Présentation
En anglaisRÉSUMÉ
L'acoustique des salles est une discipline qui exige la mise en oeuvre de multiples connaissances, de par le nombre de variables conditionnant une configuration donnée. Cet article traite de façon détaillée l'approche systématique. Après une première phase d'étude prévisionnelle portant sur les difficultés rencontrées (défauts majeurs, couplages) ainsi que sur le calcul des durées de réverbération et des niveaux sonores, la phase de mesures systématiques est introduite avant d'aborder le coeur du sujet : la modélisation. Une quatrième phase comprend la réalisation du projet et son contrôle sous forme de mesures, de confrontation aux modèles et de validation. Une dernière phase concerne l'opportunité de publier les résultats.
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Room acoustics is a discipline which requires the implementation of multiple areas of knowledge, by a number of condition variables on a given configuration. This article provides a detailed and systematic approach. After an advanced study on possible difficulties (major defects, coupling, etc.) as well as the calculation of the duration of reverberation and sound levels, the article moves on to the systematic measurement phase before returning to the core issue which is modeling. The fourth phase includes the accomplishments of the project making comparison between the prevision and the actual values and validation of the models. The final phase looks at the opportunities of publishing the results.
Auteur(s)
-
Jacques JOUHANEAU : Professeur, ancien titulaire de la chaire d'Acoustique du CNAM
INTRODUCTION
L'acoustique des salles est une discipline qui exige la mise en œuvre de nombreuses connaissances dans des domaines très diversifiés. Le nombre de variables qui conditionne une configuration donnée est considérable. Il importe donc de les hiérarchiser et de sélectionner les plus pertinentes pour une finalité donnée. Cette remarque est d'autant plus justifiée que les modèles mis en jeu sont nombreux et, la plupart du temps, incompatibles.
La difficulté majeure que l'on rencontre en abordant cette discipline tient au fait qu'aucun modèle physique ne peut décrire ou prédire le comportement d'une onde sonore dans un espace clos (cf. [C 3 360] § 1.11).
Cette carence ne peut être compensée que par la mise en jeu d'une myriade de formules, tantôt géométriques, tantôt ondulatoires, tantôt statistiques, tantôt psychophysiques, tantôt analogiques, tantôt empiriques...
Le « raccord » de ces formules est une opération dont seuls les spécialistes soupçonnent la complexité. Il en résulte que la seule façon d'être opérationnel dans l'adaptation d'une salle à une finalité donnée est de connaître toutes les lois relatives à l'acoustique architecturale et d'en maîtriser le choix et la mise en œuvre. C'est le rôle de la méthodologie de permettre l'acquisition et la mise en œuvre de cette maîtrise.
Dans cette perspective, trois méthodes seront proposées : l'approche systématique [BR 1 010], l'approche par modèles [BR 1 012] et l'approche linéarisée [BR 1 014].
L'approche systématique [BR 1 010] consiste à recenser, dans l'ordre chronologique, toutes les étapes nécessaires à la caractérisation d'une salle. C'est la démarche que doit savoir accomplir tout ingénieur acousticien chargé d'optimiser une salle pour une finalité donnée : écoute, isolation, insonorisation, confort, etc.
L'approche par modèles [BR 1 012] part du principe inverse du précédent dans la mesure où elle focalise l'étude sur les attributs majeurs de la salle. Dans l'approche systématique, tous les éléments constitutifs de la salle ont, a priori, la même valeur et vont se traduire par l'implication de nombreux modèles. Le travail de l'acousticien consiste alors à jouer sur les compromis de façon à déterminer ce que l'on pourrait, par commodité, appeler « le centre de gravité des modèles ». Dans l'approche par modèles, les choix hiérarchiques se font avant la modélisation, ce qui permet de réduire le nombre de modèles mis en œuvre.
