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LES PRINCIPES DU TRAITEMENT ET DE L’ISOLATION ACOUSTIQUE D’UNE SALLE HOME-CINEMA

Par Bastien Cluzet

Ca y est ! Vous avez décidé de transformer tout ou partie de votre grenier ou de votre sous-sol , en une pièce de loisir que vous allez consacrer à votre grande passion : le cinéma chez soi ! Mais quels matériaux et  revêtements allez vous mettre au sol, aux murs et au plafond, qui allieront esthétique, isolation thermique et phonique, et bonnes performances acoustiques ? 

Il faut bien distinguer « isolation » acoustique » et « correction » acoustique. En effet, « isoler » acoustiquement un local, c’est minimiser le niveau du bruit produit dans le local vers l’extérieur, tandis que « corriger » acoustiquement, c’est modifier le rendu sonore de la pièce ( notamment le temps de réverbération, réduire les résonances, améliorer la réponse à certaines fréquences…) pour l’adapter au besoin, en ce qui nous concerne à un usage home-cinéma.

Or, le plus souvent, une installation home-cinéma requiert à la fois une bonne isolation acoustique pour garder de bonnes relations avec ses voisins ( ou avec les autre membres de la famille qui n’ont pas forcément envie d’entendre les explosions de Pearl Harbour à deux heures du matin ) ET un traitement de correction acoustique. Trop souvent négligé, un bon traitement acoustique décuplera pourtant les performances de votre système audio, vous procurera une écoute bien plus agréable et détaillée avec des basses puissantes et fermes, des dialogues clairs et bien intelligibles, et des effets surrounds enveloppants qui vous immergeront au cœur de l’action.

A ce stade, il est nécessaire de faire quelques rappels d’acoustique et d’écrire quelques formules…mais rassurez vous, nous nous bornerons au minimum vital. Nous reviendrons ensuite très vite sur la nature des matériaux à utiliser et sur leur mise en œuvre.

I. Les bases de l’acoustique d’une salle home-cinéma

L’acoustique des salles de home-cinéma est celle dites des « petites pièces » ( dimensions caractéristiques de l’ordre du mètre), un sujet qui a fait couler beaucoup d'encres ces dernières années notamment pour les écoutes en hi-fi.

Aux basses fréquences, une telle pièce a un comportement acoustique dominé par de discrètes résonances. Lorsque la fréquence augmente, le nombre de ces résonances augmente, celle ci se rapprochent et finissent par se confondre tout en diminuant d’intensité : elles forment alors la ce qu'on appelle la réverbération.

Figure 1: Les différents comportements acoustiques d'une salle de home-cinéma ( (c) www.son-video.com)

1. Résonances et modes propres d’une salle

La fréquence de ces résonances peut se calculer facilement avec la formule :

où c est la vitesse du son dans l’air ( 334 m/s) et L est une dimension caractéristique du local. La valeur calculée avec la formule ci-dessus est appelée "fréquence fondamentale". Par exemple, la fréquence de résonance fondamentale d’une pièce de 6 mètres de long est d'environ 28 Hz. Elle donne lieu à une infinité d’harmoniques à des fréquences multiples soit 2fR, 3fR, etc…tout en diminuant d’intensité.

Dans une pièce rectangulaire, la formule se complique un peu et devient :

où L, H et P sont les longueur, hauteur et profondeur de la pièce, et a , b, et c sont des nombres entiers prenant toutes les valeurs de zéro à quelques unités . Cette formule permet ainsi de calculer toutes les fréquences de résonances de la pièce jusqu’à environ 200 à 500 Hz  (fréquence de Schröeder, voir plus bas) notamment les modes axiaux (intensité maximale) , transverses (intensité moitié) et obliques (intensité 1/3) correspondant à toutes les réflexions possibles sur toutes les surfaces de la pièce.

De nombreux petits programmes (feuilles de calcul Excel notamment) ont été écrits pour calculer les fréquences de résonance d’une salle d'écoute (liens en fin d’article). Ces programmes ont leurs limites, car, dans la pratique, une pièce réelle a des portes, fenêtres, meubles et ouvertures, mais ils donnent néanmoins de précieuses indications sur le comportement acoustique de votre local aux basses fréquences.

