Construire son home-cinéma de A à Z

[adrixn]

Parfait, merci
En fait c'est évident quand c'est bien expliqué !

[Fre.Mo]

Pour identifier les modes, les trier et quantifier leur nocivité, on a recours à trois critères : la fréquence du mode, sa valeur harmonique et les surfaces impactées.



où X, Y, Z sont des incréments qui définissent le nombre de demi-périodes dans l’axe correspondant. L, W et H sont la longueur, largeur et la hauteur de la pièce en mètres. Pour trouver la fréquence du premier mode axial longitudinal, remplacez X par la valeur 1 puis X et Y par 0.

Vous avez précédemment introduit les notions d’impédance des surfaces et de distances d’un point de vue acoustique ; dans le calcul des modes quelles distances utiliser ? Par exemple si mon faux plafond suspendu en dalles est à 2,40 m et que le plafond béton est à 2,80 m ou si ma pièce a d’un côté un mur en béton de 0,2 m et de l’autre une cloison en placo de 0,05 m ?

[Jean-Pierre Lafont]

Vous avez précédemment introduit les notions d’impédance des surfaces et de distances d’un point de vue acoustique ; dans le calcul des modes quelles distances utiliser ? Par exemple si mon faux plafond suspendu en dalles est à 2,40 m et que le plafond béton est à 2,80 m ou si ma pièce a d’un côté un mur en béton de 0,2 m et de l’autre une cloison en placo de 0,05 m ?

Il vous faut connaître l'impédance des parois. Vous pouvez les calculer mais là, vous vous attaquez à un gros morceau qui dépasse le cadre de cette discussion.
De nombreux ouvrages traitent cette question. Je peux vous en conseiller plusieurs:

En français, https://books.google.fr/books/about/Aco ... edir_esc=y aborde le sujet mais ne le traite pas vraiment.
On trouve beaucoup plus d'information dans la littérature étrangère, notamment pages 145 à 179 de l'excellent livre de Ver et Beranek:
https://books.google.fr/books/about/Noi ... edir_esc=y
ou le livre de Kleiner et Tichy dont j'ai reproduit quelques pages qui traitent directement le sujet:





Mais je le répète, calculer les impédance des parois est un sujet complexe qui n'a pas sa place dans ce forum généraliste normalement destiné aux amateurs.
Le plus simple pour vous est de mesurer les modes. Cela peut se faire sans équipement:

1- Calculez les 3 premiers modes axiaux avec les dimensions physiques de la pièce en utilisant la formule déjà fournie.
2- téléchargez une appli contenant un générateur sinus à fréquence réglable.
3- connectez le générateur à votre ampli et écoutez la première fréquence à un niveau sonore relativement élevé (sans vous casser les oreilles pour autant).
4- déplacez-vous vers milieu de la pièce. Vous allez trouver un endroit ou le son est brutalement plus faible. Faites varier légèrement la fréquence pour affiner l'atténuation. Notez la position exacte.
Répétez l'expérience avec le deuxième mode.
Pour le troisième (vertical) il faudra peut-être s'accroupir.

Interprétation des résultats.
Si les fréquences où l'atténuation est maximale coïncident avec les fréquences calculées, vos murs ont une impédance infinie (à ces fréquences).
Si la fréquence mesurée est plus basse, au moins un des deux murs a une impédance plus faible. Dans ce cas, mesurez l'écart de distance entre le point de mesure et chaque mur. Si ce point est plus proche d'un mur que l'autre, c'est le mur de ce côté qui présente une faiblesse.

Il est possible, pour ne pas dire probable que la fréquence mesurée coïncide avec la fréquence mesurée. Cela ne signifie pas que l'impédance des murs est infinie. Elle l'est seulement aux fréquences mesurées.
Vous pouvez aussi essayer d'autres fréquences mais restez sur les modes d'ordre impair (f3, f5) car aux modes d'ordre pair (f2, f4) le noeud au centre devient un ventre.

[AntoineB]

Bonjour Mr Lafont, et merci pour votre partage de connaissance, chose rare dans notre monde aujourd'hui.
Débutant prochainement la construction de ma salle dédiée, ce sujet tombe à point nommé ! Cela fera un parfait complément à la formation que je viens de terminer sur la correction acoustique du home studio dans laquelle justement vous intervenez pour aborder la correction dans le cadre du home cinéma.

