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1 - SCHÉMA MÉTHODOLOGIQUE

  • 1.1 - Distribution virtuelle des sources
  • 1.2 - Définition de la clarté locale
  • 1.3 - Recherche d'un compromis clarté-homogénéité
  • 1.4 - Choix d'une bande de fréquence
  • 1.5 - Détermination de l'angle d'ouverture
  • 1.6 - Découpage du plan d'écoute

2 - STRATÉGIES D'ÉLABORATION DU MODÈLE

  • 2.1 - Première méthode : les sources sont connues
  • 2.2 - Seconde méthode : seul le site est connu
  • 2.3 - Choix des sources

3 - CONCLUSION

Article de référence | Réf : BR1014 v1

Schéma méthodologique
Guide méthodologique pour l'étude acoustique d'une salle - Approche linéarisée

Auteur(s) : Jacques JOUHANEAU

Relu et validé le 06 juin 2024

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RÉSUMÉ

Contrairement aux autres études dans ce domaine, l'étude de l'acoustique des salles ne peut faire l'objet d'une modélisation mathématique décrivant la propagation du son. Ce dossier décrit le processus de linéarisation d'un ensemble complexe de variables qui, contrairement aux modèles traditionnels, ne fait appel ni à la hiérarchisation, ni au paramétrage traditionnel. Il comprend un schéma méthodologique de six propositions portant sur la distribution virtuelle des sources, la recherche d'un critère de compromis entre clarté et homogénéité, le choix d'une bande de fréquence, la détermination de l'angle d'ouverture des sources et le découpage du plan d'écoute. La mise en application du modèle est analysée dans le cas où les sources sont prédéterminées et dans celui où, seul le site est connu.

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ABSTRACT

Methodological guide for the acoustic study of rooms. Linearized approach

Unlike other studies carried out in this field, the study of the acoustics of rooms cannot be mathematically modelled in order to describe the propagation of sound. This article presents the linearization process of a complex set of variables, which, unlike in traditional models, does not involve prioritization or traditional parameterization. It includes a methodological scheme involving six proposals concerning the virtual distribution of sources, the search for a compromise criterion between clarity and homogeneity, the choice of a frequency band, the determination of the opening angle of sources and the delineation of the listening plane. The implementation of the model is analyzed in the case where sources are predetermined and in the case where only the site is known.

Auteur(s)

INTRODUCTION

Contrairement aux autres domaines de l'acoustique (comportement vibratoire des sources, rayonnement, propagation, électroacoustique, etc.) qui peuvent être correctement abordés à partir de lois physiques fondamentales et de leur expression mathématique, l'acoustique des salles ne peut, en aucune manière, faire l'objet d'une modélisation décrivant mathématiquement le comportement du son dans une salle (cf. introduction de l'article [C 3360]). Pour suppléer à cette carence, les différents chercheurs qui se sont intéressés à cette question depuis l'Antiquité ont proposé une multitude de « petites formules » d'origine diverse destinées à évaluer l'importance relative d'une ou plusieurs variables en un point donné de la salle et pour une configuration bien définie. C'est ainsi que l'on dispose aujourd'hui d'un jeu de relations issues de considérations tantôt géométriques, tantôt statistiques, tantôt ondulatoires, mais le plus souvent empiriques ou psychophysiques.

Ces relations peuvent prédire la valeur d'une variable par différentes méthodes, mais ne sont que rarement concordantes sur le résultat et, de toute façon, quand elles le sont pour une configuration donnée, elles ne le sont plus dès lors qu'on s'écarte un tant soit peu de cette situation de référence (déplacement du point de mesure, de la bande de fréquence, variation du nombre d'auditeurs, de la température ...).

