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Les bases acoustiques (Notions)

L’acoustique destinée à la sonorisation

1. Notion d’acoustique :

LEXIQUE :

  • Le son : un son est une variation de pression autour de la pression atmosphérique exprimée en Pascal (Pa). L’oreille humaine est sensible à une variation de pression de 20µPa à 200Pa. Le son se propage à la vitesse de  340 m/s à 20°C dans l’air. L’oreille parfaite perçoit les sons de 20 Hz à 20000 Hz.

 

  • Le dB : unité logarithmique exprimant un niveau de pression (0 dB = 20µPa, 94 dB = 1Pa, 114 dB = 10Pa)
Image échelle du bruit

Le niveau de pression acoustique en dB décroit de 6 dB en champ libre lorsque l’on double la distance :

Image perte 6dB

Le champ libre est un espace dépourvu de réflexion. Dans ce cas précis l’onde acoustique perd 6 dB par doublement de la distance.
A l’inverse du champ libre, le champ réverbéré est un espace de propagation acoustique  où l’onde acoustique rencontre des obstacles donnant des réflexions (un appartement vide se comporte comme une chambre réverbérante). Dans ce cas la perte de 6 dB par doublement de la distance ne s’applique plus.

Le niveau de pression d’un haut parleur augmente de 3 dB lorsque l’on double la puissance.
Un haut parleur fait 90 dB 1W / 1m, si on le câble en 2W il fera alors 93 dB à 1m si il est câblé en 8W il fera alors 99 dB à 1m.
 

Image Courbe de pondération A
  • Le dBA : Le dBA est une unité comme le dB pondéré en fonction de la perception auditive de l’être humain. En effet l’oreille humaine se comporte comme un filtre qui favorise les fréquences de la parole. Ci-contre la courbe de pondération A.
  • Bruit de fond : le bruit de fond correspond au niveau de pression que l’on constate sans diffusion de message ou de musique dans une utilisation normale. Par exemple le bruit de fond dans un restaurant est d’environ de 50 dBA

 

  • Temps de réverbération : temps qu’une impulsion met à perdre X dB de niveau de pression, ou X correspond à 60 dB pour le TR60 ou 30 dB pour le TR30. Il est dû à la géométrie du lieu et aux matériaux employés.

 

  • Réflexions : La réflexion est un phénomène qui est du à la rencontre de l’onde sonore contre un obstacle. Il y a deux types de réflexion : les réflexions précoces (importantes pour l’intelligibilité) et les réflexions tardives (nuisibles pour l’intelligibilité).
Image Réflexion
  • Absorption : Capacité d’un matériau à dissiper l’énergie d’une onde sonore et donc à réduire le niveau de l’onde réfléchie. Tous les matériaux ont une capacité à réfléchir ou à absorber le son. Cette capacité est définie par le taux d’absorption qui est compris entre 0 et 1 où 0 est un matériau réverbérant et 1 un matériau entièrement absorbant. Ce taux est donné par les notices acoustiques.

 

  • Résonance : mise en vibration d’un corps, d’une paroi, d’un objet, d’un lieu à une fréquence donnée. Cette fréquence est propre à chaque objet. Exemple le verre cassé par la cantatrice.

 

  • Intelligibilité : pourcentage de compréhension d’un message. Ce pourcentage dépend du rapport entre l’onde directe et l’onde réfléchie  et du temps de réverbération. Elle est exprimée en RASTI en STI ou en CIS. Plus le pourcentage est élevé meilleure est l’intelligibilité.  

 

  • Effet de masque : Cet effet apparaît lorsque le niveau de pression du message ou de la musique diffusé est proche du niveau de bruit de fond. Pour une bonne compréhension  d’un message vocal on admet une différence de 15 à 20 dB entre ces deux niveaux.

 

  • Retard : On utilise le retard dans le cas d’une utilisation de plusieurs enceintes. Le temps de retard est déterminé en fonction de la distance entre les enceintes et la vitesse du son. Dans le cas ou l’on n’utilise pas de retard des phénomènes de déphasage peuvent apparaître.
Image Retard
  • Déphasage : Ce phénomène est identique à celui connu en électronique. Lorsque deux enceinte diffusant vers un même point ne sont pas câblé en phase, on constate en faisant l’addition des deux ondes émises une perte de niveau de pression acoustique.
Image Déphasage
  • Sensibilité d’un transducteur : niveau de pression acoustique (dB SPL (sound pressure level)) délivré par l’enceinte lorsqu’on lui applique une puissance de 1w (elle est normalement mesurée à 1m).

 

  • Directivité d’une enceinte ou d’un micro : angle horizontal et vertical, de diffusion du son à partir de l’axe de l’enceinte en fonction de la fréquence. Pour les microphones les directivités les plus employées sont cardioïde, hyper cardioïde ou omnidirectionnelle. Elles sont données par le diagramme polaire :
Image Directivitée

Pour les hauts parleurs plus on monte en fréquence plus la directivité est réduite. Les tweeters sont les plus directifs tandis qu’un caisson de basse est considéré comme omnidirectionnel

Indices STI 

    0% -  30%:   Mauvais
  30% -  45%:   Médiocre
  45% -  60%:   Satisfaisant
  60% -  75%:   Bon
  75% - 100%:  Excellent

Tableau de conversion STI – CIS (common inteligibility scale) :

Image tableau STI