La sono en pole position ! Débuter en sono : bien positionner ses enceintes pour monter un système optimal

Pourquoi le place­ment des enceintes prime sur la puis­sance

Pour qu’un système de sono­ri­sa­tion offre le meilleur rendu possible, il ne suffit pas toujours d’em­pi­ler des enceintes et de multi­plier les kilo­watts. De plus, les salles et les clubs qui accueillent ce type de maté­riel ne sont que trop rare­ment opti­mi­sés sur le plan acous­tique. Il est donc impor­tant de garder à l’es­prit quelques règles de base lors de la plani­fi­ca­tion de votre setup. Pour nous accom­pa­gner aujour­d’hui, nous utili­se­rons les enceintes QSC à titre d’exemples, toute­fois, vous pour­rez appliquer ces humbles conseils à n’im­porte quel autre système de diffu­sion.

La propa­ga­tion du son : fréquences et disper­sion

Avant de commen­cer, rappe­lons nous que l’un des facteurs les plus impor­tants à prendre en compte lors du posi­tion­ne­ment des enceintes de sono, est le fait que le son qu’elles émettent ne se propage pas de la même manière, dans un espace donné, selon les fréquences repro­duites. Les fréquences graves, par exemple, se diffusent de manière omni­di­rec­tion­nelle (elles partent donc dans tous les sens), tandis que les fréquences comprises entre 2,5 et 10 kHz envi­ron, rayonnent de façon beau­coup plus linéaire, avec une direc­ti­vité assez marquée.

Ensuite, avant de posi­tion­ner une enceinte, il est néces­saire de connaître et de comprendre l’angle de disper­sion de la bête. L’objec­tif idéal est toujours d’ob­te­nir une couver­ture sonore uniforme sur l’en­semble de la zone d’écoute, même si, en pratique, c’est presque impos­sible. L’en­ceinte QSC K10.2, par exemple, offre un angle de disper­sion de 90° x 90° (H x V). Cela signi­fie simple­ment qu’elle arrose la zone située en face des trans­duc­teurs avec un angle de 90°, à la fois sur le plan verti­cal et sur le plan hori­zon­tal.

Prendre en compte les réflexions de la pièce

Malheu­reu­se­ment, dans les espaces clos, le son direct émis par le système sono sera inévi­ta­ble­ment perturbé par diverses réflexions prove­nant des murs, du plafond et du sol. Ces réflexions peuvent entraî­ner l’an­nu­la­tion (ou l’am­pli­fi­ca­tion) de certaines fréquences, à certains endroits. En acous­tique, on appelle ce phéno­mène un mode propre. Et, par défi­ni­tion, ce mode sera ratta­ché à une série de fréquences (une fonda­men­tale et ses harmo­niques) qui réson­ne­ront de manière désa­gréable et provoque­ront une colo­ra­tion tonale indé­si­rable, rendant ainsi diffi­cile la loca­li­sa­tion précise de la source sonore, voire pire.

Concrè­te­ment, dans les hautes fréquences, l’in­tel­li­gi­bi­lité de la parole sera alté­rée, tandis que dans les basses fréquences, la pres­sion acous­tique pour­rait s’avé­rer insuf­fi­sante et venir gâcher le plai­sir du public. De plus, l’image stéréo pour­rait se dété­rio­rer, c’est-à-dire que la zone dans la salle où les audi­teur·ices pour­ront profi­ter du champ stéréo complet, de manière parfai­te­ment équi­li­brée, pour­rait se réduire à peau de chagrin. Ainsi, la première solu­tion à mettre en place pour amélio­rer cette situa­tion consiste simple­ment à faire pivo­ter les enceintes supé­rieures vers l’ex­té­rieur, en y allant progres­si­ve­ment, par palier de cinq degrés envi­ron. Cette légère rota­tion vous permet­tra d’élar­gir le champ stéréo et de dépla­cer les premières réflexions plus loin dans la salle.

Le cas parti­cu­lier des basses fréquences

En inté­rieur, en ce qui concerne les basses fréquences, un autre phéno­mène entre en jeu. Et pour cause, selon le posi­tion­ne­ment choisi, les distances entre le cais­son et les cloi­sons situées à proxi­mité vont inévi­ta­ble­ment modi­fier la disper­sion sonore obte­nue. En effet, les surfaces solides qui l’en­tourent vont venir contraindre cette disper­sion en renvoyant une grande portion de l’éner­gie émise par le cais­son, qui va tout simple­ment rebon­dir contre les parois.

