de cellules ouvertes. La concentration et la taille de ces milliers de bulles communicantes et la ductilité du matériau sont des facteurs différenciateurs sur l'efficacité acoustique effective ou recherchée. La mousse acoustique est faite de mousse de polyuréthane ou de polyéther, polyester, polystyrène extrudée ou également de mousse de mélamine pour le Haut de gamme (matériau de couleur blanche). La mousse acoustique existe en plusieurs coloris, différentes tailles, formes, épaisseurs et sculpture. Son relief qui amortit les ondes sonores peut être en dents de scie ou bien souvent en pyramides. L'énergie absorbée est dissipée sous forme de chaleur. Rassurez-vous, ça ne brûle pas !

Melamine Coefficient Absorption Il y a un large éventail de prix sur les mousses acoustiques. Attention aux mousses “Premier prix” car si elles sont beaucoup moins chères, elles seront d'une efficacité moindre, d'après les études menées par des laboratoires et des acousticiens. Sur les sites de vente ou des fabriquants, la courbe d'absorption de la mousse “bon marché” est rarement indiquée… Couvrir tous les murs et le plafond de mousse alvéolée n'est pas toujours la bonne solution. Car si le son est bien “matifié”, il subsiste toujours les ondes stationnaires en dessous du bas médium. Et son coût devient élevé par toutes les surfaces à couvrir.

La qualité des mousses peut se caractériser par la densité (en kg/m³, ISO-845), la porosité (L/min, ISO-4638), la résilience (%, ISO-8307), et le classement au feu. La plus importante est la propriétés d'absorption acoustique (alpha Sabine, ISO-354). Pour une absorption importante il faut que la mousse soit épaisse. Le matériau sera d'autant plus efficace qu'il sera poreux à l'air et présentera beaucoup de surfaces de contact à l'air. Son relief permet d'augmenter la surface d'absorption. La mousse collée au mur n'amortit pas les basses fréquences, elle casse juste la réverbération. L'absorption dans les graves nécessite un certain volume pour installer des membranes ou des résonateurs dont l'encombrement n'est pas négligeable.

Voir la définition des normes ISO en références…

Quelques normes ISO en références :


ISO-845 : Détermination de la masse volumique apparente en kg/m³.
ISO-4638 : Détermination de la perméabilité à l'air des matériaux alvéolaires souples à base de polymère en L/min.
ISO-8307 : Détermination de la résilience par rebondissement d'une bille sur un matériaux polymère alvéolaire souple en pourcentage.
ISO-354 : Spécifie une méthode de mesurage en salle réverbérante du coefficient d'absorption acoustique de matériaux acoustiques utilisés pour le traitement de murs ou de plafonds, ou de la surface d'absorption acoustique équivalente d'objets distincts tels que meubles, personnes ou matériaux absorbants.


Home Studio

Des entreprises se sont spécialisées dans la vente de mousses acoustiques. Certaines proposent des kits pour home-studio (et home-cinéma) à partir de 350 € jusqu'à plus de 2500 €. Ceux-ci sont étudiés pour des pièces à traiter de 5 m² jusqu'à des surfaces de plus de 20 m². Ces kits tout en mousse sont composés de bass-trap d'angle, de panneaux diffracteurs, et de panneaux absorbeurs, voire d'anti-flutter. Les surfaces des murs et plafond ne sont pas entièrement couvertes par ces kits. Il faut positionner les éléments aux bons endroits : hauteur d'oreilles-moniteurs et au plafond pour le diffracteur. Certaines de ces sociétés spécialisées proposent des études acoustiques en travaillant sur plan avec la description de la nature des matériaux de construction. Un diagnostic acoustique avec prises de mesures peut être effectué sur place par des sociétés spécialisées en traitement acoustique.

Les mousses pour les locaux professionnels et les établissements recevant du public (ERP) doivent impérativement être de classement au feu “M1” (A2/s1~s3/d0-d1 en Euroclasse).

