Jean-Pascal M.

La meilleure façon de ne pas avancer est de suivre une idée fixe (J. Prévert)

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Acoustique – mesures et traitement acoustique (I)

Posted by Jean-Pascal sur 24 février 2009

mesure de la réverbération

mesure de la réverbération

Après avoir étudié l’impact de sons produits à l’intérieur sur l’extérieur de la cabine, il faut se pencher sur le son entendu à l’intérieur. J’ai décidé de réaliser un certain nombre de mesures objectives des propriétés acoustiques de cette cabine. Je dois avouer que je n’ai aucune expérience pour ce genre de mesure, et pas plus de connaissances théoriques. Il m’a semblé cependant que la question de la réverbération pouvait être abordée de façon assez naturelle.

Lorsque je joue dans la cabine, j’entends très clairement que certaines notes rentrent en vibration avec la pièce. Les notes graves font vibrer le sol, et sont parfois sourdes. Elles perdent en définition. On retrouve ce phénomène de façon très inégale sur toute la tessiture du saxophone. Le saxophone est en lui même un instrument de mesure assez intuitif, car les vibrations sont ressenties directement dans les dents !

Cet article présente l’ensemble des courbes de mesure du temps de réverbération à l’intérieur de la cabine. Le dispositif de mesure est présenté sur la photo de gauche où mon micro a été placé à la position d’enregistrement, et une baffle à la position de jeu. Lors des mesures, je suis resté juste derrière la baffle afin de prendre en compte au mieux la présence d’une personne. 

Mousses de gauche et à l'arrière du micro

Mousses de gauche et à l'arrière du micro

Les mousses pour l’amortissement acoustique testées ont été achetées chez Conrad. J’en ai pris deux (à 31 Kg/m3), soit 1m², que j’ai découpées en deux chacunes, afin d’obtenir 4 panneaux de 50×50 cm. J’ai utilisé RoomEqWizard (freeware) essentiellement pour obtenir les mesures d’amortissement. Je me suis basé sur la mesure du RT60, c’est à dire la mesure du temps qu’il faut pour qu’un signal perde 60 dB. Historiquement, ce critère est celui retenu par Wallace Clement Sabine pour considérer qu’un son d’orgue est devenu inaudible.  La mesure de l’impulse était initialement faite à partir d’un tir à blanc de pistolet.

Dans les schémas qui suivent, le volume a été calibré à 80 dB avec le sonomètrAjouter une imagee SL-200. Je vais présenter par la suite les résultats RT60 qui sont, je n’en suis pas sur il va falloir que je vérifie, extrapolés à partir d’une mesure de RT optimale (RT20, RT 30…) automatiquement par RoomEqWizard. Voici la mise en garde et les conseils de Thomas par rapport à la mesure du RT 60 :

 

le RT60 n’est pas vraiment utilisable dans ton cas, ca si tu cabilbre à 80db il te faut un bruit de fond (noise floor) inferieur (et meme tres inferieur sur une mesure automatique comme tu le fait) à 20db, et il doit etre plus proche des 40db que des 20 j’imagine. Donc il faut soit que tu pousses l’enceinte beaucoup plus fort (surement trop fort pour ces enceintes) avec des boules quies, soit que tu te rabattes sur le RT40 par exemple (et tout de meme ajouter 10 bon db sur tes enceintes). Si tu veux utiliser un outil automatique il faut vraiment que le noise floor soit loin. Sinon tu peu utiliser acoustic tools (…) avec lequel tu peux toi meme placer les point sur la courbe de decay, mais c’est beaucoup plus chiant…

Chaque diagramme présente deux courbes dont une de référence et une présentant la solution étudiée. La courbe de référence, représentée en magenta, correspond à une mesure de la pièce sans éléments de traitement acoustique.

