Acoustique de la pièce
La pièce joue avec vous : modes, réflexions, réverbération et placement des enceintes
La même enceinte sonne tout à fait différemment dans deux pièces. En dessous d'environ 200 Hz, la pièce peut faire varier le niveau du grave de 10 à 20 dB selon l'endroit où se trouvent l'enceinte et l'auditeur. C'est plus que ce que peut gâcher un filtre mal conçu. C'est pourquoi Loudsmith dispose d'un outil dédié, Pièce. Nous expliquons ici ce qu'il calcule et pourquoi.
Ce que vous saisissez
- Les dimensions de la pièce : largeur (le mur derrière les enceintes), longueur et hauteur sous plafond.
- Le temps de réverbération T60, c'est-à-dire le temps nécessaire pour que le son décroisse de 60 dB après l'arrêt de la source. Un salon ordinaire présente 0,4 à 0,6 s, une pièce nue au sol dur plus de 0,8 s.
- Le placement : distance au mur derrière l'enceinte et au mur latéral, hauteur du pied, distance de l'auditeur au mur du fond et hauteur des oreilles.
- En option, une zone d'écoute si vous n'écoutez que dans une partie d'une grande pièce, la plage de largeur de la base stéréo et une place d'écoute fixe.
Les dimensions de l'enceinte et la hauteur des haut-parleurs sont reprises de votre projet. L'application sait aussi s'il s'agit d'une enceinte classique ou d'un dipôle (baffle ouvert), qui se comporte différemment dans la pièce.
Deux régions : modes et champ diffus
L'acoustique des petites pièces se divise en deux régions, dont la frontière est la fréquence de Schroeder :
fS = 2000 · √(T60 / V)
où V est le volume de la pièce en m³. Pour une pièce de 4 × 6 × 2,6 m avec une réverbération de 0,45 s, on obtient environ 170 Hz.
En dessous de cette fréquence, la pièce est un résonateur. Entre les murs parallèles se forment des ondes stationnaires, appelées modes. Les plus forts sont les modes axiaux entre deux murs :
f = n · c / (2 · L), pour n = 1, 2, 3…
Pour une longueur de 6 m, cela donne 29, 57, 86 Hz et ainsi de suite. Outre les modes axiaux, il existe aussi des modes tangentiels et obliques. Chaque mode présente des maxima à certains endroits et des nœuds ailleurs. Le grave peut ainsi doubler à un endroit et presque disparaître un demi-mètre plus loin. Loudsmith additionne les contributions de tous les modes jusqu'à environ deux fois la fréquence de Schroeder (au moins 250 Hz). Pour l'enceinte, il tient compte de la position du woofer, pour l'auditeur de celle de la tête.
Au-dessus de la fréquence de Schroeder, les modes sont si nombreux qu'ils se fondent en un champ réverbéré uniforme. L'application y considère le son direct de l'enceinte et la réverbération diffuse selon la méthode de Siegfried Linkwitz.
Distance critique
Près de l'enceinte, le son direct domine ; plus loin, c'est le son réfléchi. La frontière est la distance critique (ou rayon de réverbération) :
rc = 0,1 · √(G · V / (π · T60))
G est la directivité de la source : 1 pour une enceinte classique, 3 pour un dipôle. Le dipôle rayonne moins sur les côtés et présente donc une distance critique environ 1,7 fois plus grande. Si vous êtes assis à plus de trois fois rc, vous entendez surtout la pièce et l'image stéréo se dilue.
Les réflexions qui creusent la réponse
Le son réfléchi arrive à l'oreille avec un retard. À la fréquence où ce retard vaut une demi-longueur d'onde, il se soustrait au son direct et crée un creux. L'application calcule les trois réflexions les plus importantes à partir de la différence de trajet entre son direct et son réfléchi :
- Le mur derrière l'enceinte. Creux à f = c / (4 · d), où d est la distance du haut-parleur au mur. À 1 m, il se situe à 86 Hz. Près du mur, le creux remonte au-dessus de la bande du woofer, c'est pourquoi une enceinte collée au mur peut aussi être une solution.
- Le mur latéral. Une réflexion de moins de 3 ms se confond avec le son direct et brouille l'image. À partir de 6 ms, elle est sans conséquence.
- Le sol. La réflexion sur le sol entre l'enceinte et l'auditeur. Si le creux tombe dans le médium (de 120 à 600 Hz), l'égaliseur ne peut pas le corriger. Une autre hauteur du woofer ou un tapis peuvent aider.
Neuf vérifications du placement
Le calcul produit un tableau de vérifications avec objectifs et conseils :
| Vérification | Objectif |
|---|---|
| Influence de la pièce sur le grave (de 25 à 250 Hz) | dispersion dans ±4 dB |
| Triangle stéréo | angle de 60°, acceptable de 40 à 90° |
| Distance au mur derrière l'enceinte | au moins 1 m (dipôle 1,2 m), réflexion après 6 ms |
| Distance au mur latéral | au moins 1 m ou réflexion après 6 ms |
| Réflexion sur le sol | creux hors de la plage 120 à 600 Hz |
| Réverbération de la pièce | de 400 à 600 ms |
| Auditeur et distance critique | au plus 3 × rc |
| Hauteur du tweeter | à hauteur d'oreille, à ±12 cm près |
| Taille de la pièce | au moins 15 m² (dipôle 22 m²) |
Recherche du meilleur placement
Le bouton Trouver le meilleur placement parcourt une grille de positions des enceintes et de la place d'écoute. Il garde les enceintes symétriques et cherche la combinaison offrant le grave le plus régulier au point d'écoute et un angle du triangle stéréo aussi proche que possible de 60°. Si la place d'écoute est fixe, seules les enceintes bougent. Si une zone d'écoute est définie, la recherche reste à l'intérieur.
Le résultat s'affiche sur le plan avec la carte des graves : les zones vertes donnent un grave plus régulier, les rouges un grave moins bon. Le plan indique aussi les points de première réflexion sur les murs latéraux, où il est judicieux de placer un absorbeur ou un diffuseur. Un graphique compare le grave dans la pièce avec le champ libre, et un tableau liste les modes axiaux jusqu'à 200 Hz.
Dans la vue 3D, votre enceinte se trouve dans une pièce meublée, avec la carte des graves au sol et le triangle stéréo. Vous pouvez regarder depuis la place d'écoute, depuis un coin ou d'en haut.
Conseils pratiques
- Ne vous asseyez pas au milieu de la pièce. À mi-longueur se trouve le nœud du premier mode axial, et le grave y fait défaut. Il vaut généralement mieux s'asseoir à environ 38 % de la longueur depuis le mur.
- Enceintes et place d'écoute aussi loin que possible des coins. Un coin excite tous les modes à la fois.
- Si l'enceinte doit être placée près du mur, choisissez à l'étape Conception le placement « contre le mur ». Le modèle prévoit alors une perte de grave moindre et le filtre une correction du baffle step plus faible.
- Un tapis entre les enceintes et l'auditeur, des rideaux et une bibliothèque bien remplie raccourcissent la réverbération et atténuent la réflexion sur le sol.
Le modèle suppose une pièce rectangulaire aux murs rigides et un régime établi. Les murs réels laissent en partie passer le grave, les meubles amortissent et une porte ouverte modifie les modes. Le résultat est fiable pour comparer des placements ; seuls des relevés au microphone à la place d'écoute confirmeront les valeurs exactes.