Par exemple, une pièce de 4 mètres de large, 6 mètres de long et 2m50 de hauteur sous plafond aura les fréquences de résonance suivantes :

Fréquence en Hz H L P Intensité
28,33 0 0 1 1,00
42,50 0 1 0 1,00
51,08 0 1 1 0,50
56,67 0 0 2 0,50
68,00 1 0 0 1,00
70,83 0 1 2 0,33
73,67 1 0 1 0,50
80,19 1 1 0 0,50
85,00 0 2 0 0,50
85,00 0 0 3 0,33
85,05 1 1 1 0,33
88,52 1 0 2 0,33
89,60 0 2 1 0,33
95,03 0 1 3 0,25
98,19 1 1 2 0,25
102,16 0 2 2 0,25

Les résonances sont donc inévitables. L'idéal est qu'elles soient régulièrement réparties et pas "concentrées" sur un domaine étroit du spectre audible. Vous remarquerez d'ailleurs que notre pièce de "test" à plusieurs résonances marquées entre 85 et 90 Hz, une zone très audible et qui correspond, en plus, à la fréquence de coupure classique du caisson de graves.

2. Temps de réverbération RT60

Le temps de réverbération RT60 caractérise véritablement l’acoustique d’une salle. Il se définit comme la durée que met un son pour diminuer de 60 dB ( soit un millionième de son intensité initiale). Le temps de réverbération est déterminant pour " l'ambiance acoustique" d'une pièce. L'idéal pour une salle home-cinema se situe aux environs de 500 à 600 millisecondes à 1 kHz. Attention, au dessous, la pièce deviendra trop matte, trop feutrée. Et idéalement, il faudrait que cette valeur soit la même à toutes les fréquences.

Le RT60 peut se mesurer, mais il peut aussi se calculer avec la formule de Sabine :

où V est le volume de la pièce, et A est l’aire d’absorption équivalente, définie par la somme de chaque surface multipliée par un coefficient appelé  coefficient de Sabine, et qui est propre à chaque matériau. Dans le cas ( plus réaliste) où il y aurait des matériaux de natures différentes dans la salle, l’aire d’absorption équivalente A s’exprime comme suit :

a1, a2, etc… étant les coefficients de Sabine de chaque matériau de surface S1, S2 etc…

3. Fréquence de Schröeder

La fréquence qui sépare le comportement « résonant » et le comportement « réverbérant » de la pièce est appelée « fréquence de Schröeder », et s’évalue avec la formule suivante :

où c est la vitesse du son dans l’air et L est la plus petite dimension caractéristique du local.

La fréquence de Schröeder peut aussi s’exprimer en fonction du temps de réverbération RT60 :

V étant le volume de la pièce, les deux formules donnant à peu près les même résultats.

En gros, une salle de home-cinéma de dimensions standard aura une fréquence de Schröeder de l’ordre de 100 à 300 Hz et présentera donc tout un ensemble de résonances dans le grave, plus ou moins gênantes, surtout si elles excitent à leur tour les cloisons, meubles et divers objets dans la pièce, donnant aux graves un son de "tonneau" caractéristique. Par contre, une très grande salle de spectacle (ou de cinéma) aura une fréquence de Schröeder beaucoup plus basse et aura donc un comportement acoustique essentiellement réverbérant, avec peu de résonances.

 

II. De la théorie à la pratique !

Qu’est que tout cela signifie ? Que plus la salle est grande, meilleur sera le rendu dans les basses fréquences, et inversement, plus la salle est petite, plus des résonances risquent de se produirent et de venir perturber le rendu acoustique, surtout si elles sont rapprochées (moins de 3 Hz) et dans un domaine de fréquence critique (entre 50 et 120 Hz).

Nous avons jeté les bases de l’acoustique d’une salle home-cinéma. En espérant ne pas vous avoir trop abasourdi avec formules et chiffres, que faut-il retenir… en pratique ?