Temps de réverbération dans la cabine avec les murs nus

Temps de réverbération dans la cabine avec les murs nus

 On peut voir sur celle ci des réverbérations allant de 200 ms pour les fréquences de 3 kHz et au delà, à plus de 500 ms vers 400 Hz. Je me demande si ces 400 Hz peuvent être prédits par le calcul théorique…
Modes de la cabine acoustique d'après ModeCalc de RealTraps

Modes de la cabine acoustique d'après ModeCalc de RealTraps

Pour en savoir plus, j’ai utilisé le logiciel de calcul des modes d’une pièce développé par Ethan Winer, ModeCalc. Il suffit d’entrer la longuer, la hauteur et la largeur pour obtenir les modes. Ainsi, chaque dimension permet à une fréquence de se développer. On voit sur le schéma les fréquences fondamentales pour chaque dimension : 107.93 Hz dans la longeur, 138.25 Hz dans la largeur et 84.44 Hz dans la hauteur. Le diagramme montre aussi les harmoniques (des multiples de ces fréquences fondamentales). Des barres proches impliquent que des résonnances dans plusieurs dimensions peuvent s’ajouter. Afin de rendre compte de ce renforcement, les barres sont plus hautes. Sur la copie d’écran ci dessus, on voit clairement un mode pour les trois dimensions légèrement au dessus de 400 Hz (422.20 Hz pour la hauteur en rouge). Euréka, La mesure est confirmée par la théorie !

 

une mousse est posée sur le mur juste derrière le micro

1- une mousse est posée sur le mur juste derrière le micro

Sur ce diagramme, une mousse (50×50 cm) a été placée juste derrière le micro, contre le mur du fond, à 20 cm environ. Une absorption est observée, avec un effet très important à 800 Hz. Le résultat est plutôt déséquilibré.

une mousse à gauche

2 - une mousse à gauche

Sur le schéma 2, on peut observer l’effet d’une mousse placée à la hauteur du micro sur le mur de gauche. Je trouve que l’effet est assez spectaculaire étant donné la taille de l’élément et son coût. De plus, la correction se fait préférentiellement sur les 400 Hz ce qui est parfait.

une mousse au plafond

3 - une mousse au plafond

Sur le schéma 3, on voit l’effet d’une mousse (50×50 toujours) placée au plafond, juste au dessus du micro. Les effets sont moins sensibles.Toutefois, il est recommandé de maximiser l’absorption du plafond quand celui-ci est bas, afin de simuler lors des prises son une prise en extérieure avec un plafond infini, tel le ciel.

une mousse sur le pan coupé à droite

4 - une mousse sur le pan coupé à droite

Une mousse placée sur le pan de droite, pan coupé situé au dessus de la mini table sur laquelle est posée le portable et la table de mixage, donne assez peu d’effet. On constate même un effet de renforcement des 500 Hz ! Comment peut-on expliquer ce phénomène ?

une mousse sur la porte

5 - une mousse sur la porte

Une mousse sur la porte a un effet limité, d’autant qu’il y a déjà un obstacle humain sur la trajectoire du son.

une mousse sur le mur à droite à l'arrière

6 - une mousse sur le mur à droite à l'arrière

Le placement d’une mousse sur le mur qui correspond  à l’angle tronqué de la boite, c’est à dire celui situé à droite de la porte et à l’arrière du musicien, a un effet intéressant, assez appuyé et plutôt régulier.

un flycase est posé dans la pièce

7 - un flycase est posé dans la pièce

Par curiosité, j’ai placé un gros flycase et une guitare dans la pièce (sans mousse bien entendu) pour voir si les effets entendus sont mesurables. Concernant le flycase, je n’ai pas réussi à le placer là où il se met facilement en résonnance comme j’avais pu le remarquer en jouant du saxo. Sur le diagramme 7, l’effet de renforcement de certaines fréquences n’est pas mesuré.
Par contre, la présence de la guitare a un effet spectaculaire, celle-ci se mettant à rentrer en sympathie avec les fréquences graves. 
Les temps de réverbération dépassent les 3,5 secondes… j’avais déjà remarqué ce phénomène, même lorsque la guitare reste dans sa housse en mousse ! Bref, je ne vais pas pouvoir utiliser la cabine comme placard, en laissant quelques instruments dedans, sans avoir à les sortir pour faire des prises.  
 