Dans ce type de confi­gu­ra­tion, en règle géné­rale, on retien­dra que le niveau de pres­sion acous­tique augmen­tera dans la gamme de fréquences infé­rieures à 200 Hz. Comme vous vous en doutez, cet effet est parti­cu­liè­re­ment marqué lorsque le cais­son de basses est installé dans un coin de la salle, car la disper­sion sera contrainte dans trois direc­tions en simul­tané.

Confi­gu­rer les enceintes pour éviter le phéno­mène d’an­nu­la­tion

Exac­te­ment comme pour un mixage en studio qui vise à combi­ner plusieurs instru­ments, afin de mini­mi­ser les inter­fé­rences entre diffé­rents haut-parleurs, il est recom­mandé d’at­tri­buer à chacun une plage de fréquences fixe. Cette approche, simple, mais néces­saire, vous permet­tra d’évi­ter les chevau­che­ments de fréquences intem­pes­tifs. Concrè­te­ment, vous pour­rez, par exemple, para­mé­trer un filtre coupe-haut fixé à 100 Hz pour le cais­son de basses et un filtre coupe-bas, égale­ment fixé à 100 Hz, pour les enceintes prin­ci­pales. Ainsi, le son émis par chaque trans­duc­teur inter­fé­rera le moins possible avec les autres.

Mais après tout, on est en droit de se deman­der pourquoi les fréquences repro­duites par diffé­rentes enceintes s’an­nulent ou se renforcent mutuel­le­ment. Prenons l’exemple de deux cais­sons de basses placés à égale distance d’un point d’écoute central. Si l’on envoie une onde sinu­soï­dale iden­tique aux deux cais­sons et que l’on inverse la phase de l’un d’eux, le signal s’an­nu­lera complè­te­ment. Bien entendu, en pratique, l’an­nu­la­tion du signal ne sera proba­ble­ment pas totale dans la pièce, car même les plus infimes varia­tions des carac­té­ris­tiques acous­tiques, ou de la symé­trie archi­tec­tu­rale de celle-ci suffi­ront à empê­cher une annu­la­tion complète. Mais le prin­cipe reste valide, et heureu­se­ment pour nous, il existe diffé­rentes manières de confi­gu­rer la struc­ture d’un système sono pour mini­mi­ser les risques d’an­nu­la­tion de phase.

Les quatre confi­gu­ra­tions de cais­sons de basse en sono­ri­sa­tion

Le stack gauche / droite clas­sique

La confi­gu­ra­tion la plus commune, notam­ment dans les salles de concert de petite et moyenne capa­cité, consiste tout bête­ment à empi­ler les cais­sons de basses et les enceintes (de bas en haut), de part et d’autre de la scène. Cette manière de procé­der offre géné­ra­le­ment des résul­tats accep­tables et convain­cants pour les oreilles profanes. Mais en réalité, avec ce type de posi­tion­ne­ment, de nombreux problèmes surviennent trop souvent dans les fréquences graves, car les cais­sons de basses sont trop éloi­gnés les uns des autres, ce qui peut entraî­ner des phéno­mènes d’an­nu­la­tion ou d’am­pli­fi­ca­tion indé­si­rables.

Le clus­ter mono et ses variantes

Pour obte­nir une disper­sion encore plus homo­gène dans les basses fréquences, vous pour­rez aussi placer le cais­son de basses au centre de la façade. Avec les petites confi­gu­ra­tions 2.1 (enceinte gauche + cais­son + enceinte droite), c’est géné­ra­le­ment très facile à mettre en œuvre. Cepen­dant, avec des confi­gu­ra­tions plus impor­tantes qui se composent de nombreux cais­sons de basses, cette confi­gu­ra­tion devient plus complexe. Et pour cause, si on se mettait à empi­ler tous les cais­sons les uns sur les autres au centre de la façade, certes, les basses seraient puis­santes et bien disper­sées, mais la voix lead du·de la chan­teur·euse serait relé­guée en arrière-plan.