J'ai donc hâte de lire la suite de vos interventions pour être le plus méthodique possible sur ce sujet.

[Jean-Pierre Lafont]

On ne calcule pas les modes jusqu’à 20 kHz.
La progression du nombre de modes est linéaire tandis que l’échelle des fréquences ainsi que la perception que nous en avons sont est logarithmiques. Il en résulte une densité rapidement croissante du nombre de modes par octave ou par fraction d’octave. Au-delà d’une certaine densité, les modes sont si proches les uns des autres que notre cerveau est incapable de les distinguer.

A cela s’ajoutent d’autres facteurs qui rendent l’étude de l’activité modale totalement inutile au-delà du registre grave :
- Les longueurs d’ondes devenant plus courtes, la géométrie du mobilier commence à dévier ou à diffuser les ondes.
- Les enceintes deviennent plus directives, elles arrosent moins de surfaces, ce qui réduit d’autant le nombre d’impacts et la quantité de réflexions.
- L’absorption naturelle des surfaces, augmente naturellement à mesure que la fréquence s’élève réduisant l’intensité des réflexions.

On peut diviser le spectre audible en quatre régions qui se distinguent les unes des autres par le type de propagation de l’énergie sonore.



- La zone A est dans le domaine des infra graves. La pièce est trop petite pour qu’un mode s’y développe. Il y a bien des réflexions, c’est inévitable mais il n’y a aucune résonance.
- Puis le premier mode apparaît dès que la longueur d’onde est égale à deux fois une dimension acoustique de la pièce. On entre dans la zone B, celle où le calcul des modes a un intérêt. Cette zone s’étend jusqu’à la fréquence de Schroeder.

Celle-ci est fonction du temps de décroissance moyen de l’énergie modale et du volume de la pièce.
Le temps de décroissance (Tm) peut être mesuré en excitant un subwoofer ou bien calculé. Le calcul de Tm suppose de connaître la distance (Lm) qui sépare les murs concernés par le mode et leur absorption moyenne à la fréquence du mode (a mod). Tm=(-0.04 Lm)/(Ln(1-a mod))

Connaissant Tm et le volume on trouve aisément la fréquence de Schroeder fs=√((c^3.Rt)/(4.V.Ln(10)))

- Au-delà du régime modal, les réflexions si nombreuses que le cerveau ne parvient plus à les distinguer. On entre dans une plage dominée par les interférences localisées, produites par la collision des ondes entre elles (C). Un autre problème épineux qu’il va falloir résoudre.
- A partir d'environ 4 fois Fc la propagation des ondes dans la zone D s’analyse comme la trajectoire de rayons lumineux d’où le nom de trajectoire spéculaire.

[Herve71]

Et une fois que le diagnostic est posé avec la mesure des modes, comment traiter la pièce ?
C'est grave docteur, je prends quoi comme médicament ?

Je pense que ça commence à être compliqué de trouver les bons dosages de compromis. Le budget n'est en général pas extensible et le local choisi limite certaines possibilités.

[ericb56]

Existe-t-il une relation entre la fréquence de Schroeder et le libre parcours moyen des ondes dans le local même si le calcul de ce libre parcours moyen ne fait pas intervenir l'absorption des parois? La zone C de dispersion diffusion apparaissant à des fréquences dont les longueurs d'onde sont inférieures au libre parcours moyen.

[Jean-Pierre Lafont]

Non, à ma connaissance, il n'existe pas de relation entre les résonances modales et le libre parcours moyen.
Le LPM est un concept théorique basé sur un champ sonore homogène et un coefficient de réflexion constant. Les modes sont un phénomène à part.

[ericb56]

Merci de m'aider à faire la part des choses dans les vastes territoires de l'acoustique.

[Jean-Pierre Lafont]

En poussant le bouchon un peu plus loin, on peut obtenir la réponse modale de la pièce vide.
Ce graphe ci-dessous est le résultat du calcul effectué avec un simple tableur (ici Excel). Il reprend les bases du tableau décrit précédemment, complétées par les corrections de phase liées aux angles d'incidence et quelques éléments de pondération physiologique.

