Devenir membre
Devenir Membre

ou
Connexion
Se connecter

ou
pédago
9 réactions

Quelques bases

Calculer la puissance d'une sono

Avant de rentrer d'emblée dans le vif du sujet, nous allons comme nous le faisons habituellement, distiller quelques bases théoriques utiles, en douceur, sans brusquer les rebelles aux maths et simplement dans le but de mieux comprendre les bases de ce que nous appliquons !

Avant de rentrer d’em­blée dans le vif du sujet, nous allons comme nous le faisons habi­tuel­le­ment, distil­ler quelques bases théo­riques utiles, en douceur, sans brusquer les rebelles aux maths et simple­ment dans le but de mieux comprendre les bases de ce que nous appliquons !

 

Le milieu de propa­ga­tion

Il condi­tionne par sa nature, l’at­té­nua­tion de l’am­pli­tude du signal. L’onde sonore met en vibra­tion le milieu conduc­teur. Ce dernier permet au mouve­ment de se propa­ger, sans dépla­ce­ment de matière. Ce milieu n’est pas forcé­ment gazeux ou fluide : une onde sonore peut aussi se propa­ger dans des maté­riaux solides (bois, métal…)

La vitesse du son

On avance habi­tuel­le­ment les chiffres de 349m/seconde. Celle valeur est exacte dans l’air et à 30°C A 0°C, elle descend à 330 m/s. La tempé­ra­ture joue donc un rôle impor­tant dans la manière où se propage un signal acous­tique et les réglages de mise en œuvre d’un système de sono­ri­sa­tion ne seront pas les mêmes sur une piste de ski à Avoriaz que sur la plage de Marbella ! À titre indi­ca­tif, même si cela nous concerne un peu moins, le son se propage dans l’eau à 1435m/s, et dans le sapin à 4500m/s. Le choix fréquent de cette essence de bois en facture instru­men­tale n’est donc sans doute pas tout à fait fortuit…

Défi­ni­tion d’un champ libre et d’un champ clos

Lorsqu’il n’y a pas d’obs­tacle à la propa­ga­tion de l’onde, nous sommes en champ libre. Dès que l’onde sonore se heurte à une ou plusieurs parois, on peut parler de champs clos. En fait, ce n’est pas aussi simple que çà, et l’on admet­tra géné­ra­le­ment que les situa­tions d’ex­té­rieur se rapprochent du champ libre, alors que les instal­la­tions en salle seront plutôt assi­mi­lables à du champ clos. En sono­ri­sa­tion, la fron­tière est parfois diffi­cile à défi­nir entre les deux : l’im­plan­ta­tion d’un système de diffu­sion dans un hall d’ex­po­si­tion relève-t-il du champ libre ou du champ clos ? Et qu’en est-il d’un montage en exté­rieur, situé à proxi­mité d’une haie et devant un mur ? Les cas limites et les contre-exemples entre l’un et l’autre ne manquent pas et les inci­dences sont loin d’être négli­geables, comme nous le verrons un peu plus bas…


Lois de propa­ga­tion du son

Les sché­mas suivants illus­trent ce que peut deve­nir la trajec­toire du son confron­tée à un obstacle donc à un chan­ge­ment de milieu de propa­ga­tion.

 

La Réflexion

Sur une surface lisse et plane, le son « rebon­dit » et repart en sens contraire suivant le même angle d’in­ci­dence qu’à l’ar­ri­vée. C’est ce qui se passera sur un « beau » mur en béton ou une paroi vitrée. Dans nos appli­ca­tions sonores, de vraies « galères » !

Réflexion

Sur une surface irré­gu­lière, après le « choc », le son sera diffusé dans tous les sens. C’est ce qui explique l’uti­li­sa­tion de  prismes complexes en laine de roche dans les chambres anéchoïques (chambres sourdes) :  le signal heurte  une surface complexe en  maté­riau absor­bant. S’il n’est pas tota­le­ment absorbé, il se diffuse sur d’autres surfaces iden­tiques, avec une éner­gie qui s’amor­tit rapi­de­ment. On a « expé­ri­menté » de manière arti­sa­nale, des dispo­si­tifs visant au même objec­tif : la « boîte d’œufs » ! Qu’on se le dise, effi­ca­cité proche de 0 jusque vers 18000Hz ! Et esthé­tique plutôt discu­table !