Bémol pour l'efficacité des mousses dans les basses

Bass-Trap accordé Quant aux bass-trap en mousse, ils ne peuvent pas être efficaces dans les basses de par leur volume et relief (même fortement nervuré). Des études montrent qu'ils ne descendent pas en dessous de 250 Hz, au mieux 200 Hz. Pour absorber une fréquence, il faut que le matériau possède une épaisseur égale au quart de la longueur d'onde de cette fréquence. A 100 Hz par exemple, une épaisseur de 86 cm est nécessaire. Pour être un minimum efficient, il faudrait que ces bass-trap en mousse soient posés sur toute la hauteur de l'angle de deux murs, aux quatre coins de la pièce. Le coefficient d'absorption peut s'étendre dans les graves par le système masse-ressort lorsqu'une couche d'air est ajouté à la structure du bass-trap. Ce qui conduit à la conception d'une boîte avec de la mousse et un résonateur fermé (accordé autour de 100 à 125 Hz). Ces boîtes sont de forme globalement triangulaire pour combler l'angle de deux murs. Afin d'optimiser l'absorption des basses fréquences, les acousticiens recommandent d'utiliser suffisamment de bass-trap pour “casser” tous les angles de la pièce.

Attention aux mousses d'emballage !

mousse d'emballage Il est difficile de distinguer de la vraie mousse acoustique avec de la simple mousse d'emballage, lorsqu'il s'agit de petits reliefs. Cette dernière lui ressemble par ses “picots” pyramidaux ou des vagues, et sa couleur grise. La mousse d'emballage n'est pas étudiée pour l'acoustique car elle n'a que des vertus anti-chocs. La mousse d'emballage est généralement constituée de cellules fermées, ce qui ne convient pas. Elle est rarement classée M1 (résistance au feu M1 = ininflammable, auto-extinguible) ou n'incorpore pas un retardateur de flamme comme certaines mousses acoustiques. Ces mousses d'emballage, en polyéthylène ou généralement en polyuréthane, dégagent beaucoup de fumées et surtout des vapeurs toxiques en brûlant.

Pour mémoire, en 2003 l'incendie dans une discothèque de West Warwick (Rhode Island) aux Etats-Unis avait fait 100 morts, et en janvier 2013 à Santa Maria (Brésil) plus de 200 personnes ont péri asphyxiées aussi dans une discothèque, tout ça à cause des "mousses acoustiques" non traitées anti-feu.

Mousse Coefficient Absorption Le coefficient d'absorption (alpha Sabine) de la mousse d'emballage est inconnu. La densité (kg/m³) sera tout de même un indice… avec une totale incertitude sur l'alpha Sabine en fonction de la fréquence. La mousse d'emballage n'absorbe que les fréquences aigües et pas du tout dans les médiums ou les graves. Sur les sites de vente ou des fabriquants de ces matériaux, aucunes données acoustiques ne sont affichées. Et c'est normal puisque ce n'est pas leur credo.

Où placer les mousses acoustiques ?

Pistolet coaxial pour cartouche de colle Après avoir mis en place tout le mobilier, tout le matériel audio et accessoires, ainsi que les enceintes acoustiques dans votre local, vous pouvez procéder aux corrections de l'acoustique qui vise à réduire et limiter la réverbération des sons dans la pièce. Je le répète, il ne faut pas rendre le son trop mat, sinon la musique “ne respire plus”. Les mousses doivent être placées dans le local à traiter en quantité suffisante, mais pas trop.

Pour trouver les emplacements des mousses acoustiques pour un comportement optimum de celles-ci, certaines personnes utilisent des petits clous fins pour les fixer temporairement au mur — genre clous sans tête pour vitrier —. Ceux-ci sont plantés à mi-longueur dans le mur et le carré de mousse est enfoncé sur les pointes qui dépassent. D'autres les suspendent à l'aide d'un fil, comme des tableaux… L'emplacement judicieux sera trouvé après tâtonnement (méthode empirique) : passez de la musique et écoutez… changez la position du ou des carrés de mousse… écoutez… changez d'emplacement… écoutez… etc. Stoppez vos expérimentations lorsque vous sentez que vous avez obtenu un bon équilibre spectral et un bon compromis sonore à votre point d'écoute (“sweet spot”).