Nous allons mettre en application ce que nous avons vu précédemment et apprendre à évaluer les fréquences de résonances de votre pièce home-cinéma en calculant les " room modes ", ainsi que le temps de réverbération idéal grâce à la méthode de Sabine…

Rappellons que, tout d’abord, qu’au dessous de 200 / 400 Hz, le comportement acoustique d’une salle home-cinéma est dominé par des résonances structurelles (ondes stationnaires).Pour éviter ces résonances, il est possible d’agir dès la conception de la pièce. En effet, vous aurez noté que les valeurs de ces fréquences sont directement liées aux dimensions géométriques du local. Elles sont donc inévitables, mais ces résonances ne sont réellement gênantes que si elles sont très rapprochées ( < à 3 Hz). On peut donc optimiser les dimensions du local pour réduire autant que possible les effets de ces résonances, notamment en les répartissant de manière homogène entre 20 Hz et 200 Hz.: c’est d’ailleurs l’un des buts des petits programmes Excel dont nous avons donné les coordonnées en fin d’article : bref, à vous de jouer !

Si ces résonances s’avèrent vraiment gênantes, avec une impression de son de « tonneau » - les Américains disent « boomy » ! – avec des basses lourdes, envahissantes et peu précises, il faut essayer de les traiter. On pourrait être tenté de les réduire en répartissant dans la pièce beaucoup des matériaux absorbants. Hélas, compte tenu de leur fréquence caractéristique, il faudrait en accumuler une épaisseur considérable (à 200 Hz, la longueur d’onde est de 1,7 m !). Donc, contrairement à un idée très répandue, les matériaux absorbants sont assez inefficaces vis-à-vis des résonances structurelles de basses / très basses fréquences. Une meilleure solution est d’utiliser des « bass traps »   ou « résonateurs de Helmholtz », ou encore des « diaphragmes acoustiques » , qui sont respectivement - et schématiquement - des caissons ou enceintes passives accordés sur le ou les fréquences de résonances gênantes. Ces « accessoires » sont vraiment très efficaces, mais un peu complexes à mettre en œuvre. Nous leur préfèreront l’usage d’un égaliseur, de préférence de type paramétrique, qui, en agissant directement à la source sur le ou les fréquences incriminées, en réduira les effets néfastes. Grâce encore aux petits programmes de calcul de « room modes », vous pourrez avoir une idée assez précise des différents endroits du spectre qui posent problème. Mais, pour les puristes, le réglage de cet égaliseur ne pourra se faire précisément qu’avec un outil appelé « analyseur de spectre », qui pourra déterminer directement et avec acuité les fréquences qui posent problème.

1. RT 60 et coefficients de Sabine

Au delà de 200 à 400 Hz jusqu’au limite de la perception humaine (20 kHz), c’est le règne de la correction acoustique. C’est notamment dans ce domaine que vous allez pouvoir traiter les voix, sur lesquelles la correction acoustique fait des merveilles, essentiel à une bonne compréhension et intelligibilité des dialogues au sein d’un film. Ou encore les effets surrounds, qui lorsqu’ils sont amples et diffus vous plongent bien mieux encore au cœur de l’action.

Que faut-il essayer d’atteindre ? Nous l’avons vu : surtout un bon RT60 ( ou « temps de réverbération ») qui devrait idéalement se situer aux environs de 500 à 600 ms pour toutes les fréquences dans une pièce d’usage home-cinéma. Or, généralement, la plupart des pièces brutes sont trop « claires », trop réverbérantes.

Figure 2: RT60 d’une pièce très réverbérante

Figure 2 : RT60 d’une pièce peu réverbérante

Comment savoir simplement si votre RT60 est bon ? Il existe un test très simple : mettez vous au milieu de la pièce et claquez dans vos mains. Vous entendez un écho ? Votre RT 60 est trop élevé. Bien sur, là encore, il existe des outils professionnels capables de mesurer avec précision le temps de réverbération. Mais vous pouvez aussi l’évaluer assez précisément en utilisation la « méthode de Sabine »  ( voir article précédent). Jusqu’à une époque récente, bon nombre de salles de concert et de spectacles étaient conçues avec cette méthode. A titre d’exemple, nous avons rassemblé dans un tableau quelques coefficients de Sabine de matériaux usuels et de panneaux de traitement acoustique simples, pour diverses fréquences caractéristiques. Il en existe beaucoup d’autres dans la littérature ( voir liens en fin d’articles). Pour mémoire, plus le coefficient de Sabine est proche de 1, plus le matériau est absorbant, respectivement plus il est proche de zéro, plus le matériau est réfléchissante. Donc, en jouant à la fois sur la nature et sur la surface respective de chaque matériau, il est donc possible de modifier le temps de réverbération , avec à la clé un rendu sonore qui sublimera les performances de votre matériel.