Le sawtooth sub array

Ainsi, afin d’op­ti­mi­ser encore un peu plus ce type de confi­gu­ra­tion complexe, une dispo­si­tion en dent de scie est vive­ment recom­man­dée. Pour l’as­pect mnémo­tech­nique, on peut imagi­ner le posi­tion­ne­ment des diffé­rents cais­sons de basses, comme la forme d’onde en dent de scie d’un synthé­ti­seur sous­trac­tif analo­gique. Néan­moins, c’est un choix périlleux sur le plan tech­nique, car l’es­pa­ce­ment entre les cais­sons doit être d’une préci­sion chirur­gi­cale. En règle géné­rale, on retien­dra simple­ment que le centre du trans­duc­teur prin­ci­pal de chaque cais­son ne doit pas se situer à plus de la moitié de la longueur d’onde de la fréquence la plus élevée repro­duite par le cais­son suivant.

Voici un exemple concret : prenons nos fidèles cais­sons QSC KS118, dont la fréquence de coupure (coupe-haut) est fixée à 80 Hz. Nous consi­dé­re­rons donc que c’est la fréquence maxi­male qu’ils sont censés repro­duire (même si en pratique, c’est un peu plus compliqué que ça, mais passons). Grâce à la formule suivante, on peut très faci­le­ment calcu­ler la longueur d’onde voulue :

c (vitesse du son) x f (fréquence en hertz) = λ (longueur d’onde)

c (343 mètres/seconde) x f (80 hertz) = λ (4,2875 mètres)

Donc, la longueur d’onde qui en découle est de 4,2875 mètres. Ensuite, il nous faut divi­ser le résul­tat par deux, ce qui nous donne envi­ron 2,14 mètres, puis encore sous­traire la largeur totale du modèle KS118 (52 cm), afin d’ob­te­nir la distance adéquate, soit 1,62 mètre. Facile !

Le cardioïd sub array

Les trois confi­gu­ra­tions présen­tées plus haut (stack gauche / droite clas­sique, clus­ter mono et sawtooth sub array) peuvent égale­ment être utili­sées en confi­gu­ra­tion cardioïde. Dans ce cas précis, nous exploi­te­rons l’an­nu­la­tion de phase dans les basses fréquences pour obte­nir une atté­nua­tion opti­male ciblée derrière les cais­sons, tout en profi­tant d’une direc­ti­vité ciblée vers le public. Pour illus­trer ce prin­cipe le plus simple­ment possible, nous consi­dé­re­rons une confi­gu­ra­tion d’em­pi­le­ment gauche/droite (en stack).

Imagi­nons que, dans notre confi­gu­ra­tion, nous dispo­sions de trois cais­sons de basses super­po­sés de chaque côté de la scène. Première parti­cu­la­rité : nous orien­te­rons le cais­son central vers la scène (vers l’ar­rière), tandis que les cais­sons du bas et du haut seront orien­tés de manière clas­sique, vers le public. Pour atteindre notre but, on inverse la phase du cais­son central de 180° et on ajoute lui ajoute une ligne de retard (un délai). Grâce à ce délai, on peut même défi­nir la plage de fréquences approxi­ma­tive à ampli­fier. Repre­nons 80 Hz comme exemple :

c (vitesse du son) x f (fréquence en hertz) = λ (longueur d’onde)

c (343 mètres/seconde) x f (80 hertz) = λ (4,2875 mètres)

Ici encore, nous n’avons besoin que de la moitié de la longueur d’onde, c’est-à-dire 2,14 mètres. Ainsi, pour calcu­ler la durée du délai, on procède comme suit : 2,14 mètres ÷ 343 m/s = 0,006239067 seconde (6,23 ms). Il nous suffira donc de retar­der le cais­son central de 6,23 ms pour atteindre notre objec­tif. Tout ça reste théo­rique, heureu­se­ment pour nous, en pratique, de nombreux cais­sons de basses intègrent déjà un mode cardioïde. Avec le QSC KS212C, par exemple, il suffit de posi­tion­ner deux cais­sons de manière à proje­ter le son vers l’avant et vers l’ar­rière. Lorsque le mode cardioïde est activé, la pola­rité et, surtout, le délai sont auto­ma­tique­ment gérés par le DSP interne.