La courbe que vous allez mesurer n’aura tout à fait cette apparence pour trois raisons :
1- Celle-ci ne contient que les modes. Elle exclut d’autres interférences produites par la collision des ondes.
2- Elle contient tous les modes de la pièce (jusqu'à 220 Hz). Pour exciter tous les modes il faut placer la source dans un coin de la pièce et le micro dans la diagonale 3D opposée. Les modes qui ne seront pas excités à l’endroit où vous allez mesurer n’apparaîtront pas.
3- Les nœuds de pression sont amortis pour se rapprocher de la perception réelle, (suivant la méthode préconisée par d’Antonio et Cox).



Les 10 points essentiels à retenir :
• Dès qu’un son est émis dans un volume clos ou semi clos, bordé par des surfaces rigides, des résonances apparaissent. C’est un phénomène naturel, inévitable.
• La coïncidence du rapport dimensionnel entre la longueur d’onde et une dimension de la pièce engendre systématiquement la formation de zones de pression minimales et maximales à des endroits fixes, d’où l’appellation « ondes stationnaires ».
• Les zones de pression minimale s’appellent des nœuds et les bosses s’appellent des ventres. A chaque ventre correspond une résonance.
• Le nombre et la position de ces zones de pression varie avec la fréquence du signal, l’impédance des surfaces, les dimensions de la pièce et sa géométrie.
• La résonance est le fruit du cumul des multiples réflexions synchrones qui se cumulent avec le signal source. Cela augmente considérablement de niveau de pression aux fréquences concernées.
• L’égalisation électronique ne peut pas résoudre le problème il nécessite une correction différente à chaque endroit dans la pièce.
• La densité modale augmente avec le carré de la fréquence. Plus les modes sont nombreux, plus ils sont serrés, moins le cerveau ne sait les distinguer.
• L’amplitude des résonances est toujours supérieure au niveau émis par le haut-parleur.
• Quand la dimension de la pièce est un multiple entier de la longueur d’onde, la pression est également maximale au milieu de la pièce.
• Quand la longueur d’onde est un multiple et demi de la longueur d’onde la pression est minimale au milieu de la pièce.

[ericb56]

L'observation du graphique montre que vous pondérez l'amplitude des résonances dues aux modes selon qu'ils sont axiaux, tangentiels ou obliques ce que je peux comprendre puisque les modes tangentiels et obliques rencontrent plus de parois et leur résonance est plus rapidement atténuée en cédant plus d'énergie aux parois mais vous semblez pondérer aussi les modes axiaux selon qu'ils se développent dans la longueur, la largeur ou la hauteur. Pouvez-vous expliquer pourquoi?

"Plus les modes sont nombreux, moins ils sont audibles".
Est-ce parce que l'on ne les distingue plus les uns des autres, étant de plus en plus dense avec l'augmentation de fréquence, ou bien parce que leur amplitude diminue? Ou les deux mon capitaine?

[ASP68]

2- Elle contient tous les modes de la pièce (jusqu'à 220 Hz). Pour exciter tous les modes il faut placer la source dans un coin de la pièce et le micro dans la diagonale 3D opposée. Les modes qui ne seront pas excités à l’endroit où vous allez mesurer n’apparaîtront pas.

Imaginons que je place un sub dans un coin et un micro dans le coin 3D opposé.
Mon sub ne fournira pas une courbe flat de 40Hz à 300Hz.
Peut-on néanmoins être certain d'analyser correctement tous les modes ?

Peut-on considérer cette mesure comme la première à faire (avec peut-être des mesures dans les 3 autres coins XYZ pour avoir une cartographie axiale des modes) ?

[Jean-Pierre Lafont]

L'observation du graphique montre que vous pondérez l'amplitude des résonances dues aux modes selon qu'ils sont axiaux, tangentiels ou obliques ce que je peux comprendre puisque les modes tangentiels et obliques rencontrent plus de parois et leur résonance est plus rapidement atténuée en cédant plus d'énergie aux parois mais vous semblez pondérer aussi les modes axiaux selon qu'ils se développent dans la longueur, la largeur ou la hauteur. Pouvez-vous expliquer pourquoi?