Evitez cependant un écueil trop fréquent : ne descendez pas trop votre temps de réverbération : la pièce deviendrai alors trop mate, désagréable. Et le son y sera terne, sans vie. Réussir l’acoustique d’une salle, c’est trouver un bon équilibre entre surfaces absorbantes et surfaces réfléchissantes.

Coefficients de Sabine

Unité

125 Hz

250 Hz

500 Hz

1000 Hz

2000 Hz

5000Hz

           MATERIAUX

Béton brut m2 0,010 0,010 0,015 0,020 0,050 0,070
Bois m2 0,090 0,110 0,100 0,110 0,080 0,080
Carrelage m2 0,010 0,015 0,020 0,025 0,030 0,040
Crépi grossier m2 0,010 0,030 0,040 0,050 0,080 0,170
Dalles plastiques collées m2 0,020 0,020 0,040 0,030 0,020 0,020
Enduit de ciment lisse m2 0,010 0,010 0,020 0,020 0,020 0,030
Etagères m2 0,270 0,330 0,300 0,250 0,280 0,400
Fenêtre + voilage m2 0,050 0,080 0,100 0,180 0,300 0,450
Moquette épaisse m2 0,120 0,200 0,250 0,450 0,400 0,350
Moquette rase m2 0,100 0,120 0,150 0,300 0,350 0,320
Parquet collé m2 0,030 0,040 0,080 0,120 0,120 0,170
Parquet sur amortissant m2 0,200 0,150 0,120 0,080 0,100 0,150
Plâtre peint m2 0,010 0,010 0,020 0,030 0,040 0,050
Porte plane en bois m2 0,120 0,220 0,170 0,090 0,100 0,100
Rideaux lourds (velours) m2 0,100 0,340 0,400 0,520 0,500 0,550

      PANNEAUX ACOUSTIQUES

Contreplaqué 5 mm a 20 mm du mur m2 0,070 0,120 0,280 0,110 0,080 0,080
Contreplaqué 5 mm a 50 mm du mur m2 0,470 0,340 0,300 0,110 0,080 0,080
Fibres de bois compressées 230 Kg/m2 20 mm m2 0,150 0,440 0,450 0,440 0,530 0,590
Fibres de bois compressées peintes m2 0,150 0,430 0,440 0,400 0,420 0,400
Isorel dur a 50 mm du mur m2 0,320 0,150 0,090 0,090 0,090 0,090
Isorel mou 12 mm m2 0,060 0,110 0,330 0,400 0,400 0,430
Laine de verre 50 mm + tissus m2 0,390 0,450 0,560 0,590 0,610 0,550
Laine minérale 100Kg/m3 50 mm m2 0,270 0,620 0,820 0,930 0,810 0,760
Panneau de laine minérale 4 cm aggloméré m2 0,300 0,700 0,880 0,850 0,650 0,600
Plâtre 12 mm perforation 6 mm et laine minérale 18 mm m2 0,100 0,190 0,420 0,740 0,570 0,340
Tôle 0,2 mm perforation 15% et laine minérale 30 mm m2 0,260 0,330 0,560 0,790 0,650 0,450

 

2. Le meilleur et le pire... par l'exemple !

Mettons maintenant en œuvre de ces différents matériaux acoustiques.

Reprenons l’exemple de notre salle home-cinéma type . Ses dimensions sont : 6 mètres de long, 4 mètres de large et 2m50 de hauteur sous plafond. Des dimensions assez caractéristiques d’une salle de séjour, ou d’une pièce dédiée dans un sous-sol.

