Comprendre l'acoustique et l'isolation phonique

Le lieu qu’on choi­sit pour monter son Home Studio (pour peu qu’on l’ait choisi) est souvent le fruit d’un consen­sus, bien plus proche du « moins pire » que de l’idéal sur le plan de l’acous­tique et de l’iso­la­tion phonique. Il s’agit donc ensuite de faire tout ce que l’on peut pour amélio­rer la situa­tion, en regard d’un budget qui comporte rare­ment 4 zéros.

Avant toute­fois d’en venir aux solu­tions pratiques, quelques petits rappels physiques s’im­posent, histoire que vous compre­niez bien les enjeux de l’iso­la­tion phonique et du trai­te­ment acous­tique. Rassu­rez-vous : comme vous débu­tez et que vous êtes proba­ble­ment plus inté­ressé par la musique que la physique, nous n’al­lons pas rentrer dans des détails trop complexes. Mais pour cette raison, je prie­rai les brutasses en acous­tique qui me lisent de bien vouloir pardon­ner quelques raccour­cis et approxi­ma­tions.

Qu’est-ce qu’un son ?

Ouvrez grand la bouche et faites « Aaaahh » : n’ayez pas peur ! Que se passe-t-il en fait ? Votre cerveau envoie une série de messages élec­triques pour comman­der à vos poumons et votre gorge de proje­ter de l’air sur vos cordes vocales. Ces dernières sont de fines membranes qui vont alors ondu­ler sous la pres­sion de l’air comme le fait un drapeau avec le vent. Partant de votre gorge, ce mouve­ment ondu­la­toire va ensuite se propa­ger à tout ce qui l’en­toure, les molé­cules envi­ron­nantes se choquant comme des domi­nos.

C’est vrai pour l’air bien sûr, celui contenu dans votre bouche et au-delà, mais ça vaut aussi pour vos joues, vos dents, votre mâchoire et tous les corps qu’est suscep­tible de rencon­trer l’onde sonore que vous venez de créer… jusqu’aux oreilles de votre dentiste.

Dans ces dernières, le tympan (une autre membrane) va vibrer à son tour et permettre à l’ap­pa­reil audi­tif de trans­for­mer votre onde en message élec­trique compré­hen­sible par le cerveau du prati­cien : il vous entend. Ce dernier actionne par consé­quent sa fraise et c’est la même méca­nique qui se produit : le mouve­ment rota­toire de l’ou­til va géné­rer une onde sonore qui va se propa­ger jusqu’à vos oreilles… Simple, non ?

Le son est donc une onde, soit un phéno­mène qui fait vibrer les molé­cules à une certaine fréquence et à une certaine ampli­tude.

La fréquence, c’est la rapi­dité à laquelle gigotent les molé­cules et qu’on mesure en Herz, sachant que plus la fréquence est élevée, plus les molé­cules bougent vite, plus le son est aigu.

L’am­pli­tude, c’est l’am­pleur du mouve­ment avec lequel elles gigotent et qu’on mesure en Déci­bels, sachant que plus l’am­pli­tude est grande, plus le son est fort.

Compor­te­ment d’une onde

Le son est donc une onde. Or, une onde sonore, ça se propage en partie dans tout ce que ça croise, ça rebon­dit en partie sur tout ce que ça rencontre et ça s’at­té­nue jusqu’à mourir (l’am­pli­tude décroit), comme n’im­porte quelle onde : une onde radio, sismique, une onde lumi­neuse, etc.

C’est grâce au phéno­mène de propa­ga­tion que vous enten­dez le bruit d’un klaxon situé à 20 mètres ou le bruit de la perceuse du voisin du quatrième alors que vous êtes au rez-de-chaus­sée.

C’est grâce au phéno­mène de réflexion que vous avez une belle voix lorsque vous chan­tez sous la douche ou que votre nom vous revient lorsque vous le hurlez face à un massif monta­gneux.

C’est grâce au phéno­mène d’at­té­nua­tion que votre douche ne conti­nue pas de chan­ter avec votre voix alors que vous êtes déjà séché, habillé et prêt à sortir prome­ner le chien.

