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Concevoir des bass traps révolutionnaires ? (brainstorming)

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Sujet de la discussion Concevoir des bass traps révolutionnaires ? (brainstorming)
Hello à tous,
Je lance un sujet alors que je manque de connaissance à ce niveau, donc désolé si ma légitimité n'est pas bonne et, je tiens à le préciser, c'est avant tout une idée en l'air que quelque chose qui s'appuie sur du concret, et bien sûr, la démarche n'est absolument pas scientifique, mais sait-on jamais ? :D: (quoi c'est p*taclique ? quoi c'est un post piège à c*n ? :)

Alors que je naviguais sur divers forums pour mieux me renseigner sur la fabrication de différent type de bass traps (tube traps, résonateur, membrane, etc), je suis tombé sur un ensemble de gens qui râlaient sur cette règle qui veut que la fréquence minimale absorbée est quelque part proportionnelle à la taille du trap bass, rendant l'équation du home studiste : Petit studio = besoin de place ! || Studio quand même = besoin d'absorption dans les graves !
proprement insoluble ! :((

Du coup, il y avait dans cette conversation (à retrouver ici ) quelqu'un qui disait, dans ces termes précis :
Citation de Agnostic1er :
Citation :
indien29 a écrit:
Si des solutions vraiment efficaces dans le grave et suffisamment large bande fonctionnaient...avec moins d'emprise, ce serait intéressant d'en étudier la théorie


Faut prendre RDV dans un labo d'acoustique du CNRS, particulièrement ceux travaillant sur les sous-marins militaires… ce que j'ai fait il y a quelques années: évidemment la réponse fut: oui, on sait mettre au point des structures très nettement moins invasives que tous les matériaux et systèmes du commerce, mais c'est… secret défense :mdr:
nb: c'est pas une blague


Alors je suis pas allé déterrer ça de bien loin, ça remonte à 2018, donc peu d'avancées depuis
Mais maintenant qu'on a des fablabs de partout et des calculateurs à foison, on peut pas imaginer des trucs plus simple que mettre 10 mètre cube de mousses dans les coins ?

Mon petit doigt me dit que la musique et l’acoustique dans le milieu musical est loin d'être très bien exploré à part pour effectivement des applications militaires très spécifiques. La plupart des vendeur de mousse acoustique exagèrent considérablement l'influence de leurs produits sur les basses fréquences. Certains autres surfent sur des imprécisions qui frisent la malhonnêteté.
Spoiler - Cliquer ici pour lire la suite


On voit que pour la résistance mécanique (absorption des chocs) et thermique (de la chaleur), on utilise par exemple sur l’électroménager des technologies de pointe militaire ou de l'aérospatial (plus ou moins la même chose) qui ont leakés dans le domaine publique, et qui sont largement plus efficaces que la laine de roche, de verre, ou autre. En propriété d'isolation acoustique, il y a des trucs fou dans les aspirateurs.
Spoiler - Cliquer ici pour lire la suite


Pourtant, en acoustique musicale on utilise encore des systèmes déjà en place vers la fin du 19ième siècle... je suis sûr que ce n'est pas via des recherches standards qu'on peut faire une percé, un changement de paradigme, une révolution copernicienne, mais via, qui sait, des brainstormings de ce genre ?
Si jamais vous avez des pistes qui peuvent servir à faire des recherches collectives, n'hésitez pas !

Je vais peut-être dire des énormités, donc arrêtez moi si c'est le cas, mais je pense entrevoir deux pistes de recherche possibles avec les moyens du bords : vers d'autres matériaux poreux avec des porosité supérieur d'un côté, et des résonateurs large bande miniature et multiples de l'autre.

Pour les matériaux poreux :
Le coefficient de résistivité au flux d'un matériel poreux associé à son épaisseur est le facteur essentiel pour calculer le coefficient d'absorption d'une onde. J'imagine que les gars du CNRS ont trouvé un moyen de contourner ça, d'une manière ou d'une autre.
J'ai pu voir de loin qu'on invente toujours plus de matériaux composites en nanocarbone capable d'absorber de plus en plus de lumière, de par leur propriété face aux phénomène ondulatoire. (des histoires de positionnement des chaines carbonés) N'y a-t-il pas là des choses sur lesquelles se pencher en terme d’acoustique ?