Surface irrégulière

Sur une surface courbe, telle une coupole, les diffé­rents impacts sonores peuvent se rejoindre en un même point après réflexion, il y a alors foca­li­sa­tion. Phéno­mène véri­fiable sur le quai d’une station de métro : on peut parfai­te­ment entendre chucho­ter deux personnes sur le quai opposé, pour peu que l’on se trouve sur le point de foca­li­sa­tion… Amusant, mais catas­tro­phique quand il s’agit d’une salle de spec­tacle !

Coupole

La réfrac­tion

Le son traverse un milieu de nature diffé­rente, il change alors d’ angle de trajec­toire » et perdra en éner­gie. On exploite égale­ment souvent cette carac­té­ris­tique lorsque l’on cherche à isoler phonique­ment deux locaux conti­gus.

réfraction

La diffrac­tion

Le son passe par un petit orifice. Les rayons vont ressor­tir « en sphère » à l’autre bout, donnant nais­sance à une nouvelle source sonore. Phéno­mène égale­ment utilisé en isola­tion phonique.

diffraction

Atté­nua­tion de l’in­ten­sité en fonc­tion de la distance

 

En champ libre

Soit une source S et un récep­teur R situé à 1m de la source. Si le récep­teur s’éloigne du double de la distance donc 2m, on perdra alors 6dB. Si l’on double encore la distance donc cette fois-ci 4m on perdra à nouveau 6dB et ainsi de suite : chaque fois que l’on doublera la distance entre la source et le récep­teur, la perte d’in­ten­sité sera de 6dB.

champ libre

En effet, à 8m, «  Pâque­rette » entend appe­ler son nom avec une atté­nua­tion de 18dB

En champ clos

champ closA 8 mètres, M.Alfred entend le signal avec une atté­nua­tion de 9dB

Le raison­ne­ment est iden­tique au précé­dent, mais la valeur d’at­té­nua­tion est cette fois de –3dB, toujours à chaque fois que doublera la distance entre la source et le récep­teur.

En champ libre, on estime que la « disper­sion » du signal se fait dans une sphère, diffu­sant le signal omni­di­rec­tion­nel­le­ment. Comme ce qui se passe­rait comme si l’on diffu­sait un signal audio du haut d’une tour : il se diffu­se­rait à l’iden­tique dans toutes les direc­tions, avec un amor­tis­se­ment impor­tant, le volume d’ex­pan­sion de la zone de diffu­sion augmen­tant consi­dé­ra­ble­ment. A l’op­posé, la diffu­sion en « champ clos »  d’un signal est consi­dé­rée comme unidi­rec­tion­nelle, dans un plan. On peut imagi­ner un tel type de diffu­sion sonore dans un couloir du métro, par exemple. On pour­rait aisé­ment véri­fier que l’at­té­nua­tion de la voix d’un chan­teur, à une corres­pon­dance, est bien plus faible, compte tenu de la distance qui nous en sépare, que si nous enten­dions le même artiste à l’ex­té­rieur… Il ne s’agit bien entendu que « d’ap­proxi­ma­tions », la parfaite réali­sa­tion des condi­tions n’étant que diffi­ci­le­ment véri­fiable : dans le cas d’une diffu­sion en champ libre, il finira bien par y avoir un obstacle, une surface de réflexion qui faus­sera le calcul, tout comme rien ne garan­tit l’ab­so­lue diffu­sion plane du signal dans notre couloir…

On peut aisé­ment imagi­ner qu’en sono­ri­sa­tion, une atté­nua­tion de type  « champ clos » est plus inté­res­sante, dès lors que l’on veut diffu­ser un signal  à grande distance sans trop « dépen­ser » de puis­sance. L’idéal serait donc de guider le signal au moment de son émis­sion, de manière à ce que sa diffu­sion se fasse arti­fi­ciel­le­ment dans un plan, et non dans une sphère. C’est le dispo­si­tif mis au point pour les systèmes à guide d’onde, ou quali­fiés encore de Line Source ou Line Array, parti­cu­liè­re­ment popu­laires en sono­ri­sa­tion actuel­le­ment…