Il en résulte que la gestion de la multitude de relations spécifiques de l'acoustique des salles est une opération délicate qui demande, outre les connaissances de ces différentes lois, une aptitude particulière à sélectionner les plus pertinentes et à effectuer correctement les transitions qui les séparent ou les opposent. Si la difficulté rencontrée reste aisément contournable sur des petits locaux, il n'en est pas de même pour les salles complexes qui demandent une vision globale beaucoup plus conséquente. Nous avons vu dans les articles [BR1010] et [BE 1012] deux aspects d'une stratégie d'approche cohérente pour l'optimisation de certains paramètres de l'acoustique des ensembles complexes.

L'exemple proposé dans cet article [BR1014] illustre parfaitement toutes les phases d'une approche méthodologique et la conclusion fait ressortir le fait qu'un paramètre essentiel au départ (ici le prix) peut tout à fait être négligé dans la modélisation et entrer malgré tout de plain-pied dans le processus de mise en application et le respect du cahier des charges.

Linéariser le schéma de sonorisation d'une salle est une opération très complexe du fait qu'elle met en jeu un nombre incalculable de paramètres.

Les principaux sont :

  • tous les paramètres relatifs à l'acoustique de la salle ;

  • les paramètres relatifs aux caractéristiques des sources (caractéristiques de puissance, de rendement, de spectre, de directivité...) ;

  • les paramètres relatifs à leur disposition (nombre, position, orientation, niveaux relatifs) ;

  • les paramètres relatifs au couplage électroacoustique (réverbération, effet Larsen, annulations...) ;

  • les paramètres relatifs à la psychoacoustique des salles. (réverbération, clarté, spatialisation) ;

  • les paramètres relatifs à la répartition de l'énergie sonore (équilibre et homogénéité) ;

  • les paramètres relatifs aux coûts d'investissement, de fonctionnement et de maintenance.

Pour comprendre l'intérêt de la linéarisation, il suffit de rappeler que la sonorisation d'une petite salle implique la mise en jeu de plus de 100 paramètres, ce qui, dans l'hypothèse d'un traitement expérimental, représenterait 3100 (5.1047) configurations à tester !

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DOI (Digital Object Identifier)

https://doi.org/10.51257/a-v1-br1014


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1. Schéma méthodologique

L'un des problèmes majeurs de la sonorisation étant le choix du système (localisé ou réparti), on effectue une première linéarisation qui ramène le problème à une seule inconnue : le nombre de sources N.

On verra par la suite que cette réduction conceptuelle trouve son équivalence mathématique par un transfert qui permet d'évaluer toutes les grandeurs utiles à partir d'une seule variable : l'angle d'ouverture des sources à 2000 Hz (cf. § 1.41.4).

L'intérêt du choix initial (le nombre de sources) est :

  1. qu'il détermine automatiquement la nature du système (N = 1 donne une sonorisation monophonique, N = 2, stéréophonique, N   compris entre 3 et 10, disposition en clusters, N > 10, répartie, etc.) ;

  2. qu'il permet une évaluation du rapport entre le champ direct et le champ réverbéré en tout point de la salle.

La réduction à un seul paramètre nécessite un « asservissement » de tous les autres. Cet asservissement est possible si l'on se fixe quelques règles simplificatrices permettant l'optimisation du modèle. Une fois l'optimisation effectuée, on en déduit le nombre idéal de sources, ce qui permet de résoudre le problème en abandonnant les restrictions induites par les règles simplificatrices.

On est donc tout à fait dans le schéma : optimisation virtuelle → application réelle.

Les règles simplificatrices peuvent être énoncées à travers six propositions (§ 1.1 à 1.6).

Le lecteur soucieux d'avoir les détails mathématiques du processus les trouvera intégralement dans l'article « Sonorisation classique » ....

1.1 Distribution virtuelle des sources

Dans un premier temps, on décide d'effectuer tous les calculs en supposant que la salle permet une répartition régulière des sources et que celles-ci ont toutes les mêmes caractéristiques. Ce postulat préliminaire doit être accepté quel que soit son degré de réalisme. En effet, bien que certaines dispositions soient totalement impraticables, on verra que la plupart des résultats obtenus avec...

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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

1 Annuaire

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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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