Pour les mini résonateurs larges bandes multiple :
Là, c'est plus flou pour moi : si j'ai bien compris l'idée de bass traps à résonateur, se sont des caissons que l'on "accorde" (en perçant des trous dans une plaque dure, ou en écartant des chevrons d'une épaisseur et largeur spécifique à une distance spécifique afin d'y piéger une fréquence particulière.)
:fleche: En aéronautique, et maintenant dans l'automobile, on conçoit des résonateurs en nid d'abeille que l'on colle sur le fuselage. Très fin, très légers, en matériaux composite. Autant de machin qu'on peut faire faire par une imprimante 3D non ? Et dont on pourrait faire varier la structure en fonction de ce qu'on doit supprimer. Pas sûr que ce soit très révolutionnaire, je manque de pratique concernant les bass trap à résonateur. (ça fonctionne comme un ressort, mais qu'est-ce que ça implique en fonction de la longueur d'onde ?)
je vous laisse là le lien vers le pdf d'une autre thèse comme document de base sur cette hypothèse je suis en train de m'y coller.
Spoiler - Cliquer ici pour lire la suite


:fleche:Est-il possible/envisageable, de faire des résonateur "miniature" ? et par là même, d'en stacker plein de partout ?

:fleche: J'ai également découvert ce genre de trucs, c'est à dire une thèse où le gars monte un système actif/passif qui accorde ses résonateurs à l'aide d'une membrane électro active en fonction de ce qu'il entend. A première vue, ça semble inutile dans le cadre d'un studio, pour des raisons de phase, toussa, sauuuuuuf si on peu placer un dispositif dans le studio au moment de la construction, sur les parois, et qu'on peut accorder ensuite façon "set and forget", en fonction des résultats d'une analyse acoustique du studio.... non ? :D: (là, c'est difficilement montable en fablab, mais ça peut être genre un kit de montage réglable de solution acoustique "universel" non ? une sorte d'equalizer de pièce ! :oo:)

:fleche: concernant les tubes traps, ils sont censé être un peu plus large bande grâce à une certaine épaisseur de mousse, et permettraient d'accélérer une plage d'onde au centre du tube en fonction de différentes propriétés. Pour les utilisateurs convaincu, c'est le truc qui aplati le mieux la courbe de réponse des graves, et c'est assez modulable. Pour d'autre, ça ne fonctionne pas tant que ça, et c'est un peu du bullshit. Quelles sont les propriété acoustiques d'un tel système ? Comment renforcer ou élargir sa bande d'action ? Avez vous plus d'info sérieuse là dessus ?

Que pensez-vous de ces pistes ? c'est complètement n'imp' ? ça vous évoque un truc ? Avez-vous un pote calé en physique des fluides pour voir ce qui serait envisageable ? connaissez vous des gens qui bossent là-dessus pour nous dire où ils en sont ?

J'éditerai ce premier poste en supprimant les dead ends, mes erreurs une fois débunkés, et en plaçant vos suggestions pertinente et autre pistes de recherche, en cleanant un peu ce premier message et l'organisant au fur et à mesure si ça prend !

Merci à vous :)

[ Dernière édition du message le 05/05/2022 à 20:06:31 ]

2
Je pose ça là pour référence futures également, que j'ajouterai au dessus si c'est pertinent :
Etude de l’efficacité des silencieux a baffles parallèles et conception de solutions optimisées en basses fréquences

Et celui ci (en anglais)

Acoustic attenuation of hybrid silencers

[ Dernière édition du message le 06/05/2022 à 00:20:29 ]

3
Je continue de poser des pistes pour les série de mini bass traps à résonateurs à panneau perforé (tiré d'une des sources):

Citation :
Chanaud explique que l’enjeu est de développer une série de résonateurs de Helmholtz pour une bande de fréquence en utilisant des cavités hexagonales (industriellement faciles à réaliser), de taille uniforme, placées entre deux plaques. Pour couvrir une bande de fréquence la plus large possible, deux possibilités existent : faire varier, soit le diamètre des trous, soit leur excentration. Une excentration variable est industriellement plus réaliste ; si le pas diffère de la distance inter cavité, on aura une répartition aléatoire de l’excentration des trous


Nous concernant, pour du DIY ou un développement en fablab, faire varier le diamètre des trous est tout à fait possible. Voire même diamètre ET positionnement (en calant les bons diamètres au bons endroits sur la plaque, on pourrait équilibrer en fonction des résonances d'une pièce ?)
Si quelqu'un a des infos pratiques à partager concernant le rapport taille-volume/fréquence utile d'un résonateur de ce type, ça pourrait être cool. Je n'arrive pas à trouver ces infos qui me semblent pourtant primordiales concernant notre soucis premier (gagner de la place), parce qu'a priori, c'est jamais aussi simple que ça :mrg:

Il y a également, à diamètre et placement des trous constant, la possibilité de faire varier les volumes des cavités
je pose ça là Bon, c'est un brevet, mais cela peut peut-être être inspirant, qui sait... ! :D:

[ Dernière édition du message le 07/05/2022 à 17:17:20 ]

4
Nouveau domaine de recherche, qui concerne cette fois ci le remplacement des absorbant poreux par des technologies de ruptures (donc ma première piste)
je viens de découvrir les méta-matériaux acoustique.
C'est un secteur en plein essor, et utilisée encore une fois partout, sauf en acoustique pure (c'est complètement fou, ya vraiment aucune thune dans la musique :mrg: ), je vais donc jeter un coup d’œil à cette technologie dite de "rupture" , qui sûrement est en lien avec les fameux secrets défenses du CNRS, car ils ont même développé des matériaux capables d'échapper complètement aux... sonars... des sous-marin tactique j'imagine... :clin:

Comme je l'imaginais avant recherche en faisant référence à ces matériaux capable d'absorber la lumière, c'est le même principe de rupture qui est recherché en acoustique qu'en lumière :
Citation :
La propagation du son dans ces structures élastiques périodiques a lieu par l'intermédiaire d'ondes évanescentes, et récemment (2002), il a été prouvé que le mécanisme par lequel les ondes traversent ces structures est analogue à celui de l'effet tunnel.

Cet effet tunnel permet justement à des couches de matériaux bien inférieur à la longueur d'onde d'avoir une influence sur celle-ci. En lumière, c'est au niveau nanométrique, en acoustique, c'est au niveau millimétrique voir plus. Si je dis pas de connerie, les résonateurs à panneau perforés utilisent également ce genre de principe physique.
Reste à savoir si c'est possible d'utiliser les méta-matériaux pour obtenir des absorption bandes larges dans les graves, ou si cela fonctionne comme de simple résonateurs. Quoi qu'il advienne, ce que j'en vois est qu'il est possible de construire des matériaux extrêmement peu coûteux en place pour atténuer les modes d'une pièce dans le grave, voir le très grave. C'est donc déjà une très bonne nouvelle !

je pose également ça là un article qui résume (de manière moins aride) les recherches sur les méta matériaux. Cristaux soniques, cristaux phononiques...
on peut y lire :
Citation :
La position de la bande interdite dans l'espace de fréquences pour un cristal phononique est contrôlée par la taille et la disposition des éléments constituant le cristal. La largeur de la bande interdite est généralement liée à la différence de vitesse du son (due aux différences d'impédance) à travers les matériaux qui forment le composite.

Controlée par la taille : pas de panique, les ordres de grandeurs sont très inférieurs aux longueurs de quart d'ondes nécessaire dans un absorbeur classique. En revanche, l'intensité de l'atténuation avec une grande largeur de bande semblent a priori être lié à la progressivité du changement de milieu (afin de favoriser les absorption). Du coup, la question, ce serait : fréquences très basses + largeur de bande + forte impédance (taux d'absorption) = gros machin compliqué ? à suivre...

je me demande tout de même si ces applications acoustique ne sont pas déjà mis en œuvre un peu partout dans les studios pro, sous une forme ou une autre, que je n'ai simplement pas encore bien saisie.

Je cherche depuis un moment des applications ou données expérimentales solides concernant les méta matériaux ou cristaux phononiques, et je viens de trouver cette thèse dans lequel le chercheur crée un cristal sonique à l'aide d'un réseau de... bambous ! :oo: ça ressemble donc effectivement de plus en plus à des trucs qu'on a pu voir dans des Control room de grands studio pro... :clin:

Autres point intéressant de cette thèse, c'est l'idée de matériaux "méta-poreux" c'est à dire : Inclure des cristaux soniques adapté au sein d'un absorbant poreux adapté permet d'augmenter dramatiquement l'efficacité du poreux autour de la fréquence de résonance quart d'onde.
je cite :
Citation :
En ajout aux propriétés d’absorption liées à l’excitation de modes de plaques modifiés et d’interférences de Bragg, la structure possède une absorption quasi-totale (proche de l’unité) en dessous de la résonance quart d’onde du matériau.