Un premier calcul simple

On prononce souvent pas mal d’im­pré­ci­sions quand on essaie de faire la défi­ni­tion des carac­té­ris­tiques d’un système de sono­ri­sa­tion, surtout pour de petites instal­la­tions. En effet, on admet­tra que pour de très gros systèmes de sono­ri­sa­tion, il est préfé­rable de faire appel à un tech­ni­cien spécia­lisé qui fera la mise en place… Donc, les perfor­mances d’une sono ne s’ex­priment pas en Watts, même si c’est souvent ce dont on parle, au moins dans le cadre des petites pres­ta­tions. Plus que la puis­sance, c’est le niveau de pres­sion acous­tique diffusé qui sera repré­sen­ta­tif, préci­sé­ment à cause des carac­té­ris­tiques d’at­té­nua­tion avec la distance que nous avons évoquées plus haut…

 

caractéristiques

Les carac­té­ris­tiques de l’en­ceinte JBL AC18/26. Noter les valeurs de « sensi­ti­vité » et de pres­sion maxi.

Si l’on dispose d’un système qui diffuse 96 dB à un mètre installé dans une salle de taille moyenne, ou peut consi­dé­rer que nous sommes en champ clos, avec une atté­nua­tion de 3dB à chaque fois que la distance à l’en­ceinte double. Dans la réalité, ce ne sera pas tout à fait le cas, car notre salle est peut-être équi­pée de pendrillons (grands « rideaux » qui défi­nissent laté­ra­le­ment l’es­pace scénique), et de fauteuils ou de revê­te­ments au sol et au mur très absor­bants. Qui plus est, sa forme plus ou moins complexe influen­cera les réflexions. Si l’on s’éloigne de 8 mètres de la scène, il nous « restera » 87dB de pres­sion… ( 96 dB – (3dB x 3 double­ments de distance)…), pas énorme (un public animé qui parle et rit dans une soirée n’est pas bien loin des 85dB !), mais respec­table pour une musique d’am­biance. Si en revanche, on utilise le même système en exté­rieur, où l’on peut penser se rappro­cher davan­tage d’une diffu­sion en champ libre (bien que là non plus, on ne soit pas parfai­te­ment dans ce cas, le signal va se réflé­chir sur le sol dur, sur des murs éven­tuels…), nous consi­dé­re­rons que l’at­té­nua­tion avec la distance sera plus proche de –6dB par double­ment de distance. À huit mètres de la scène où est instal­lée notre sono, le niveau de pres­sion moyen ne sera plus que de 78dB = 96 dB  – (6dB x 3 double­ments de distance), pour peu que… l’air ne soit pas trop humide et que ne souffle pas un vent contraire trop impor­tant, mais nous rentrons là dans l’ana­lyse de para­mètres qui dépassent large­ment nos propos ici… À titre de compa­rai­son, la circu­la­tion sur une rue passante produira un niveau acous­tique de l’ordre de 80 dB ! (A noter que l’OMS- Orga­ni­sa­tion mondiale de la santé – consi­dère qu’il y a gène lorsque le niveau moyen dépasse 65dBA, on parle en géné­ral de LAeq – Niveau en dBA équi­valent -  corres­pon­dant à une mesure pondé­rée dans le temps). Autant dire que placée au bord du péri­phé­rique pari­sien, notre sono­ri­sa­tion sera parti­cu­liè­re­ment inef­fi­ca­ce…


Déduc­tions

On peut déduire de tout ça l’im­por­tance qu’a le niveau de pres­sion « mesuré à un mètre » que l’on verra figu­rer sur la fiche de spéci­fi­ca­tions d’une enceinte compacte et le fait que plus il sera élevé, plus puis­sant sera le système de diffu­sion. Mais il ne faudra toute­fois pas perdre de vue plusieurs données complé­men­taires :