Nous allons calculer, avec la formule de Sabine RT = 0.16 x V / Sa (cf. ci dessus), le temps de réverbération RT de cette pièce, dans trois cas typiques. Pour simplifier, nous allons supposer qu’il n’y a aucun autre objet , ni porte, ni fenêtre ou ouverture. De même, nous n’allons considérer que 5 surfaces élémentaires :  le sol, le plafond, les deux murs latéraux, le mur avant ( celui qui est derrière les enceintes principales) et le mur arrière ( celui qui lui fait face). Les résultats que nous allons obtenir seront donc imprécis ( une pièce réelle est bien plus complexe ) mais ils donnent les bons ordres de grandeurs.

Rappel : le temps de réverbération idéal d’une pièce à usage home-cinéma doit être de 0,4 à 0,5 sec pour toutes les fréquences.

Cas n° 1 : murs, plafond et sol en béton brut : RT = 4,9 s (1000 Hz)

Zone de Texte: Béton Brut, RT =  4,9 s
 

Il s’agit du cas classique de la pièce brute dans un sous-sol. Le coefficient de Sabine ( nous dirons pour simplifier « le sabine ») du béton brut est de 0,02 seulement à 1000 Hz : le béton est, en effet, un matériau très réfléchissant sur le plan acoustique.  Multiplions ce coefficient par la surface du plafond ( 24 m2), du sol ( 24 m2 également) , des deux murs latéraux  (30 m2) et des deux murs avant et arrières ( 2 x 10 m2) : 0,02 x 2x 24  + 0,02 x 30 + 0,02 x 2x 10 =  1,96. Nous obtenons ainsi  «le sabine » de notre pièce. Multiplions le volume (soit 60 m3) par 0,16 et divisons le résultat par 1,96 et nous obtenons le temps de réverbération  à 1000 Hz , soit : 4,90 s. 

Conclusion : si vous utilisez cette pièce telle quelle pour y installer votre système home-cinéma sans y apporter de correction acoustique, le résultat sera proprement catastrophique ! En effet, avec un temps de réverbération plus de dix fois supérieur à la valeur idéale (qui, rappelons-le doit être de 500 ms environ à 1000 Hz pour une pièce à usage home-cinéma ), ce local très réverbérant sera totalement impropre à une écoute de qualité : les échos seront prépondérants, le son sera fouillis, peu précis, les voix seront lointaines, indistinctes, difficilement compréhensibles…

Cas n° 2 : murs en papier peint, plafond en plâtre peint, sol en carrelage : RT = 1,7 s ( 1000 Hz) .

Zone de Texte: Papier peint
 + carrelage 

RT =  1,7 s



K
 

Il s’agit d’une typique salle de séjour domestique. Le papier peint et le plâtre peint ont des sabines plus élevés, proches de 0,1 à 1000 Hz, mais le carrelage reste très réverbérant (0,02). Cependant, le temps de réverbération chute quasiment d’un facteur 4. C’est évidemment beaucoup mieux que la pièce « brute de béton », mais cette salle est encore trop résonante pour un usage idéal en home-cinéma : si l’on claque dans ses mains, on entendra encore distinctement un écho.  Si plusieurs personnes parlent en même temps, on aura vite une impression de cacophonie, la pièce semblera très bruyante. En usage home-cinéma,  le son des enceintes avant est encore imprécis, la centrale semble lointaine…bref : il faut encore absorber !

Cas n° 3 : mur avant recouvert de 50mm de laine de roche forte densité (100 kg/ m3), sol recouvert de moquette épaisse, murs latéraux et arrière en papier peint, plafond en plâtre peint. RT = 0.4 s ( 1000 Hz)

 