[ Dernière édition du message le 07/05/2022 à 20:31:10 ]

5
Quelques nouvelles (quoi que cela ne semble pas intéresser grand monde)
Mes recherches sur les métamateriaux se heurtent à une certaine contradiction dans la littérature scientifique entourant ces matériaux. Certaines publications, (dont des majeurs, qui ont lancé beaucoup d'autre recherche dans les années 2000) font état de bandes accoustique interdites très basses par rapport à la taille des cristaux (par ex : bande diminuée à 400htz pour des cristaux de 2cm, ce qui implique une longueur d'onde 35fois plus grande !), D'autres papiers contredisent ce fait. J'ai vu beaucoup d'expérimentation autour de cristaux soniques capable de descendre jusqu'à 1000htz mais aucun en dessous, ni aucune modélisation. (Il me manque quelques niveaux en physique ondulatoire pour faire mes propres calculs :mrg:)
La plupart des recherches se focalisent sur des utilisations dans les ultra son et au dessus.
Les matériaux metaporeux évoqués dans l'une des thèse restent encore pour moi un peu flous mais la meilleur piste : imaginer un ou des résonateurs de basses fourré dans un super chunck porreux capables de piéger et disperser une plage fréquence beaucoup plus basse que le rapport masse/fréquence habituel... À voir de plus près ! :???:

[ Dernière édition du message le 09/05/2022 à 19:14:57 ]

6
Afin que ce soit moins aride :

Quelques documents intéressants pour illustrer cette idée de métaporeux développée par M.Clément Lagarrigue

le concept, c'est d'inclure des cristaux soniques (qui sont capable de réfléchir/disperser/capturer des fréquences beaucoup plus basses que ce qu'exige normalement les lois conventionnelles masses/densités de la transmission sonore) dans du poreux pour augmenter considérablement l'efficacité et la plage de fréquence absorbé par le poreux.

La Supercel ou "métaporeux" imaginé :4560102.jpg
Composé d'une inclusion de deux cylindre fendu ou "Split Rings" et d'un poreux "fireflex"
Les résultats en fonction des types d'inclusion
4560105.jpg
et celui en fonction du placement de la fente par rapport à la paroi rigide (sensé être une paroi "infiniment rigide" dans les calculs préalable, c'est à dire qui réfléchi absolument toutes les fréquences)
4560108.jpg

Pas sûr que ce soit encore très révolutionnaire, mais il me semble qu'il y a quelque chose à creuser !

Pour rappel, le principe d'un poreux, c'est qu'il disperse l'énergie sonore qui le traverse par la difficulté de l'air à s'écouler au sein du matériau poreux. On parle de perte "par effet visqueux", "par effet thermique" (frottement), auquel on peut ajouter des effet "viscoélastique" (par la vibration d'un matériaux qui résonne à son contact par exemple ?) Un poreux est quasiment inutile si son épaisseur est inférieur à la longueur du quart d'onde qu'on veut absorber. La taille des pores (qui entre en jeux de le fameux coefficient de résistivité au flux) est également important.

Vous pouvez faire vos simulations à ce propos sur le fameux porous calculator. Voici un exemple de la façon dont l'épaisseur joue sur l'importance de l'absorption :
4560261.jpg


[ Dernière édition du message le 09/05/2022 à 18:50:15 ]

7
Flag!

#ALAPLAJ L'été n'est pas fini partout!

8
Jour 6 !
Mes recherches perdent un peu en vitesse, car je cherche (sans succès) des logiciels qui pourraient simuler le déplacement d'une onde harmonique dans un milieu hétérogène (même en 2D ça serait cool !) avec possibilité d'y placer des faces infiniment rigide, etc.

J'ai trouvé I-Map qui propose des simulations surfaciques (il faut créer sa pièce, puis signaler la surface de "réception" ou "d'écoute" sur laquelle on va mesurer. C'est pas mal, mais j'aimerai avoir une simulation dans l'air, et avec la possibilité de rajouter des formes réfléchissantes ou absorbante, et il faudrait avoir un vrai niveau en python pour le faire, ce que je n'ai pas. (il me manque pas mal de truc :facepalm:)

Ce que je peux constater petit à petit, c'est que l'acoustique réelle est encore trop complexe pour que les simulateurs puissent vraiment suivre. Pour avoir des modélisation vraiment fidèle, il faudra très certainement attendre des algorithmes adapté aux ordinateurs quantiques, ce qui n'est pas au programme pour nous. Tout ça pour dire, que souvent, on trouve dans la recherche des expériences de type "balistique" :
des graphiques avec des courbes expérimentales, des courbes théoriques (sans correction du milieu) et des courbes numériques (sur simulateurs, avec des facteurs correctifs plus ou moins pertinents) Et les trois courbes sont évident assez loin les unes des autres pour que ce soit la misère quand il s'agit de travailler sur des bandes basses précises.
C'est un type de problème que rencontrent très fréquemment les constructeurs DIY de bass traps à résonnateurs (Helmohtz ou à membrane), indépendamment de la rigueur de réalisation (qui est souvent facteurs de raté également)