D'autres personnes cherchent les points de réflexions des médiums-aigües sur les murs par rapport au point d'écoute avec un miroir. La technique consiste par se faire aider par un ami qui déplace un miroir en le faisant glisser sur les murs pendant que vous vous tenez au "sweet-spot". Si vous voyez l'un ou l'autre des tweeters, voire les deux, c'est qu'à l'emplacement du miroir les ondes sont réfléchies dans votre direction. Il faut y placer un absorbeur pour supprimer les premières réflexions néfastes à l'intelligibilité du signal. Repérez les surfaces à couvrir de mousse. La technique du miroir peut aussi être utilisée pour mettre des diffuseurs au plafond.

Après marquage au mur des emplacements idoines, les mousses seront collées en place avec de la colle appropriée ou de l'adhésif double face pour moquette. N'oubliez-pas d'enlever tous les clous, si vous en avez utilisé ! Certains préfèreront fixer les dalles de mousses avec du Velcro® afin de pouvoir les repositionner au cas où…

Absorbeurs

Absorbeur large bande Les absorbeurs acoustiques à bande large absorbent le son dans une large plage de fréquences, c'est-à-dire de 500 à 4000 Hz. Les absorbeurs ont généralement une forme parallélépipédique. Suivant les concepteurs ou fabricants, leur épaisseur varie de la dizaine de centimètres jusque 20 ou 30 cm, voire plus. Plus l'absorbeur est épais plus les basses fréquences sont réduites. Leur cadre est rempli d'un matériaux poreux en fibre de roche ou bien en mousse à alvéoles ouvertes. Les absorbeurs avec résonateurs intégrés absorbent les fréquences plus basses que les absorbeurs "standards". On les classe alors dans les bass-trap.

Les absorbeurs doivent être positionnés avec soin dans le local à traiter.

Bass-trap

La solution la plus populaire aux ondes stationnaires en home-studio est le bass-trap dont son rôle est d'amortir l'énergie des basses fréquences. Un bass-trap est un "accessoire" (mobilier) utilisé dans les studios d'enregistrement ou des lieux d'écoute (cinéma) pour absorber les basses fréquences. Les matériaux mis en œuvre sont destinés à piéger ces basses fréquences et les empêcher de s'accumuler dans la pièce sous forme d'ondes stationnaires. Le bass trap peut être composé d'un cadre (en bois) rempli de laine de roche moyenne densité (50 kg/m³), car la haute densité risque d'être réfléchissante… Généralement les faces des panneaux sont recouvertes avec du tissu, mais il est aussi possible de les couvrir avec des lattes de bois espacées. Les bass-trap agissent comme des enceintes passives qui absorbent les ondes pour lesquelles elles sont accordées. Leur mise en œuvre est assez délicate et très souvent vous devrez faire appel à un acousticien pour vous aider à les définir et les installer.

Les bass trap doivent être positionnés avec soin dans le local à traiter. Il existe trois principaux endroits où positionner les bass trap :

Le bon emplacement des différents bass-trap aura une incidence certaine sur la correction de l'acoustique du local à traiter.

Plan de fabrication pour faire des absorbeurs

Pour calculer les dimensions afin de fabriquer des absorbeurs et résonateurs, des sites proposent des formules ou des calculateurs "en ligne" :

Les produits commerciaux

Où trouver les courbes d'absorption ?

Custom Audio Designs Ltd En regardant de plus près ce qui nous est proposé dans le commerce concernant les panneaux acoustiques, bass-trap et autres diffuseurs, je me suis rendu compte que les concepteurs et fabricants sont généralement peu bavards sur les mesures effectuées sur leurs produits, s'il y a mesures. Quid de l'absorption ? Où sont les courbes et tableaux ? Pour rappel, l'absorption acoustique est mesurée en utilisant le coefficient d'absorption acoustique alpha (α), dont la valeur est comprise entre 0,00 et 1,00. La valeur zéro représente la totale réflexion (l'absence d'absorption), et 1 la totale absorption du son (100 % de l'énergie est absorbée). Les valeurs intermédiaires représentent la fraction d'absorption du son. Ce coefficient d'absorption est mesuré à plusieurs fréquences espacées d'un tiers d'octave de 100 Hz à 5 kHz ou d'une octave de 125 Hz jusqu'à 4 kHz. Il est spécifié pour un type de mesurage donné, pour une surface et une épaisseur données. Mais les valeurs du coefficient à plusieurs fréquences sont rarement communiquées par les revendeurs ou fabricants des absorbeurs. C'est un comble car ces données sont capitales si on souhaite avoir de l'efficacité dans le traitement acoustique de son local dédié à la musique dans une bande de fréquences précises et connues. Si vous ne trouvez pas de courbes ou tableaux sur les sites des revendeurs, allez voir sur le site du fabricant car souvent vous y trouverez ces informations.