Ces trois phéno­mènes sont liés car il n’y a pas de propa­ga­tion sans réflexion ni atté­nua­tion. Quand l’onde sonore rencontre un objet, une partie de son éner­gie va en effet être absor­bée par ce dernier quand le reste va rebon­dir et le traver­ser. Et c’est ainsi que le son va peu à peu s’at­té­nuer. Regar­dez le schéma suivant : 

Voyez comment notre onde initiale, en vert, va se compor­ter face à un mur : elle va rebon­dir dessus (en jaune), mais pas seule­ment, car une partie de son éner­gie va être absor­bée par le mur, tandis qu’une partie encore va le traver­ser. Une onde génère ainsi une multi­tude d’ondes secon­daires à chaque fois qu’elle rencontre un objet. Et quand je dis une multi­tude, c’est une multi­tude. Obser­vez ainsi le rebond des ondes dans un bâti­ment modé­lisé avec le logi­ciel Odeon : 

Sacré bazar, hein ? D’au­tant que contrai­re­ment à cette vue de coupe où les ondes sont repré­sen­tées en 2D, elles évoluent bien dans un espace à trois dimen­sions.

Là où ça se complique encore, c’est que chaque onde va aussi subir l’in­fluence des autres ondes qu’elle rencontre ! Car les ondes inter­agissent entre elles, s’ac­cu­mulent dans les recoins, s’ad­di­tionnent et peuvent même s’an­nu­ler, sinon tota­le­ment, du moins en partie…

Regar­dez par exemple ce qui se produit lorsque deux ondes (ici en vert et en rouge) se rencontrent alors qu’elles sont de même fréquence et se propagent dans des sens oppo­sés . On obtient une troi­sième onde appe­lée « onde station­naire » (ici en bleu) dont l’am­pli­tude surpasse celle des deux autres.

 (Source) 

Loin de moi l’idée comme les compé­tences de vous expliquer en détail les moeurs des ondes sonores. Mais les rudi­ments que nous venons de voir n’en sont pas moins impor­tants pour ce qui nous inté­resse car cela implique que tous les objets présents dans votre home studio vont inter­agir avec le son, à commen­cer par ces gros objets que sont le sol, le plafond et les murs qui vont peser plus que tout autre sur la façon dont les ondes sonores vont se compor­ter et inter­agir entre elles.

Suivant la forme comme les maté­riaux qui la composent et les objets qui la meublent, une pièce condi­tionne de fait la façon dont le son se propage, se réflé­chit et s’at­té­nue. C’est pour cela que lorsque vous frap­pez dans vos mains, vous ne produi­sez pas le même son dans votre chambre à coucher, dans votre salle de bain ou dans un parking.

Acous­tique de pièce

Cette influence d’une pièce sur le son tient à ce qu’on appelle son acous­tique. C’est en quelque sorte sa signa­ture sonore :

• Au gré des actions et inter­ac­tions entre les ondes et les surfaces, telle pièce favo­ri­sera telle fréquence ou atté­nuera telle autre : c’est ce qu’on appelle la réponse en fréquence. 

• Dans telle pièce, le son se réflé­chira plus ou moins long­temps avec plus ou moins de force : c’est ce qu’on appelle la réver­bé­ra­tion.

La réver­bé­ra­tion, en pratique, ce sont les myriades de rebonds de l’onde sonore qui vous reviennent aux oreilles et que vous avez obser­vée dans l’ani­ma­tion précé­dente. Cette dernière peut être plus ou moins pronon­cée, comme vous le consta­tez en chan­tant dans votre chambre (peu de réverb parce que les maté­riaux mous qu’on y trouve, du mate­las aux couver­tures en passant par les tapis ou rideaux atté­nuent sensi­ble­ment le son et le réflé­chissent peu) ou dans votre salle de bain (beau­coup de réverb parce que les maté­riaux durs qu’on y trouve, de la baignoire au lavabo en passant par le carre­lage ou les miroirs atté­nuent très peu le son et favo­risent les rebonds).