J’imagine que vous parlez de l’intensité de chaque mode. Je n'avais pas prévu d'aborder cet aspect qui à mon avis déborde du cadre de la discussion. Je réponds quand même. Ceux que ça n'intéresse pas me pardonneront.

L’intensité d’un mode dépend de plusieurs facteurs parmi lesquels :
- la fréquence, ou plus exactement la pulsation.
- Le nombre d'impacts. Le mode perd de l'énergie à chaque impact.
- La distance qui sépare chaque impact.
- La largeur du mode qui en chevauche un autre ou pas. Un mode axial peut être renforcé par un ou plusieurs modes tangentiel ou obliques à proximité.

Et d’autres facteurs qui ne sont pas pris en compte dans le graphe :
- L'angle d'incidence de la réflexion. La surface ne réagit pas de la même façon selon que l'incidence est normale à la paroi (0°) oblique ou rasante (90°). Pour simplifier, j’arrondis à 4 angles (0, 45, 60 et 90°).
- L'impédance de surface qui avec la distance détermine la vitesse de décroissance.
- L'absorption de l'air. En 3 secondes le son parcours 1 km, même dans une petite pièce.

Le chevauchement des modes conduit à des variations d’amplitude inattendues.
Exemple : Dans une pièce de 5,73 x 4,30 x 3,44 m le premier mode axial dans chaque axe est à 30, 40 et 50Hz. (J’ai choisi les dimensions exprès). On dira que les trois modes ont la même intensité. La somme des trois modes donne une courbe déjà pittoresque. Alors quand on ajoute les tangentiels et les obliques, il faut s’attendre à tout. L'échelle verticale est en Bels. Il faut multiplier par 10.



Ce que j’appelle "pondération" est l’introduction d’une variable psychoacoustique. Les annulations de phase qui produisent des creux impressionnants dans la courbe de réponse ne sont pas tous audibles. Cela dépend de la largeur et de la profondeur du nœud. La valeur de ces paramètres est fonction de la fréquence.

On peut très bien supprimer une fréquence gênante dans un programme musical (ronflette, buzz) sans altérer la perception du son. Il suffit que la largeur de la réjection soit inférieure à la bande critique. https://en.wikipedia.org/wiki/Critical_band

Il y a quelques années j’ai conçu et commercialisé un appareil spécifique à cet usage.

"Plus les modes sont nombreux, moins ils sont audibles".
Est-ce parce que l'on ne les distingue plus les uns des autres, étant de plus en plus dense avec l'augmentation de fréquence, ou bien parce que leur amplitude diminue? Ou les deux mon capitaine?

Les deux mon lieutenant.

[Jean-Pierre Lafont]

Imaginons que je place un sub dans un coin et un micro dans le coin 3D opposé.
Mon sub ne fournira pas une courbe flat de 40Hz à 300Hz.
Peut-on néanmoins être certain d'analyser correctement tous les modes ?

Oui, parce qu'on cherche les fréquences, pas nécessairement l'intensité.

Peut-on considérer cette mesure comme la première à faire (avec peut-être des mesures dans les 3 autres coins XYZ pour avoir une cartographie axiale des modes) ?

Non, elle n'est pas indispensable. Disons qu'au début d'une étude elle révèle à quoi on doit s'attendre.
Elle permet de savoir si la pièce est éligible ou s'il faut prévoir l'achat de 25 basstraps + un Waveforming + un escabeau pour atteindre le point où ça sonne pas trop mal.

[anthony17570]

L
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Il y a quelques années j’ai conçu et commercialisé un appareil spécifique à cet usage.



[q mon lieutenant.

Si vous vous souvenez de votre séjour au Ranch SkyWalker , le studio ciné principal était bien équipé à l'époque en une multitude de haut-parleurs TAD , grave compris ?
Et les studios de mixage, montage, en Mk Sound 2510P ? ( comme indiqué à la fin du générique de La Menace Fantôme , de L'attaque des Clones et de La revanche des Sith )
Je suis HS désolé .