La bande passante de l’en­ceinte ou du système : les « porte-voix » utili­sés lors de rassem­ble­ments publics ne délivrent pas une pres­sion acous­tique impres­sion­nante, mais leur éner­gie est préci­sé­ment concen­trée sur la zone opti­male de percep­tion audi­tive de l’oreille, ce qui permet de les faire parfai­te­ment entendre pour la compré­hen­sion de messages parlés. Il ne faudra en revanche, pas trop leur deman­der de diffu­ser de la musique avec un peu de qualité ! L’op­ti­mi­sa­tion de la resti­tu­tion d’une bande de fréquence et l’éner­gie utile pour la diffu­ser a conduit les fabri­cants à réali­ser des assem­blages têtes + cais­sons de basses afin de couvrir l’en­semble du spectre des fréquences avec le meilleur rende­ment possible ; en sortie de la console, on place un filtre qui alimen­tera diffé­rem­ment les amplis desti­nés aux aigus et aux graves. On est certain alors d’une couver­ture fréquen­tielle correcte, sans déséqui­libre entre les zones graves et aiguës.

 

Le respect de la régle­men­ta­tion concer­nant les niveaux sonores  impose un niveau maxi­mal de 105dB à quelque endroit qu’on se trouve de la zone de diffu­sion. Si l’on a une zone impor­tante à couvrir, et compte tenu des lois d’at­té­nua­tion, on risque d’être tenté d’aug­men­ter la puis­sance à la source afin de conser­ver des niveaux repré­sen­ta­tifs un peu loin. En effet, si l’on applique notre calcul en sens inverse, si l’on veut  100dB à  32 mètres en champ libre, il nous faut… 130dB à un mètre ! De quoi rendre sourds les spec­ta­teurs placés devant la scène. Deux solu­tions : la multi­dif­fu­sion, un second, voire un troi­sième plan d’en­ceintes à distance choi­sie permet­tra de main­te­nir un niveau de pres­sion acous­tique élevé aux diffé­rents empla­ce­ments de diffu­sion. Mais, précau­tion à prendre, il faudra mettre en place un retard permet­tant de « reca­ler » tempo­rel­le­ment la trans­mis­sion élec­trique vers ces enceintes (vitesse de la lumière) sur la propa­ga­tion aérienne (vitesse du son) afin d’évi­ter des effets « d’écho » aux zones de recou­pe­ment… Seconde solu­tion, le… Line Source! En travaillant sur le guidage de l’onde, l’at­té­nua­tion dimi­nue, comme nous l’avons vu plus haut. On peut alors accro­cher une « grappe » d’en­ceintes de part et d’autre de la scène, chacune d’elle couvrant (après réglage minu­tieux !!!) une zone géogra­phique préci­se…

Line Array NexoLe logi­ciel permet­tant le « calage » des Line Array Nexo. En fonc­tion des distances et des maté­riels, l’angle entre les boîtes doit être ajusté avec préci­sion.


Alors, je mets quoi?

Nous avons pu déjà nous faire une idée des diffi­cul­tés à obte­nir un niveau de pres­sion homo­gène sur la surface de couver­ture. Il nous faut main­te­nant évaluer la puis­sance des ampli­fi­ca­teurs utiles au bon fonc­tion­ne­ment du système. Si l’on observe la fiche des carac­té­ris­tiques d’une enceinte  «  compact », elle mentionne le niveau de pres­sion acous­tique déli­vré à un mètre, pour… une ampli­fi­ca­tion de 1Watt (sensi­ti­vité). Ce docu­ment indique égale­ment le niveau (Max SPL) maxi­mal que l’en­ceinte sera capable de diffu­ser en continu.

Prenons un exemple : l’en­ceinte S115V Yamaha est donnée pour une « sensi­ti­vité » de 98dB/1W/1m et un niveau maxi­mal admis­sible de 129dB. Souve­nez-vous, lorsque la puis­sance double, on « gagne » 3 dB… On se rend compte qu’il faut un ampli de 1kW pour atteindre le niveau Max SPL (128dB – 98dB = 30 dB. On doit multi­plier par 10 la puis­sance d’am­pli­fi­ca­tion pour obte­nir ce niveau). Évidem­ment, nous sommes au-delà des 105dB régle­men­taires, mais il s’agit d’un niveau maxi­mum théo­rique. La régle­men­ta­tion parle d’un niveau de 120dB en crête, notre système  serait parfai­te­ment conforme avec un ampli de 500Watts à… 1 mètre ! Mais dès qu’on s’éloi­gnera, la perte par atté­nua­tion avec la distance commen­ce­ra… Oubliez donc la « cylin­drée » de votre sono (elle « fait » 800W, 3 kW… ) et inves­tis­sez plutôt dans un sono­mètre : ce petit appa­reil vous permet­tra de mesu­rer les niveaux sonores que vous diffu­sez. Choi­sis­sez selon les styles de musique, de 90dB à… 105dB, ce dernier niveau faisant déjà beau­coup de bruit… Et si vous vous trou­vez dans des lieux dépas­sant ce niveau, n’ou­bliez pas vos bouchons d’oreilles !