Ceci étant dit, sachez que l’acous­tique de votre home studio est un élément capi­tal qui pèsera gran­de­ment sur la qualité de ce que vous pour­rez y produire parce qu’elle influen­cera non seule­ment les sons que vous pour­rez y enre­gis­trer, mais aussi les sons que vous y enten­drez. Et comment imagi­ner prendre les bonnes déci­sions au moment du mixage si votre pièce vous joue des tours ? Notre problé­ma­tique n’est d’ailleurs pas loin de celle de la lumière dans l’ate­lier d’un peintre : on imagine mal celui-ci travailler dans la pénombre ou avec un éclai­rage jaune qui faus­sera sa percep­tion des couleurs…

Et ne croyez pas que les tech­no­lo­gies modernes aient réponse à tout : lorsqu’un enre­gis­tre­ment est englué dans une vilaine réverb à cause de l’acous­tique médiocre de la pièce où il a été réalisé, il existe certes des plug-ins qui tentent de dimi­nuer cette dernière (et qui parfois même y réus­sissent en partie). Mais la plupart du temps, le mieux est encore de refaire l’en­re­gis­tre­ment d’un point de vue quali­ta­tif. C’est d’ailleurs comme avec Auto­tune et Melo­dyne : oui, ça permet de rendre à peu près juste un Justin Bieber quitte à tordre sa voix de façon bien peu natu­relle, mais le mieux, le plus musi­cal et le plus joli à la fin, on l’ob­tient tout de même en enre­gis­trant un bon chan­teur qui chante juste…

La pièce idéale

Quel que soit l’en­droit que vous ayez choisi pour monter votre Home Studio, il vous faut donc tout faire pour que son acous­tique soit la meilleure possible. Et la meilleure dans votre cas, ce sera la plus neutre et homo­gène possible sur le plan spec­tral (éviter que telle ou telle fréquence ne résonne plus que les autres), avec un temps de réver­bé­ra­tion qui demeure raison­nable : on ne veut pas être dans une pièce anéchoïque (sans aucune réverb) car le son y est bien peu natu­rel, mais on ne veut pas être non plus dans une cathé­drale où tout va se trans­for­mer en fouillis sonore. Disons qu’un RT60 de 0,5 seconde voire moins est idéal. 

Pour ce faire, vous aurez très proba­ble­ment à trai­ter acous­tique­ment votre pièce au moyen de diffé­rents panneaux et maté­riaux, mais, en amont de ce travail, il convient de parler de la forme même de cette dernière. Bien des acous­ti­ciens se sont en effet penchés sur les propor­tions idéales que devrait avoir une pièce pour que l’acous­tique de celle-ci soit la meilleure possible et il résulte de ces débats d’ex­perts une variété de points de vue sur ce passion­nant sujet, prou­vant s’il était besoin que la pièce parfaite n’existe pas. À titre indi­ca­tif, sachez que Sepmeyer préco­nise par exemple d’ob­ser­ver un ratio de 1: 1,6 : 2,33 entre la hauteur, la largeur et la longueur d’une pièce, ce qui nous donne pour une hauteur sous plafond de 2,40 m une largeur de 3,84 m et une longueur de 5,59 m. Une bien belle pièce, n’est-ce pas ?

Le problème avec cette formule, c’est qu’en dehors de faire plai­sir à ceux dont la pièce dispose exac­te­ment des propor­tions décrites (c’est-à-dire proba­ble­ment personne), elle ne sera pas d’une grande utilité pour ceux qui n’en­vi­sagent pas de faire du gros oeuvre, soit parce qu’ils sont loca­taires, soit parce qu’ils ne s’ima­ginent pas, après avoir âpre­ment défendu le projet Home Studio contre celui de la chambre d’ami ou du dres­sing, devoir expliquer à leurs proches que l’idéal sur le plan acous­tique serait de recu­ler le mur de la cuisine d’un bon mètre.

Aussi convient-il de ne pas faire une fixette sur la pièce idéale. Et plutôt que d’écou­ter les recom­man­da­tions des acous­ti­ciens sur ce qu’il faudrait faire pour l’ob­te­nir, mieux vaut s’en tenir à leurs consignes sur ce qu’il faut éviter si l’on ne veut pas se retrou­ver avec des gros problèmes acous­tiques, et qui est déjà plus acces­si­ble… même si ça ne sera pas toujours une mince affaire !

Et ce qu’il faut éviter, c’est :

• Des rapports francs entre les dimen­sions des parois de la pièce (x1, x1,5, x2, etc.) : votre pièce ne doit pas être deux fois plus longue que large par exemple et encore moins carrée… et encore moins cubique ! Le cube, en acous­tique archi­tec­tu­rale, c’est en effet le mal incarné, l’an­té­christ au point que si votre home studio est cubique, il vaut mieux poser une paroi arti­fi­cielle pour casser cette forme, ou fina­le­ment accep­ter le projet de chambre d’ami. 