L'approche linéarisée [BR 1 014] consiste à analyser la salle dans une seule perspective, c'est-à-dire pour une seule finalité. Cette finalité est cette fois choisie, non pas en fonction d'une demande effective, mais en fonction de la simplification potentielle du système de variables impliquées. Cela revient à se donner une priorité qui ne s'appuie pas nécessairement sur l'une des données du cahier des charges (celui-ci peut mettre en priorité des critères économiques alors que la linéarisation fera appel à une variable psychophysique sans pour autant compromettre le résultat final).
Cette approche est donc basée sur le principe de la priorité virtuelle, qui met en exergue une variable facile à manipuler. Elle est plus simple que la précédente dans la démarche mais exige tout autant, sinon plus, de connaissances que les précédentes.
Cet article se propose de développer quelques exemples de l'approche systématique.
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1. Méthodologie fondamentale
La méthodologie pourrait être définie comme l'art de trouver la meilleure méthode pour résoudre un problème donné mais il faut garder présent à l'esprit que, dans cette perspective, la notion de « meilleure » est contradictoire du fait qu'elle est tributaire de critères de priorité (meilleure en temps, en énergie, en coût, en retombées...).
Pour faciliter la lecture de cet article, il est opportun d'admettre l'équivalence entre méthodologie et optimisation des processus.
Les processus concernés sont de deux ordres :
-
les processus d'analyse ;
-
les processus de validation.
1.1 Processus d'analyse
Les processus d'analyse font état des principales façons de résoudre un problème donné, mais l'optimisation consiste à n'en développer qu'une seule : celle qui repose sur une modélisation adaptée ou mieux, sur une linéarisation.
Le choix d'une linéarisation se justifie par :
-
la simplicité de mise en œuvre ;
-
l'universalité (elle s'applique à tous les systèmes) ;
-
l'analogie avec le mode de fonctionnement des processus mentaux (le cerveau linéarise toutes les informations qu'il reçoit avant de les traiter).
Il est à noter que l'approche par modèles et l'approche linéarisée ne sont nullement antagonistes du fait que la seconde se déroule elle-même en trois phases : la linéarisation, le paramétrage et la modélisation.
La linéarisation est l'art de réduire un problème complexe à une seule dimension. Cette réduction ne supprime pas la complexité du problème, mais elle permet de le traiter séquentiellement à partir d'un élément unique qui en constitue le tronc. Le choix de cet élément peut être arbitraire mais il doit pouvoir faire l'objet d'une seule question assortie d'une évaluation sur la durée et les modalités nécessaires pour y répondre.
L'intérêt de cette approche est qu'elle s'applique à toutes les situations et permet d'en maîtriser les différentes phases par une analyse systématique des composantes impliquées dans la réponse à la question posée.
Dans cette démarche, la complexité resurgit sous la forme d'une arborescence mais l'incertitude rencontrée à chaque bifurcation peut...
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BIBLIOGRAPHIE
-
(1) - BERANEK (L.L.) - Music, Acoustics and Architecture. - J. Wiley & Sons (1962).
-
(2) - CREMER (L.), MÜLLER (H.A.) - Principles and applications of room acoustics. - Applied Science pub., Chapitre II.3 (1973).
-
(3) - KUTTRUFF (H.) - Room Acoustics. - Applied Science pub., Chapitre V.6 (1973).
-
(4) - JOUHANEAU (J.) - Acoustique des salles et sonorisation. - Éd. Lavoisier, 2e édition, Chapitres 2 et 19 (2003).
-
(5) - JOUHANEAU (J.) - Acoustique des salles et sonorisation. Exercices et problèmes corrigés. - Éd. Lavoisier, § 2.8, 2.9 et 3.7 (1997).
-
(6) - GRASSIN (I.) - Modélisation et simulation du champ sonore réverbéré dans une salle longue. - Mémoire de fin d'études, École Centrale de Paris (2000).
- ...
DANS NOS BASES DOCUMENTAIRES
-
Acoustique des salles.
1.1 Organismes – Fédérations – Associations (liste non exhaustive)
Laboratoire d'acoustique de la SNCF avec la collaboration de Corinne Fillol.
Laboratoire d'acoustique de l'AREP avec la collaboration d'Agnès Drevon.
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