Qu'est-ce que le coefficient NRC ?

Auralex - StudioFoam® Pyramid NRC 0.70 Récemment, j'ai constaté la publication d'une indication (d'un seul coefficient) sur des produits destinés au traitement acoustique de studios et home-studios, le NRC : «  Noise Reduction Coefficient » ("Coefficient de Réduction du Bruit" en français). Ce NRC est issu d'une norme américaine. Calculé conformément à la norme ASTM C423, le NRC représente la moyenne mathématique du coefficient d'absorption acoustique mesuré aux fréquences de 250, 500, 1000 et 2000 Hz arrondie à 0,05. La méthode fournit une valeur moyenne à l'aide de laquelle on tente de résumer les informations données par la courbe d'absorption acoustique et ne permet pas d'obtenir une valeur très précise. Plus complète que la norme américaine ASTM C423, la norme internationale ISO 11654 pondère sur 6 mesures, complétant le spectre aux extrémités à 125 Hz et 4000 Hz. Si des fabricants affichent uniquement le coefficient d'absorption NRC, ils peuvent — et ils se doivent de ? — aussi fournir le détail de leur produits par une courbe ou un tableau dans un document annexe (sur les fréquences normées); pour les fournisseurs sérieux…

Le graphique ci-dessous montre comment deux matériaux ayant des caractéristiques d'absorption acoustiques très différentes peuvent indiquer une même valeur NRC (selon ASTM C423). A vous de juger de la pertinence de l'information NRC.

Si on prend en compte les bandes à 125 et 4000 Hz, nous nous apercevons que le NRC « ISO 11654 » peut être différent de celui de l'ASTM C423.

Pour compléter le tableau, la norme internationale ISO 11654 répartit les performances d'absorption acoustique en cinq classes, de A à E.

αwClasses d'absorption acoustique
0,90-1,00A
0,80-0,85B
0,60-0,75C
0,30-0,55D
0,15-0,25E
0,00-0,10Non classé

Par ailleurs, la norme ASTM C 423 a défini un nouveau standard (remplaçant le NRC ?…). Il s'agit du SAA « Sound Absorption Average » ("Moyenne d'Absorption Acoustique" en français). Ce coefficient est la moyenne des coefficients d'absorption acoustique sur douze bandes de tiers d'octave de 200 Hz à 2500 Hz, arrondi à 0,01. Les valeurs sont encore plus lissées. Youpi !…

Mac talk Je dois avouer que ces notions NRC et SAA sont troublantes, et peuvent prêter à confusion (à première vue très bonne absorption ?), voire noyer le poisson : ça absorbe mais quoi ?… Quant à ces classes A-B-C-D-E (avec des trous entre les plages) ressemblant aux grades de la consommation énergétique de nos frigos et autre isolation thermique des bâtiments, elles me laissent songeur… En cherchant ce “NRC”, je le retrouve souvent sur des documents traitant uniquement de l'acoustique dans des lieux de passage comme des halls, salles de conférence, musées, etc. Dans ces espaces les fréquences à traiter sont celles de la voix. Il est plus facile d'obtenir une absorption efficace entre 2 et 4kHz qu'à 500 ou 250 Hz, sans parler de 125 Hz. Ces indicateurs NRC et SAA semblent être destinés aux architectes pour des constructions “normales”, pas des locaux où on pratique ou diffuse de la musique. C'est juste mon avis.

Si quelqu'un peut m'expliquer pourquoi certains fabricants ou revendeurs spécialisés "Traitement acoustique" affichent ce NRC au lieu des coefficients d'absorption mesurés à plusieurs fréquences, je suis preneur. Ces matériaux techniques exigent la connaissance de leurs caractéristiques acoustiques précises pour leur mise en œuvre afin de ne pas traiter à l'aveuglette. La norme ISO 11654 précise : « L'évaluation n'est pas appropriée lorsque les produits sont destinés à une utilisation dans des environnements qualifiés exigeant une conception soignée sur le plan acoustique et faisant appel à une certaine expertise. ». Le NRC est appelé “Indice d'évaluation unique” par l'ISO.