une guitare classique est posée dans la pièce

8 - une guitare classique est posée dans la pièce

Ce diagramme permet de bien rendre compte de l’effet des mousses dans les coins. J’ai placé une mousse dans chaque coin, appuyées à 45 degrés contre le mur. L’effet attendu est une atténuation des graves. Le diagramme montre bien ce phénomène, notamment dans les 400 Hz ce qui est idéal. On constate cependant que les plus hautes fréquences sont également atténuées.

4 mousses au sol dans les angles

4 mousses au sol dans les angles

Quatres mousses placées au sol, et appuyées à 45 degrés contre les coins devrait permettre de minimiser les graves. Le diagramme de gauche confirme ce phénomène, à 400 Hz notamment.

Thomas, qui m’a aidé à faire les mesures d’isolation, m’a fait la réflexion suivante :

 

 Sinon pour le RT je pense que l’ideal est d’avoir un truc homogene en frequence. Quand tu mets de l’amortissant tu gagnes dans les basses, mais aussi dans les aigus et il est deja preque trop court dans cette zone.Tu peux peut etre essayer d’ajouter de petites surfaces reflechissantes pour diffuser un peu les aigus, genre diffuseur calculé, mais ca coute cher, ou alors un paneau en contreplaqué fin, courbé entre deux tasseaux, comme celui ci: http://www.ethanwiner.com/acoustics.html#diffusers%20and%20absorbers

 Le message est clair : comme toujours en acoustique, il faut que les courbes soient plates !

3 mousses + 1 à l'avant gauche

3 mousses + 1 à l'avant gauche

3 mousses + 1 arrière gauche

3 mousses + 1 arrière gauche

3 mousses + 1 à l'avant à droite

3 mousses + 1 à l'avant à droite

3 mousses + 1 à l'arrière droit

3 mousses + 1 à l'arrière droit

      Les quatre mesures qui sont présentées à gauche visent à trouver le coin le plus efficace pour une quatrième mousse posée au sol sachant que trois autres mousses sont placées de manière identique. Toutes trois sont à la hauteur du micro, la première étant derrière celui ci, la seconde à gauche et la troidième sur le mur coupé à l’arrière à droite.  Les deux positions les plus linéaires et les plus efficaces dans les basses sont à l’avant gauche et à l’arrière droit. Malheureusement, la position à l’arrière droit est très encombrante et gène les entrées sorties.Je pense que je vais garder celle avec une mousse à l’avant gauche.  

 

3 mousses + 1 à l'arrière droit
3 mousses + 1 à l’avant gauche

 

Voici la configuration retenue pour le placement des quatres mousses. Il serait peut être utile d’acheter d’autres mousses, car  Ethan Winer recommande de traiter les très petites pièces entièrement avec des absorbants. Dans son article, celui ci recommande de travailler dans des pièces d’au moins 70 m3 pour une acoustique correcte. Ma cabine fait moins de 4 m3 ! 

« The only time you might consider making a room entirely dead is when treating a small vocal booth or a very small studio or control room – smaller than, say, ten by ten feet. When a room is very small the reflections are too short to be useful and just make the room boxy sounding. In that case the best solution is to cover all of the surfaces entirely with absorbent material and, for a studio room, add any ambience electronically later »

Bien que j’envisage donc d’acheter d’autres mousses, pour les placer dans les coins, au plafond, et aussi entre mes moniteurs (qui ne sont pas dans la cabine), je vais rester dans cette configuration quelques temps pour jouer, enregistrer et me faire aux sensations.

 

Quelques références qui m’ont été utiles :

http://www.ethanwiner.com/acoustics.html :

http://www.realtraps.com/modecalc.htm

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