Vous souhaitez réagir à cet article ?

Se connecter
Devenir membre
cookies
Nous utilisons les cookies !

Oui, Audiofanzine utilise des cookies. Et comme la dernière chose que nous voudrions serait de perturber votre alimentation avec des choses trop grasses ou trop sucrées, sachez que ces derniers sont fait maison avec des produits frais, bio, équitables et dans des justes proportions nutritives.
Ce que cela veut dire, c’est que les infos que nous y stockons ne visent qu’à simplifier votre usage du site comme à améliorer votre expérience sur nos pages et vous afficher des publicités personnalisées (en savoir plus).

Nous tenons à préciser qu’Audiofanzine n’a pas attendu qu’une loi nous y oblige pour respecter la vie privée de nos membres et visiteurs. Les cookies que nous utilisons ont en commun leur unique objectif qui est d’améliorer votre expérience utilisateur.

Tous nos cookies
Cookies non soumis à consentement
Il s'agit de cookies qui garantissent le bon fonctionnement du site Audiofanzine. Le site Web ne peut pas fonctionner correctement sans ces cookies. Exemples : cookies vous permettant de rester connecté de page en page ou de personnaliser votre utilisation du site (mode sombre ou filtres).
Google Analytics
Nous utilisons Google Analytics afin de mieux comprendre l’utilisation que nos visiteurs font de notre site pour tenter de l’améliorer.
Publicités
Ces informations nous permettent de vous afficher des publicités qui vous concernent grâce auxquelles Audiofanzine est financé. En décochant cette case vous aurez toujours des publicités mais elles risquent d’être moins intéressantes :) Nous utilisons Google Ad Manager pour diffuser une partie des publicités, des mécanismes intégrés à notre CMS pour le reste. Nous sommes susceptibles d’afficher des publicités provenant de notre propre plateforme, de Google Advertising Products ou encore de la régie Adform.

Nous tenons à préciser qu’Audiofanzine n’a pas attendu qu’une loi nous y oblige pour respecter la vie privée de nos membres et visiteurs. Les cookies que nous utilisons ont en commun leur unique objectif qui est d’améliorer votre expérience utilisateur.

Tous nos cookies
Cookies non soumis à consentement

Il s’agit de cookies qui garantissent le bon fonctionnement du site Audiofanzine. Le site Web ne peut pas fonctionner correctement sans ces cookies. Exemples : cookies vous permettant de rester connecté de page en page ou de personnaliser votre utilisation du site (mode sombre ou filtres).

Google Analytics

Nous utilisons Google Analytics afin de mieux comprendre l’utilisation que nos visiteurs font de notre site pour tenter de l’améliorer. Lorsque ce paramètre est activé, aucune information personnelle n’est envoyé à Google et les adresses IP sont anonymisées.

Publicités

Ces informations nous permettent de vous afficher des publicités qui vous concernent grâce auxquelles Audiofanzine est financé. En décochant cette case vous aurez toujours des publicités mais elles risquent d’être moins intéressantes :) Nous utilisons Google Ad Manager pour diffuser une partie des publicités, des mécanismes intégrés à notre CMS pour le reste. Nous sommes susceptibles d’afficher des publicités provenant de notre propre plateforme, de Google Advertising Products ou encore de la régie Adform.


Vous pouvez trouver plus de détails sur la proctection des données dans la politique de confidentialité.
Vous trouverez également des informations sur la manière dont Google utilise les données à caractère personnel en suivant ce lien.