Vous venez d’acheter et de déballer une nouvelle paire de haut-parleurs, et vous avez tout le week-end pour les installer dans la pièce. Vos outils sont un mètre ruban, quelques enregistrements familiers et vos oreilles. Si ce n’est pas votre première expérience, vous cherchez une réponse des basses linéaires, puis un équilibre sonore et une balance des timbres qui vous plaisent. Vous déplacez les haut-parleurs dans la pièce et les inclinez pour obtenir le meilleur son et l’image dans votre environnement. Au début, vous effectuez de grands mouvements grossiers, puis vous passez progressivement à de petits mouvements fins, souvent en allant et venant pour écouter ce qui est le meilleur. Finalement, vous déterminez qu’ils sont positionnés pour obtenir le meilleur son. Mais est-ce le cas ? Est-ce le meilleur son possible ? Y a-t-il plus que vous puissiez faire ?
Il y a beaucoup de confusion dans le monde de la « restitution » audio en ce qui concerne l’acoustique. Je crois que la raison principale de cette confusion est que la plupart des gens ne savent pas qu’il y a une science établie derrière cela. Ce n’est pas aussi subjectif que la plupart des gens le pensent. Il y a des formules et des procédures à suivre. Deviner vous mènera probablement à l’échec. Cet article expliquera brièvement la science plutôt que l’art.
L’acoustique est définie comme la science qui traite de la production, du contrôle, de la transmission, de la réception et des effets du son. La Wheel of Acoustics (« Roue de l’Acoustique ») du professeur R. Bruce Lindsay de l’Université Brown en 1973 (fig. 1) décrit la portée de l’acoustique, en commençant par les quatre grands domaines de l’Ingénierie, des Sciences de la Terre, des Sciences de la Vie et des Arts.
Roue de l’Acoustique
Les environnements de surveillance critique de petites salles, tels que les salles de contrôle d’enregistrement et les salles de restitution audio, incorporent la plupart des disciplines répertoriées dans la roue. Nous avons parcouru un long chemin, très récemment, dans les domaines de l’acoustique (fig. 2). Surtout au cours des 60 dernières années. Ce n’est qu’en 1967 qu’il y a eu assez de puissance informatique pour commencer à étudier les relations entre le temps, l’énergie et la fréquence. Et ce n’est que en 1980 que Richard Heyser a introduit un analyseur dédié de la spectrométrie à retard de temps que les entreprises pouvaient se permettre, développer et partager leurs découvertes. Et seulement au cours des 3-4 dernières décennies (en particulier ces dernières années) la neurologie et la physiologie ont pu étudier le cerveau vivant et le corréler avec la perception.
Limited & Basic Acoustical Development Time Line
Pendant cette période, des normes pour les laboratoires d’essais de matériaux ont été établies, telles que l’ASTM, l’ANSI et l’ISO. Avec des données comportementales sur la façon dont le son se propage dans les petites salles, et des caractérisations des matériaux et des assemblages concernant l’absorption de l’énergie sonore, la transmission et la réflexion du son, la résonance vibratoire et la transmission, etc., nous pouvons appliquer des solutions de modélisation informatique pour résoudre les problèmes acoustiques, puis les confirmer ou les approfondir sur site avec un équipement de test sur le terrain portable. Ces développements relativement récents ont vraiment ouvert la base de connaissances. Nous pouvons caractériser et quantifier le son dans des domaines qui n’existaient pas avant ma naissance. Et cela continuera de croître à mesure que nous continuerons d’apprendre et que la technologie s’améliorera davantage encore.
Richard C. Heyser a dit Le son est ce qui se produit lorsque l’air est poussé. L’acoustique est le comportement du son. Dans notre cas, il s’agit de savoir comment il interagit avec la pièce. Plus précisément, il s’agit de la reproduction de la musique. Encore plus précisément, il s’agit de la manière dont l’équipement reproduit la musique dans la pièce, et comment elle est perçue. Votre équipement de restitution et votre environnement de restitution forment un système. Ils travaillent ensemble pour reproduire les ondes sonores qui parviennent à vos oreilles. Cependant, dans un environnement de restitution, nous voulons uniquement reproduire l’environnement de performance, sans y ajouter le nôtre. Le nôtre ne doit pas interférer. Dans une salle de spectacle, les réflexions soutiennent la musique, mais ce n’est pas le cas dans les salles de restitution. Pour une reproduction précise et cohérente, il faut contrôler la propagation chaotique du son dans l’espace.
Tous les matériaux de la coque de la pièce et de son contenu réfléchissent, résonnent, absorbent et transmettent l’énergie sonore. Aucune de ces vibrations ne fait partie de l’enregistrement d’origine, et elles sont indésirables. Ces vibrations interfèrent avec le son direct d’origine provenant des haut-parleurs dans les domaines du temps, de l’énergie et de la fréquence. Les distorsions dans ces domaines affectent notre perception du timbre, de la dynamique, de la spatialité, de la résolution à faible niveau, etc. Notre perception est basée sur notre physiologie humaine et notre psychologie individuelle.
