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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)
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) .
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)
 |
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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