• Les paral­lé­lismes entre les parois de la pièce parce qu’ils favo­risent ce qu’on appelle les échos flot­tants (flut­ter echo), ce son typique­ment métal­lique qu’on entend lorsqu’on frappe des mains dans un garage vide.

• Les angles droits ou aigus (ou fermés si vous préfé­rez ce terme) parce que les ondes s’y concen­tre­ront alors que des angles ouverts favo­ri­se­ront leur disper­sion.

Vous voici donc fixé sur ce qui vous attends, et nous verrons évidem­ment comment nous y prendre dans un prochain article. Toute­fois, avant d’en termi­ner avec la théo­rie, il nous reste quelques bricoles à abor­der sur le plan de l’iso­la­tion.

Isola­tion phonique, son aérien et soli­dien

Évidem­ment, pour les problèmes de voisi­nage que nous avons évoqués précé­dem­ment comme pour ne pas être gêné dans votre travail par les bruits exté­rieurs, votre home studio se devra d’être le mieux isolé possible sur le plan phonique, ce qui se résume à deux objec­tifs simples : empê­cher que les sons exté­rieurs se propagent à l’in­té­rieur de votre pièce, et empê­cher que les sons que vous allez produire se propagent à l’ex­té­rieur de cette dernière. Avant toute­fois d’évoquer la façon d’ar­ri­ver à cela, il n’est peut-être pas inutile de vous rappe­ler un petit détail.

Parce qu’on l’en­tend la plupart du temps à travers l’air, on a tendance à oublier que le son se propage encore mieux dans la plupart des liquides ou des solides parce qu’ils sont plus denses (les molé­cules y sont beau­coup plus rappro­chées et le mouve­ment de l’onde se conduit ainsi beau­coup plus faci­le­ment) : si dans l’air, le son parcourt à peu près 340 mètres en une seconde, il parcourt en effet pour la même durée 1,48 km dans l’eau, 2,4 km dans du PVC rigide, 3,1 km dans du béton, 5,3 km dans du verre et jusqu’à 5,9 km dans de l’acier (toutes ces données sont bien sûr indi­ca­tives et dépendent gran­de­ment des carac­té­ris­tiques des maté­riaux comme de facteurs météo­ro­lo­giques : pres­sion, tempé­ra­ture, hydro­mé­trie).

Si ces chiffres vous permettent de comprendre pourquoi, dans les westerns, les Indiens collaient leur oreille sur les rails pour esti­mer l’ar­ri­vée du cheval de fer ou pourquoi, même avec un casque et de la musique à fond, vous conti­nuez d’en­tendre la fraise d’un dentiste dont les vibra­tions se propagent à votre mâchoire et votre boîte crânienne, ou encore pourquoi, lorsque le temps est humide, vous enten­dez à bien plus grande distance le bruit d’une auto­route, elles devraient aussi vous sensi­bi­li­ser au fait que vos murs, qui peuvent combi­ner des tres­sages d’acier coulés dans du béton, ne sont pas exac­te­ment ce qu’il y a de mieux pour l’iso­la­tion sonore.

Et c’est là tout le problème car, naïve­ment, la plupart des gens n’en­vi­sage pas que les murs épais et solides qui les protègent du froid et de la pluie soient, dans la plupart des cas, leurs pires enne­mis en matière d’iso­la­tion phonique. Le fait que ces derniers dérobent nos voisins à notre vue ajoute en outre une illu­sion d’iso­le­ment que tous ceux qui ont fait du camping connaissent bien, la même qui fait penser aux petits enfants que lorsqu’ils cachent leurs yeux, personne ne les voit. Or, ce n’est pas parce qu’on a fermé le zip de sa tente et qu’on a l’illu­sion d’être seul qu’on peut pour autant parler à voix haute du gros con qui a installé sa cara­vane juste à côté et dont la balle de tennis mord sur notre empla­ce­ment.

Bien sûr, il y a un monde entre un mur et une toile de tente et tout dépend de la façon dont auront été conçus les murs en ques­tion, mais gardons à l’es­prit qu’en vis-à-vis du son aérien qui nous inté­resse, il faudra toujours avoir le son soli­dien à l’es­prit (le son qui se propage à travers les solides, donc). Car c’est en grande partie celui qui inté­res­sera nos voisins comme nos proches et dont nous repar­le­rons évidem­ment dans notre prochain article qui sera beau­coup plus tourné vers le concret de l’iso­la­tion.