En plus de contrôler la propagation d’origine du son dans l’espace, les générateurs de bruit extérieurs tels que les appareils électroménagers, la climatisation, le trafic extérieur, le bruit électrique, etc. sont également des vibrations indésirables.
Dans les environnements de surveillance critique pour la restitution / reproduction de la musique, l’objectif est que la salle n’interfère pas avec les ondes sonores aériennes directes des haut-parleurs (source) jusqu’aux oreilles de l’auditeur (récepteur). Dans les espaces clos, il est impossible de contrôler cela à 100 %. Il y aura toujours des compromis en fonction des dimensions de l’espace, des matériaux de construction et des méthodes, des ameublements intérieurs, etc., qui entraîneront une interférence constructive et destructive, et / ou un bruit extérieur. Il y a aussi la configuration physique de l’équipement de restitution et la manière dont il interagit spécifiquement avec l’environnement à prendre en compte.
L’acoustique de la salle peut interférer avec tous les aspects de la qualité sonore, y compris l’articulation, l’équilibre tonal, l’imagerie, le détail à faible niveau, les micro et macro dynamiques, etc. Il existe des objectifs des caractéristiques acoustiques de la salle qui sont officieusement établis et qui peuvent servir de base de référence pour la comparaison. Parmi ces attributs pour une qualité sonore dans un environnement de restitution critique, on trouve notamment les suivants :
- Niveau de bruit ambiant : RC 20 (N) ou moins
- Distribution équilibrée des modes de la salle
- Temps de réverbération : 125 Hz et plus entre 0,25 et 0,40 secondes. En dessous de 125 Hz, une pente de temps croissante à mesure que la fréquence descend, sans dépasser 0,7 seconde.
- Les premières réflexions sont > 10 dB SPL en dessous de la directe.
- Pas de résonances structurelles, de bruits ou de vibrations dans la bande audio.
L’objectif est de créer un environnement neutre de telle sorte que l’équipement puisse fonctionner au mieux de ses capacités, et que l’expérience soit de la plus haute qualité.
Les spécifications ci-dessus peuvent être modélisées sur ordinateur, mais elles sont meilleures lorsqu’elles sont réellement mesurées sur site. Les niveaux en dessous de ces normes peuvent être audibles, ce qui peut limiter et déformer l’intention et l’expérience d’origine. Notez que les salles d’écoute typiques ont une mauvaise distribution des modes de la salle, des niveaux de bruit de 33-38 dB SPL en pondération A, des temps de réverbération chaotiques, des premières réflexions audibles, et toutes sortes de résonances, de bruits et de vibrations structurelles.
Il existe certainement des domaines subjectifs dans la restitution audio à discuter. Cependant, les principes énumérés devraient s’appliquer quelles que soient les « opinions » ou les « préférences » personnelles. De telles caractéristiques sonores ne devraient pas être le résultat de l’acoustique de la salle, mais uniquement de l’équipement associé et / ou de sa configuration. Ces préférences peuvent inclure l’équilibre tonal, la scène sonore et la perspective de l’image, etc. Bien que la salle puisse influencer ces caractéristiques, l’objectif est qu’elle ne le fasse pas. Dans une salle maîtrisée, ces caractéristiques subjectives peuvent être plus facilement ajustées. Il n’y a ni bon ni mauvais en ce qui concerne le goût personnel en matière de qualité sonore pour le plaisir, cependant, je pense que cela nécessite à un auditeur expérimenté des années pour comprendre la différence entre plus précis et simplement différent.
C’est aussi là que l’art peut s’appliquer. Par exemple : un client peut vouloir une réponse des basses plus prononcée – il existe plusieurs moyens de l’obtenir passivement ; emplacements des haut-parleurs / auditeurs, dimensions de la salle, matériaux de construction et méthodes, traitements acoustiques intérieurs, etc. Peut-être que le client souhaite une perspective de scène sonore plus proche et plus intime – cela peut être accompli grâce à des ajustements de la séparation des haut-parleurs et de l’inclinaison, ainsi que des traitements acoustiques.
Une fois que les caractéristiques physiques de la salle sont connues, vous pouvez commencer à assembler l’environnement de restitution pour gérer la propagation du son de manière organisée et contrôlée.