Quelques sources (d'inspiration) :

http://www.amfgrafenau.de/index.php?&l=4&mode=listarticles
http://www.archtest.com/testing/faqs.aspx?id=2
http://www.astm.org/Standards/C423.htm
http://www.iso.org/iso/fr/home/store/catalogue_tc/cat.htm?csnumber=19583
http://www.fellert.com/blog/interestingfacts/nrc-weighted-alpha-value-sound-absorption
http://www.customaudiodesigns.co.uk/prosonic-fg-acoustic-absorber.htm
http://www.thomann.de/fr/eq_acoustics_classic_wedge_foam_tiles_grey.htm
http://www.auralex.com/tools/testing-data/performance-data/
http://www.akustar.com/dossiers/404_tech.htm
http://www.colsound.fr/fr/12-traitement-acoustique
http://www.eqacoustics.com/learn-more/acoustic-performance-data

http://fr.barrisol.com/plafond-acoustique-details-a20.php
http://www.rockfon.fr/performance/acoustique/indicateurs+absorption+acoustique

Section mise à jour le 10/03/2015.

Les réflexions

Contrôler les réflexions qui se développent dans un local d'écoute ou de production sonore améliore l'intelligibilité. Par définition, un élément est diffusant, s'il réfléchit l'onde dans toutes les directions et ce, quelques soient la fréquence. L'acousticien dispose de quatre outils pour corriger l'espace sonore. Ce sont : l'absorption, la réflexion, la diffraction et la diffusion. Je ne vais m'attarder que sur les diffuseurs qui sont largement employés dans le traitement du home studio. S'ils sont mal étudiés et donc inefficaces, ils auront au moins l'avantage d'être décoratifs…

Diffuseurs

Diffuseur de Schroeder La diffusion acoustique supprime les interférences normalement engendrées par la superposition du signal émis par une source sonore et les réflexions de ce signal sur les parois du local. La diffusion élargit la zone d'écoute et génère une sensation d'ampleur. Dans une pièce d'écoute ou une cabine de mixage, le diffuseur de Schroeder évite la remontée des basses fréquemment rencontrée près du mur arrière ainsi que le flutter-echo lié à la présence de surfaces parallèles. Le son étouffé d'une petite pièce gagne en clarté et donne l'impression d'un volume plus grand. Le diffuseur de Schroeder, diffuseur à résidu quadratique, est un panneau garni de fentes dont la profondeur suit une séquence particulière : les ondes réfléchies au fond des fentes ressortent à différents instants, et interfèrent avec l'onde incidente, pour former des lobes de diffusion dispersés dans l'espace. Le fonctionnement du diffuseur de Schroeder est déterminé par le nombre et la profondeur des cavités basé sur une formule mathématique. Le diffuseur de Schroeder brise les réflexions spéculaires, disperse l'énergie dans l'espace et dans le temps. Les interférences disparaissent et le champ sonore s'élargit. Grâce à ce panneau, le mur du fond, au lieu de réfléchir l'onde dans son ensemble, la sépare en un grand nombre d'ondes envoyées toutes les directions. La plage de fréquences traitée peut s'étendre de 300 Hz à 4 kHz, suivant les diffuseurs de Schroeder.

Diffuseur omnidirectionnel "Matrix" La dispersion omnidirectionnelle des réflexions est un moyen efficace pour supprimer les réflexions spéculaires et les transformer une ambiance sonore naturelle. Le diffuseur omnidirectionnel est aussi appelée diffuseur Matrix. Quelque soit l'angle d'incidence, les ondes sonores sont dispersées sur un spectre omnidirectionnel et uniforme. Les performances du Matrix sont basées sur le principe de la maille dimensionnelle de déphasage des réflexions sonores qui utilise des groupements périodiques d'une série de cellules de dimension identique, mais de profondeurs différentes et séparées par de fines lamelles. Les profondeurs des cellules varient selon une suite de résidus quadratiques basées sur le nombre premier 7. La diffusion hémisphérique constante du diffuseur Matrix favorise l'intelligibilité de la parole. Sa géométrie particulière lui confère une fonction à la fois architecturale et décorative. Ce diffuseur peut être posé au mur ou au plafond. La plage de fréquences traitée peut s'étendre de 800 Hz à 2,5 kHz, suivant les diffuseurs Matrix.