Les enceintes de diffu­sion secon­daire (near­fill et rappel)

Dans les salles de plus grande enver­gure, le système de sono­ri­sa­tion prin­ci­pal est souvent insuf­fi­sant pour assu­rer une couver­ture sonore équi­li­brée sur l’en­semble du public. Dans ce cas, l’uti­li­sa­tion d’en­ceintes supplé­men­taires est indis­pen­sable. Premiè­re­ment, lorsque l’on recherche une couver­ture sonore équi­li­brée sur une salle éten­due en largeur, il devient problé­ma­tique, au-delà d’une certaine distance entre les enceintes prin­ci­pales, de couvrir correc­te­ment la zone centrale avant du public. Selon les carac­té­ris­tiques de disper­sion des côtés gauche et droit du système de façade, les fréquences hauts-médiums et aiguës peuvent deve­nir diffi­ciles à perce­voir à cet endroit.

En pratique, cela signi­fie que le public enten­dra à peine les voix, les guitares ou les autres instru­ments qui jouent dans cette gamme de fréquences. Ainsi, les enceintes de type near­fill consti­tuent une solu­tion clef en main. Il s’agit d’en­ceintes large bande plus compactes, placées au centre de la scène. Géné­ra­le­ment, elles sont simple­ment posées au sol, de part et d’autre de la scène, juste devant les premiers rangs.

Mais ce n’est pas tout, lorsque l’on recherche une couver­ture sonore équi­li­brée sur une salle éten­due en longueur, il devient diffi­cile, au-delà d’une certaine distance, de couvrir correc­te­ment la zone arrière du public. Ainsi, l’ajout d’en­ceintes laté­rales de rappel (ou de retard) est une bonne solu­tion. Celles-ci sont alors instal­lées de part et d’autre de la salle afin de couvrir une zone encore plus consé­quente. Le prin­cipe est simple, le signal prove­nant des enceintes de retard doit être décalé dans le temps, par rapport à celui du système de façade, afin que les deux signaux atteignent le public simul­ta­né­ment. Prenons l’exemple d’en­ceintes situées à 20 mètres de la scène. Le calcul est le suivant :

d (distance à parcou­rir) ÷ c (vitesse du son) = r (retard effec­tif)

d (20 mètres) ÷ c (343 mètres/secondes) = r (0,058309 seconde) soit 58,3 milli­se­condes

Donc, à priori, il nous suffira de program­mer un retard équi­valent pour aligner les enceintes de retard et de façade. Or, à cause de l’ef­fet de précé­dence (effet de Haas), on préfè­rera souvent ajou­­ter 10 milli­­se­­condes au temps de retard calculé pour que les au­di­­teur·ices aient l’im­­pres­­sion d’en­­tendre le son venir direc­te­ment du système de façade. Ce qui nous donne un temps de retard réel de 68,3 milli­se­condes. Natu­rel­le­ment, cette fenêtre de 10 milli­se­condes est ajus­table manuel­le­ment, en fonc­tion du niveau rela­­tif des enceintes de retard par rapport au système prin­ci­pal en façade. Ainsi, un réglage fin, effec­tué à l’oreille, sera votre meilleur allié pour peau­fi­ner ce type de confi­gu­ra­tion.

Contraintes de terrain : ce qui limite un setup idéal

Vous consta­te­rez proba­ble­ment qu’en pratique, il est malheu­reu­se­ment impos­sible de tout mettre en œuvre à 100 %. Des contraintes struc­tu­relles, telles que des piliers porteurs, des plafonds trop bas, des propor­tions de pièce inadap­tées ou un revê­te­ment de sol ultra réver­bé­rant pour­ront souvent faire obstacle à un setup idéal sur le papier. Sans parler du fait que vous devrez, bien sûr, respec­ter toutes les normes de sécu­rité en vigueur (l‘ins­pec­teur ne sera pas content si vous placez les cais­sons de basses devant la sortie de secours, même si le rendu sonore semble parfait).

Pour termi­ner, rappe­lons qu’un bon vieux tissu épais sur les murs peut faire des merveilles si le temps de réver­bé­ra­tion est trop long. De même, quelques absor­beurs acous­tiques DIY placés au plafond peuvent amélio­rer consi­dé­ra­ble­ment le son dans la pièce. Et en combi­nant ces éléments avec les prin­cipes physiques abor­dés dans cet article, vous obvien­drez un résul­tat plus que satis­fai­sant.

La suite au prochain épisode !