Cela nécessite de savoir comment le type de haut-parleur disperse le son dans la salle, la largeur de bande du haut-parleur, le volume de la salle, sa construction et ses meubles (coefficients de réduction du bruit matériels ou produits issus de tests en laboratoire acoustique), les générateurs de bruit extérieurs (appareils électroménagers, ventilateurs, etc.). Les informations peuvent être entrées dans un modèle informatique et ajustées jusqu’à ce que les résultats optimaux soient obtenus. Cela peut être fait pour les quatre premières caractéristiques de qualité sonore énumérées ci-dessus, et d’autres encore. En tant que consultant, je dirais que la plupart de mon temps est consacré à la modélisation informatique pour différentes parties du projet. Chacune exige des disciplines différentes. Par exemple, pour appliquer des traitements de surface acoustique intérieure, il faut savoir quelles fréquences vous traitez, leurs longueurs d’onde associées, où elles sont les plus efficaces dans la salle, qu’il faut appliquer une pression de particules ou une vélocité de particules pour la solution, quel type de traitement, combien de celui-ci, et où. Il y a beaucoup de physique impliquée. Vous ne pouvez pas deviner. Vous cherchez l’équilibre parfait pour que la salle sonne naturelle et neutre. Lorsque vous l’appliquez correctement, vous pouvez l’appliquer à n’importe quelle salle et obtenir des résultats cohérents de manière prévisible et répétée.
Il y a aussi une hiérarchie, car à peu près tout affecte tout le reste. De plus, vous devez faire les ajustements grossiers avant de pouvoir peaufiner. Prenons les deux premiers de la liste ci-dessus comme exemples. Les basses fréquences sont généralement les plus difficiles à contrôler. Cela est dû au fait qu’elles ont la plus grande énergie, les longueurs d’onde les plus longues, et elles ont une influence perceptuelle très marquée. Je commence donc généralement par examiner les modes de la salle.
Cinq moyens passifs d’éviter les problèmes de modes de la salle :
- Construire une salle dont les dimensions répartissent les modes de manière équilibrée sur la bande passante des basses fréquences (généralement < 250 Hz).
- Incorporer des méthodes et des matériaux de construction résilients.
- Placer l’auditeur hors de leur chemin.
- Placer les haut-parleurs hors de leur chemin.
- Incorporer les bons traitements acoustiques de la salle, aux bons endroits, en quantités adéquates.
Le contrôle du bruit est souvent le plus grand problème. Vous devez maîtriser le bruit avant de pouvoir aborder la qualité sonore. N’oubliez pas que le bruit est une rue à double sens ; si le bruit extérieur peut entrer et être une distraction, le bruit intérieur peut sortir et être une distraction pour les autres. Parfois, le bruit est généré à l’intérieur de l’espace d’écoute lui-même, comme la climatisation, le bruit du ventilateur du projecteur, le bruit électrique, etc.
Le bruit peut être causé par des vibrations aériennes ou des vibrations de structure. Les humains ont des tolérances connues pour le bruit. Une fois que le spectre et les niveaux de bruit sont établis, ainsi que l’objectif, vous pouvez appliquer des solutions au bruit : a) la source de bruit, b) le chemin de transmission, et /ou c) l’auditeur.
Stratégie de base pour la résolution du bruit
- Évaluez l’environnement sonore dans des conditions existantes ou prévues.
- Comprenez les moyens de chaque chemin de bruit en termes de niveaux sonores de bande d’octave.
b. Mesurez ou modélisez les niveaux d’énergie sonore / spectres de chaque chemin de bruit.
c. Mesurez ou modélisez le spectre d’énergie sonore total en bande d’octave à l’emplacement du récepteur.
- Déterminez le niveau de bruit acceptable ou le critère à l’emplacement du récepteur.
- Obtenez la différence entre l’énergie sonore du point 1c et du point 2.
- Hiérarchisez chaque contribution des chemins de bruit par rapport à l’objectif.
- Établissez des contraintes physiques, budgétaires, de décor, de code local et / ou de ressources.
- Évaluez diverses solutions de conception / matériaux pour atteindre les objectifs fixés.
Comme vous pouvez le voir, l’acoustique exige une approche systématique et scientifique. Sans cela, vous risquez de tourner en rond pour toujours, sans jamais atteindre vos objectifs ou obtenir des résultats optimaux. Ces objectifs vous permettent de réaliser le plein potentiel de votre équipement et de votre investissement, et d’offrir la meilleure expérience. Lorsque ces objectifs ne sont pas atteints, il y a des limites à l’expérience. Les sons d’origine sont modifiés, étalés, déformés, faussés, et même ajoutés par la structure, d’autres générateurs de bruit, qui masquent les détails à faible niveau, les micro-dynamiques et limitent la plage dynamique. Lorsque la science de l’acoustique est appliquée, votre équipement peut fonctionner à son meilleur. En fait, la performance de votre équipement (et votre plaisir à partir de celui-ci) est dictée par votre environnement acoustique.
Positionner vos haut-parleurs sans tenir compte de l’acoustique de l’environnement (bruit, modes de la salle, premières réflexions, temps de réverbération, isolation, etc.) laisse la plupart de ce que les audiophiles cherchent à atteindre sur la table, et la plupart des audiophiles n’y pensent même pas ou n’en savent rien.
Article précédent:
Un terrain de jeu équitable pour la restitution audio