Zone de Texte: Traitement 
absorbant 
avant 
+ moquette épaisse 

RT =  0,4 s


J

Avec un sabine de 0,45 (à 1000 Hz) pour la moquette épaisse, et surtout de 0,93 toujours à 1000 Hz pour la laine de roche forte densité, nous disposons de matériaux acoustiquement très absorbants. Lorsqu’ils sont mis en œuvre dans notre pièce de test, le temps de réverbération chute de manière spectaculaire, et cela en traitant simplement le mur avant et le sol. La pièce est devenue calme, tranquille et feutrée ( trop, presque ! ) : nous sommes descendus une peu au-dessous de la valeur idéale de 0,5 s) . Lorsqu’on claque sans ses mains, il ne se produit plus aucun écho. Et lorsqu’une personne parle, même à l’autre bout de la pièce, on comprend distinctement ses propos, sans qu’elle n’ait besoin de hausser la voix. L’image sonore des enceintes avant est claire, distincte, précise. On n’entend que le son direct des enceintes, les dialogues sont intelligibles, détaillés...bref : voilà une acoustique idéale pour une salle home-cinéma !

3. Le concept « Live End, Dead End » ou le secret d’une bonne acoustique home-cinéma.

Conclusion : il faut d'abord faire un bon traitement absorbant pour atteindre ce fameux temps de réverbération idéal. Rappelez vous que le RT60 doit idéalement être le même pour toutes les fréquences.  Les matériaux à utiliser sont légion et bon marché : feutre, mousse, thibaude, molleton, moquette épaisse, laine de roche… Il est surtout important de connaître leurs « sabines » respectifs (voir liens en fin d’article) pour affiner et optimiser votre RT60…

Figure 3 : traitement absorbant avant par de la laine de roche ( (c) Sacha Geoepp)

Figure 4 : détail du mur absorbant ( (c) Sacha Goepp )

Mais surtout ne recouvrez pas toutes les surfaces votre pièce avec des matériaux absorbants !  Vous obtiendrez une pièce « morte », au son étouffé, sans dynamique, avec une désagréablement sensation de « confinement » : il faut alterner surfaces absorbantes et surfaces réfléchissantes. Vous pouvez aussi opter pour le fameux concept  « LEDE » ou  « Live End / Dead End » : tout le mur avant,  le premier tiers des murs latéraux, du sol et du plafond doivent être absorbants, pour piéger les réflexions primaires et n’avoir que le son direct des enceintes : c’est le « Dead End » . Et toutes les autres surfaces doivent être réfléchissantes , voire même mieux diffusantes et diffractantes : surfaces lisses, matériaux aux faibles sabines, étagères de bois, cadres en verre, ou panneaux de Schröder,  pour pouvoir « casser » le son dans toutes les directions et obtenir un champ surround ample, diffus et naturel : c’est le « Live End ».

Eliminer les interférences acoustiques en absorbant les réflexions primaires ( (c) B. Schmerber )

Retenez donc cet adage : une bonne acoustique home-cinéma, c’est surtout un bon équilibre entre surfaces absorbantes et surfaces réfléchissantes.

 

III. L'isolation acoustique et phonique

Après avoir vu en détail le traitement et la correction acoustique de votre salle home cinéma, nous abordons maintenant le délicat problème de l’isolation acoustique...

Les films modernes en DVD, codés en multicanaux en Dolby Digital ou en DTS, ont des bandes son riches en graves et en effets. Ces films requièrent pour plus de réalisme...et aussi pour plus de plaisir, .des écoutes à niveaux élevés. Or, comment faire pour ne pas voir débarquer votre voisin à 2 heures du matin, simplement parce qu’il n’apprécie pas les explosions lors de l’attaque des japonais dans  « Pearl Harbor » ? Comment faire pour ne pas réveiller toute la maisonnée, lorsqu’il vous prend l’envie de visionner à fort volume dans votre salle dédiée, la spectaculaire bataille de Carthage dans « Gladiator »? Il faut « isoler » votre pièce , c’est à dire mettre en œuvre des matériaux sur les murs, le sol et le plafond pour réduire le niveau sonore transmis aux pièces adjacentes ...

1. L’indice d’affaiblissement acoustique d’une paroi « R »

Ce chiffre caractérise l’affaiblissement acoustique d’une paroi et s’exprime en dB(A). Plus « R » est grand, plus l’isolation phonique du local sera élevé. On considère qu’une pièce est  véritablement « isolée phoniquement » si l’indice d’affaiblissement R des murs la séparant des pièces voisines atteint, au minimum, 45 à 50 dB(A) : ainsi,  si le niveau sonore moyen de votre système audio, dans la pièce  flirte avec les 80-90 dB - ce qui correspond à un niveau d’écoute élevé - le niveau sonore perçu dans la pièce voisine ne sera de 30 à 40 dB, soit celui d’un conversation normale.