La bonne position des différents diffuseurs aura une incidence certaine sur la correction de l'acoustique du local à traiter.

Plan de fabrication pour faire des diffuseurs

Pour calculer les dimensions afin de fabriquer des diffuseurs de Schroeder ou QRD, des sites proposent des calculateurs "en ligne" :

Les produits commerciaux

Les solutions du « Tout fait » pour les diffuseurs existent. Et si on regarde bien, ce n'est pas si cher que ça. Additionnez le coût des matériaux et le temps passé. C'est vous qui voyez…

Et il y a les fabricants notoires chez qui c'est beaucoup plus cher, même en kit :

Position des moniteurs

Yamaha NS10M Dans les studios professionnels, les moniteurs sont la plupart du temps disposés suivant le concept "LEDE" (« Live End Dead End »), opposant une paroi absorbante (le mur derrière les moniteurs) à une paroi diffusante (celle située au dos de l'ingénieur du son, face au moniteurs). Si on n'absorbe pas derrière l'enceinte, ce qui arrive à l'oreille c'est le son des enceintes suivi de très près des premières réflexions arrivant de l'arrière des enceintes. Dans les studios pros, les moniteurs sont généralement encastrés dans des cavités conçues et calculées en même temps que la structure même des parois de doublage. La conception de ces cavités est prévue pour un modèle d'enceinte bien précis. En home-studio, une autre solution consiste à positionner les écoutes très loin du mur arrière.

triangle audio Les enceintes devront être généralement placées de façon symétrique face à la zone d'écoute (pas forcément si le local est très dissymétrique), de manière à former idéalement un triangle équilatéral convergeant vers le point d'écoute. Il est néanmoins possible de faire varier ces distances pour trouver le compromis idéal en fonction de conditions d'aménagement particulières. Les enceintes devront être placées à même hauteur sur un même plan horizontal. Idéalement, le tweeter sera placé au niveau des oreilles de l'auditeur lorsqu'il est en position d'écoute habituelle. En plaçant les moniteurs à proximité de l'auditeur, vous réduisez grandement l'incidence de l'acoustique de la pièce sur la sonorité globale. Ne pas positionner les enceintes acoustiques trop près d'un angle de la pièce et évitez de trop les rapprocher des murs. Ceci aurait pour effet d'exciter certaines résonances du local et d'augmenter artificiellement le niveau du grave.

Les enceintes et votre tête doivent former un triangle à peu près équilatéral.

Les moniteurs peuvent être utilisés en position verticale ou horizontale. Lorsque vous les utilisez en position horizontale, assurez-vous de placer les tweeters à l'extérieur des enceintes, ce qui améliorera la définition stéréo et la réponse dans les basses en améliorant le couplage des boomers.

Découplage et isolation des moniteurs

Lors du traitement de votre pièce, il est intéressant d'isoler vos enceintes acoustiques, et éventuellement vos caissons sub-basses. En utilisant des patins en mousse assez denses sous vos haut-parleurs, vous les découplerez de votre poste de travail, votre bureau ou du sol. Cela évitera aux enceintes de vibrer et de résonner. Deuxièmement, ce découplage permettra de réduire la quantité de basses fréquences transmis dans les meubles, les murs, le plancher et le plafond de votre studio, diminuant ainsi sa transmission dans les pièces voisines.

sheckmark Voir la page sur les moniteurs de proximités.