Et c'est donc un facteur supplémentaire d'intérêt pour toute méthode d'élargissement de la plage de fréquence.
Pouvoir les faire les plus petits possible à des fréquences basses, ainsi que les bandes les plus large possible tout en gardant une efficacité proche d'un coef d'absorption de 1, permettraient en les empilant, et en faisant varier légèrement les paramètres pour chaque résonateur, de couvrir un spectre encore plus large, tout en conservant une grande efficacité par la surface qu'ils couvrent tous ensemble...
9
jour 8, je viens de trouver un truc assez intéressant, à creuser !
Des plaques de moins de 10cm (on parle de plusieurs couches de 28mm d'épaisseurs) qui absorbent, après accordage, 100% à 165hz :8O: :8O: :8O:
attention, c'est une prédiction par des "simulation dites par élément finis" (ou FEM) Du coup, dans la réalité on est vers 80% ce qui est énorme pour la taille de ces plaquettes ! A priori, ce genre de membrane est vraiment expérimentale et pas utilisable tel quel, mais ça veut dire a priori que c'est carrément faisable... je vais bucher un peu plus cet article pour savoir si ça peu être décliné en DIY ou en fablab...
10
Les premières applications industrielles des métamatériaux semblent proches :

https://www.usinenouvelle.com/article/trois-applications-des-metamateriaux-acoustiques-qui-seduisent-les-industriels.N2093836

Citation :
Insonoriser et alléger les véhicules

L’amélioration du confort des voyageurs représente un graal pour l’industrie du transport, qui cherche à réduire le bruit, tout en allégeant le poids des véhicules. Pour y répondre, l’entreprise MetAcoustic, créée en 2015, a mis au point un métamatériau innovant : le Metablocker. Il permet d’obtenir une capacité d’absorption phonique égale à celle d’un matériau classique, pour un poids au moins divisé par deux. Comment ? Grâce à sa structure architecturée avec des inclusions agencées de manière périodique.

« Ici, il s’agit de tubes de plastique inclus dans une matrice, qui est un matériau polymère que nous avons sélectionné pour ses propriétés mécaniques. Cette matrice est recouverte sur une face (celle qui ne sera pas collée à la paroi) d’un revêtement imperméable qui permet aux ondes de rester bloquées dans le squelette du matériau », raconte Clément Lagarrigue, le fondateur et directeur de MetAcoustic.

Le Metablocker est utilisable pour des fréquences comprises entre 100 et 4 000 Hz, car il peut être customisé selon les besoins. « En variant les paramètres géométriques tels que l’épaisseur de la plaque, le diamètre des tubes et leur périodicité, on peut faire varier les fréquences traitées. Par exemple, un bruit plus grave, à basse fréquence, nécessitera un matériau plus épais, avec de plus gros tubes. L’épaisseur standard est de quelques centimètres, là où, avec des solutions classiques, plusieurs mètres seraient nécessaires pour atténuer efficacement ces basses fréquences. Le poids peut être divisé par deux pour une même efficacité par rapport aux solutions d’isolation sur le marché », précise le directeur.

Pour l’instant, le Metablocker n’est pas encore commercialisé à large échelle, mais il a été testé sur une coque de navire de Naval Group et intéresse fortement la SNCF pour réduire le poids des wagons, tout en augmentant leur isolation phonique.


Citation :
Atténuer les basses fréquences des futurs réacteurs d’avion

Dans le cadre de la chaire industrielle Macia, portée, entre autres, par Safran et le Laboratoire d’acoustique de l’université du Mans (Laum), Jean-Philippe Groby et son équipe travaillent à développer des métamatériaux destinés à isoler acoustiquement de nouveaux types de réacteurs d’avion, à l’horizon 2030. « L’idée est que pour réduire la consommation des avions, il faut des moteurs plus gros avec des pales plus longues et qui tournent moins vite. Mais le bruit généré par de tels réacteurs a une fréquence plus basse que celui des réacteurs actuels, explique le chercheur. Or qui dit bruit à plus basse fréquence dit, pour un matériau classique, un matériau isolant plus épais, ce qui n’est pas possible : l’épaisseur de l’isolant phonique doit en effet rester la même, soit environ 3 centimètres. »

D’où l’intérêt des métamatériaux développés par le Laum, qui ont la particularité d’avoir une structure poreuse en treillis imprimée en 3D, dans laquelle sont introduites des inclusions. Cette structure a notamment l’avantage de permettre une absorption parfaite, en piégeant totalement les ondes à l’intérieur du métamatériau, tout en respectant l'épaisseur requise de 3 centimètres.

« What is full of redundancy or formula is predictably boring. What is free of all structure or discipline is randomly boring. In between lies art. » (Wendy Carlos)

[ Dernière édition du message le 14/02/2023 à 16:40:54 ]