2. Ne confondez pas traitement acoustique et isolation acoustique !

Pour réduire les réflexions primaires, le traitement acoustique a pour fonction de diminuer la part d’énergie réfléchie dans la pièce, par l’utilisation de matériaux fibreux du genre laine minérale ( voir articles précédents) . En aucun cas, le traitement acoustique ne permet de réduire l’énergie transmise (voir figures 1 et 2). Une correction acoustique ne constitue donc pas une solution efficace pour isoler phoniquement une pièce vis-à-vis des locaux adjacents.

       

Figures 1 et 2 : 1 énergie sonore incidente, 2  énergie transmise, 3 énergie réfléchie, 4a et 4 b énergie absorbée dans le matériau acoustique

Pour l'isolation phonique, il existe deux possibilités :

-         augmenter la masse des parois ( loi de masse)
-         doubler les parois en y incorporant de la laine minérale ( système masse-ressort-masse)

Examinons successivement les deux solutions :

3. Les parois simples : la loi de masse

Expérimentalement, on constate que le R d’une paroi augmente avec sa masse au mètre carré, à condition que cette paroi soit homogène et étanche à l’air. Nous touchons d’ailleurs là à un point-clé de l’isolation phonique : toutes les ouvertures, portes, fenêtres mais aussi  bouches d’aérations ou de ventilation sont des voies de passage potentielles pour les « fuites sonores »  Ces ouvertures risquent, si elles ne sont pas traitées, de fortement dégrader l’isolation phonique même soignée de votre pièce. Il existe pour elles des solutions spécifiques : nous y reviendrons dans un prochain article.

Figure 5 : loi de masse et doublage

Bref : plus une paroi est pesante, plus elle isole des bruits aériens. Le bon sens ne vous aurait pas renseigné d’avantage, mais de combien ? Il est tout de même bon de fixer quelques lois et ordres de grandeurs importants, et celui ci est essentiel :

Une paroi de 100 kg / m2 apporte une isolation de 40 dB à 500 Hz. Si on double cette masse, on augmente ce chiffre de 4 dB.

Prenons un exemple : le béton plein à une masse d’environ 2 tonnes au mètre cube. Un mur de 20 cm de béton plein a donc une masse surfacique de 0,20 x 2000 = 400 kg / m2. Par conséquent, un tel mur apportera un isolement phonique de R = 48 dB.

Deuxième « loi » importante : la fréquence. Lorsque la fréquence du son double, le R de la paroi augmente de 4 dB. Par exemple, si un mur à un « R » de 40 dB à 500 Hz, il ne sera plus que de 36 dB à 250 Hz, 32 dB à 125 Hz mais de 44 dB à 1000 Hz et de 48 dB à 2000 Hz . Il donc bien plus facile d’obtenir un bon isolement pour les fréquences aigues que pour les fréquences graves... c’est, hélas pour vos voisins, assez facile à constater expérimentalement !

4. Les parois doubles « masse-ressort-masse »

Il ressort du paragraphe précédent que si vous construisez, en partant de zéro, votre salle de cinéma, vous avez intérêt à la réaliser les murs en béton ou en tout autre matériau de masse surfacique élevée ( brique pleine, pierre, ...) et de forte épaisseur. Pas forcement facile à faire en pratique ! Par ailleurs, le plus souvent, vous construirez votre salle home- cinéma dans une pièce  ou un local existant, où il est hors de question d’abattre les murs pour en construire de nouveau plus massifs !