Correction par égalisation de l'amplification

La correction de l'acoustique du local par un égaliseur graphique peut être une solution complémentaire au traitement. Le nom de correcteur ou égaliseur graphique (graphic equaliser ou equalizer, en anglais) vient du fait qu'il possède des potentiomètres rectilignes à la place de rotatifs. Ils fournissent une représentation graphique de la courbe de réponse de l'égaliseur. Chaque curseur relève ou abaisse le niveau du signal de +12 dB ou -12 dB sur une bande de fréquences définies. Certains égaliseurs agissent sur ±15 dB. En un coup d'œil on évalue l'effet globalement appliqué sur le signal source dans toutes les bandes de fréquences (de 20Hz à 20kHz). L'égaliseur fonctionne soit par demi-octave, soit par tiers d'octave, voire deux tiers d'octave. L'égaliseur le plus complet et celui à 31 bandes ou 1/3 octave. Ses fréquences de correction sont les suivantes : 20Hz - 25Hz - 31,5Hz - 40Hz - 50Hz - 63Hz - 80Hz - 100Hz - 125Hz - 160Hz - 200Hz - 250Hz - 315Hz - 400Hz - 500Hz - 630Hz - 800Hz - 1kHz - 1,2kHz - 1,6kHz - 2kHz - 2,5kHz - 3,1kHz - 4kHz - 5kHz - 6,3kHz - 8kHz - 10kHz - 12,5kHz - 16kHz - 20kHz. Il chevauche ainsi le spectre de sorte que, réglé à des valeurs identiques, on obtient une courbe de réponse plus ou moins plane. La position centrale des potentiomètres est crantée pour faciliter le réglage au point neutre, à la valeur zéro. Le curseur de la plus basse et la plus haute fréquence commandent un filtre en plateau ("shelving"). Les autres agissent sur un filtre passe bande.

Spectrum 15 band
L'égalisation :

L'égalisation corrige pas mal de défauts, mais pas tous :

• il ne modifiera pas le RT60 (temps de réverbération de la pièce),
• il ne supprimera pas le flutter echo (écho flottant),
• il ne supprimera pas les ondes stationnaires (vibration d'objets, effet tonneau, absence ou surabondance de graves),
• il ne positionnera pas les moniteurs à la bonne place…

▶ Quand un minimum de traitement acoustique est fait (absorption, réflexion, diffraction, diffusion), l'équalisation linéarise la bande passante sur les écoutes en fonction des capacités de celles-ci et des caractéristiques acoustiques de la pièce.
 

Lorsqu'ils sont utilisés avec un analyseur de spectre, les égaliseurs peuvent pallier aux problèmes posés par n'importe quel environnement acoustique — du studio à la salle de concert — pour réduire les problèmes de Larsen, améliorer la clarté, et adapter la réponse en fréquence en fonction de l'environnement. Les analyseurs de spectre en temps réel ou d'autres types d'analyseurs sont très utiles pour déterminer avec précision la correction en fréquence à appliquer.

Klark Teknik DN360

Certains égaliseurs graphiques dispose d'une entrée pour micro de mesure (dbx DriveRack PA, DriveRack PX, Behringer DEQ2496, Sabine Real-Q2 par exemple). Grâce à ce micro de mesure, une fonction "Auto-EQ" permet de corriger les irrégularités audibles dans l'acoustique de la pièce. La fonction Auto-EQ adapte automatiquement la réponse du système en générant du bruit rose (PINK NOISE) sur la sortie de l'équaliseur graphique et en réglant celui-ci pour que la valeur corresponde à la réponse sélectionnée (recherchée). L'écran affiche alors la courbe d'égalisation graphique ou RTA (analyse en temps réel). Cette égalisation par rapport à la courbe cible s'effectura sur un certain nombre de bandes disponibles sur l'appareil, en fonction des modèles et des marques.

Behringer DEQ2496 mode RTA

Voir des détails sur l'équaliseur (EQ) et l'analyse temps réel (RTA)…

Egalisation et analyseur en temps réel

On peut corriger les défauts de linéarité d'un ensemble « Système de diffusion - Acoustique du local » avec un égaliseur graphique. Mais bien souvent, sans avoir de repère sonore précis, nous avons tendance à accentuer certaines fréquences qui vont "flatter" l'oreille. Pour être un peu plus impartial dans cette linéarisation du système d'écoute (de diffusion), nous pouvons avoir recours à un analyseur en temps réel qui nous délivre alors un spectrogramme (graphique en "chute d'eau"). Si le point d'écoute doit être large, plusieurs relevés seront effectués avec l'analyseur en différents emplacements et ceux-ci seront "moyennés" avant de l'appliquer sur l'égaliser graphique.

L'analyseur en temps réel (FFT Real-Time Analyser) est l'appareil indispensable dès qu'on décide d'intervenir sur des défauts de linéarité d'un système d'écoute dans un local comme un home-studio. Les sonorisateurs avertis l'utilisent fréquemment pour "caler" leur sono avant de faire la balance pour un concert. L'analyseur possède généralement un générateur de bruit rose (le bruit rose est un signal aléatoire qui possède une intensité constante par octave). Ce bruit rose est alors envoyé dans le système d'amplification. Un micro de mesure (microphone omnidirectionnel avec une courbe de réponse très plate) branché sur l'analyseur est placé au point d'écoute. L'analyseur découpe le signal à mesurer en plusieurs bandes de fréquences et nous renseigne sur le niveau de chacune de ces bandes. Généralement l'analyseur travaille sur les 31 bandes ISO (1/3 octave), ce qui facilitera la transposition des mesures sur un équaliseur graphique. On agit sur les potentiomètres de ce dernier pour linéariser la courbe affichée sur le spectrogramme. Ainsi, par exemple, si j'ai +6 dB à 800 Hz sur le spectrogramme, j'applique -6 dB sur cette fréquence de l'équaliseur. Idem pour les valeurs négative, par exemple -3 dB constaté à 2,5 kHz, j'amplifie cette fréquence de la même valeur sur l'EQ. Au fur et à mesure des corrections, la courbe "waterfall" du spectrogramme doit devenir de plus en plus droite (plate). Les extrémités graves et aigus sont délicates à mesurer et corriger car les transducteurs (woofers et tweeters) ont du mal à restituer ces fréquences. On ne tiendra pas compte des mesures en dessous de 100-80 Hz ou au dessus de 18-20 kHz, à moins d'avoir des transducteurs performants.

Certains équaliseurs intégrants un analyseur en temps réel (FFT Real-Time Analyser), un générateur de bruit rose et une entrée pour micro de mesure peuvent effectuer automatiquement les corrections. Mais l'assistant Auto-EQ ne peut pas tout résoudre. Si on a une fréquence à +12 dB et une adjacente à -12 dB — surtout dans les graves —, il faut s'abstenir de faire la correction à l'égaliseur, et il faut trouver une solution acoustique en traitant le local.

En 2007, IK Multimedia sortit le premier plugin logiciel de correction acoustique de pièce : l'ARC ("Advanced Room Correction system"). Le système est composé d'un microphone de mesure calibré et d'un logiciel qui fonctionne en standalone aussi bien qu'en plug-in pour Mac et PC aux formats VST, RTAS, AU. Basé sur la technologie Audyssey MultEQ qui mesure différents paramètres acoustiques, le programme va corriger le signal sortant en fonction de l'acoustique de la pièce. Bien entendu, c'est le signal sortant de l'interface audio de l'ordinateur qui sera corrigé.

IK Multimedia ARC

En 2008, le contructeur d'enceintes acoustiques KRK a conçu et commercialisé une “boîte noire” qui gère l'auto-équalisation : KRK ERGO. Je dis “boîte noire” car il n'y a pas d'écran LCD dessus. Les valeurs des mesures et corrections sont affichées par le logiciel "ERGO Calibration Software" (ERGO Cal) à installer sur l'ordinateur sur lequel est connecté l'ERGO. L'ERGO se connecte à l'ordinateur (Mac ou PC) via FireWire pour réaliser ses analyses de la réponse en fréquence de votre salle — par rapport à votre système de diffusion — et d'en corriger les défauts grâce à 1024 algorithmes. L'Ergo inspecte et traite uniquement la plage de fréquences de 20 à 500 Hz. Ensuite, une fois réglé, il ne nécessite plus de connexion et peut fonctionner en autonome (standalone). Le boîtier comporte un millier de filtres de précision pour s'adapter à l'environnement acoustique, que ce soit un home-studio ou dans la "Control Room" d'un studio pro. Le développement a été réalisé avec Lyngdorf Audio, des experts de l'acoustique dont KRK a intégré la technologie brevetée "Room Perfect 3D" à l'Ergo. KRK fournit un micro de mesure avec l'Ergo.

KRK Ergo


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