C’est pour cela qu’on utilise le plus souvent en isolation phonique des parois doubles, constituées de deux éléments ( plaque de plâtre « BA13 » le plus souvent) séparés par une lame d’air remplie ou non d’un matériau absorbant ( laine minérale ) : c’est le système « masse-ressort-masse »  (  BA13 – air ou laine minérale – BA13).  Une telle paroi a , sur le plan phonique, des propriétés isolantes très supérieures à celles d’une paroi simple de même masse surfacique : une cloison double constituée de 2 x 2 plaques de plâtre BA13 sur ossature métallique ( système PlacoStyl) , et remplie de laine de roche de 50 mm à le même « R » qu’un mur de béton de 20 cm d’épaisseur !

Le tableau suivant résume les propriétés d’isolation acoustique de différentes cloisons « types » :

Type de cloison R obtenu
1 Carreaux de plâtre ou 2 plaques de BA13 avec réseau cartonné 30 dB
2 2 plaques de plâtre BA13  sur ossature métallique 35 dB
3 2 plaques de BA13 sur ossature métallique + 50 mm de laine de roche OU 2 x 2 plaques de BA13 sur ossature métallique 40 dB
4 2 x 2 plaques de BA13 sur ossature métallique + 50 mm de laine de roche 45 dB

En résumé, pour  réaliser une isolation acoustique efficace, il est nécessaire de mettre en oeuvre des cloisons isolantes doubles, de préférence de type 3 ou de type 4. Ces cloisons devront mises en place devant les murs existants, si possible en réservant un vide d’air de quelques centimètres ce qui renforcera encore l’isolation phonique (l’air jouant alors le rôle de ressort), et qui sera bien pratique pour y faire passer les câbles ! On retrouve ainsi le fameux principe de la « boite dans la boite ».

Le coût des matériaux ( plaques de plâtre, laine minérale, rails métalliques) est modique et la pose d’une telle cloison ( par vissage + enduit) est assez simple et à la portée d’un bricoleur « moyen ». L’enduisage devra cependant être réalisé de façon soignée pour éviter toute « fuite » acoustique. Des « silents-blocs » en caoutchouc seront utiles entre le mur et la cloison pour les vibrations . Enfin, pour accroître  l’effet isolant de la cloison, il est possible d’augmenter l’épaisseur de laine minérale. N’oubliez pas que vous perdrez 10 à 15 cm tout autour de la pièce !

5. Une bonne alternative : les isolants minces spécifiques

Figure 6 : Isolants acoustiques minces ( (c) document Sempatap )

Pour augmenter la masse d’une paroi, il est aussi possible de rapporter sur les murs existants des matériaux isolants, présentées en plaques ou en rouleau, le plus souvent à coller. De nombreux fabricants ( Sempatap, Plastiform, coordonnées en fin d'article ) proposent des isolants phoniques minces, dont l’épaisseur est de l’ordre du centimètre, le plus souvent constitués de mousse de polyuréthane , de PVC,  ou de résines chargées au bitume ou au plomb. Ces matériaux isolants peuvent rendre de grands services, surtout  en appartement. Leur efficacité est toutefois plus relative ( au mieux 10 dB), et leur coût est assez élevé.

Bastien Cluzet.


Liens :

Le site de Bertrand Schmerber sur l'acoustique des salles hi-fi et home-cinéma :

http://perso.wanadoo.fr/bertrand.schmerber/index.htm

Des liens pour télécharger des programmes Excel pour calculer vos "Room Modes" :

http://www.linkwitzlab.com/modes1.xls

http://www.guidetohometheater.com/shownews.cgi?388

http://s2n.org/download.html

Comment estimer votre temps de réverbération :

http://www.trinitysoundcompany.com/rt60.html

L'excellent et incontournable site de Sacha Goepp : http://webcd.fr/home_cinema

Méthode et coefficients de Sabine:

http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbase/acoustic/revmod.html

http://www.trinitysoundcompany.com/rt60.html

http://www.kettering.edu/~drussell/Demos/RT60/RT60.html

Le site marchand  Son-Vidéo.com recèle d’informations très bien fournies et détaillées, notamment sur les sujets de l’isolation ou du traitement acoustique : http://www.son-video.com/UneConseil.html

Les fabricants de matériaux isolants minces ou spécifiques :

http://www.waysandsounds.be/materiau.htm

http://www.plastiforms.com/defaultpro.htm

http://www.sempatap.com/

 

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