Transducteurs et acoustique Part.1
Préliminaire :
Transducteurs et acoustique du lieu
Que ce soit a la prise de son ou à l ecoute, le transducteur (microphone ou haut-parleur) reagit aux memes lois, celles du comportement acoustique aerien du transport du son. Les lois sont simples si l on se place dans des conditions de champ libre (sans interference avec le milieu), mais dés que le transfert d’énergie entre source et récepteur se fait dans un local, on doit ajouter une fonction de transfert qui altère le signal et qui contribue généralement à une écoute conforme, plus habituelle. Le type de local (scène de concert, studio de répétition, cabine d’enregistrement, auditorium…) ont des qualités acoustiques différentes pour s’adapter à la captation et à la reproduction. Pour chaque type de musique, pour chaque usage des locaux, on observe certaines règles communes qui contribuent aux conditions optimales d’écoute et d’enregistrement. Prenons le cas d’une cabine de mixage, les qualités acoustiques du lieu permettront un mixage optimal à condition qu’il soit reproductible dans n’importe quel autre cabine de prise de son, voir de post-production. Il est donc nécessaire que les paramètres objectifs soient clairement définis. De ces constatations évidentes, on peut dés maintenant lister certaines conséquences générales.
1. En ce qui concerne la prise de son, plus le microphone sera proche de la source, plus on s’affranchira de la salle car on se rapprochera des conditions de champ libre. A l’inverse, plus on s’écartera de la source et plus la salle sera prépondérante.
2. Pour les enceintes, une écoute de proximité nous procurera une sensation analytique tandis qu’en fonction de l’éloignement de l’auditeur, on passera progressivement d’une perception subjective de confort à une perception diffuse ou réverbérée.
3. La conséquence la plus importante de l’effet de salle est assurément, la part de captation hors axe du microphone ou de l’énergie totale diffusée par les enceintes. La directivité et le diagramme polaire des transducteurs sont les caractéristiques les plus révélatrices de leurs sonorités. C’est ce qui explique principalement le fait que deux transducteurs ayant la même courbe de réponse sonnent différemment lors d’un test d’écoute comparative. Cette remarque est encore plus vrai pour les microphones où les courbes de réponses sont droites et similaires entre des modèles de différents constructeurs : la dimension de la membrane ou la technologie utilisée pour créer les différentes directivités influent de manière considérable sur le diagramme polaire et donc sur l’impression subjective. Dans ce cas, les microphones ne captent pas la même chose. Sur la figure suivante, on peut observer la différence entre deux diagrammes polaires de microphones professionnels cardioïdes (à gauche un Schoeps avec une capsule MK5 et un U87 Neumann à droite).
4. Autre conséquence, sachant que l’on perçoit globalement autant d’énergie directe que d’énergie réverbérée dans un lieu d’écoute, la qualité sonore dépend autant de la qualité acoustique de la salle que de la qualité des enceintes. Cela veut dire qu’une bonne enceinte dans un local médiocre engendre une mauvaise écoute. Il est inutile de se ruiner dans l’achat d’enceintes de bonnes qualités si son local d’écoute est un garage. Il est vain de penser que des enceintes particulières pourraient compenser les défauts de la salle. Si le local n’est pas traité au niveau de l’acoustique, il faut rapprocher sa position d’écoute en direction des enceintes. A ce titre, le champ direct devenant prépondérant, une enceinte avec une bonne réponse linéaire dans l’axe conviendra parfaitement, cas généralement de toutes les enceintes de proximité. Une notion importante, La distance critique et le rapport de champ direct / champ réverbéré. Sans entrer dans les équations de tout livre traitant de l’acoustique des salles, regardons avec de simples dessins l’importance de cette notion. Le son direct en première approximation décroît de 6dB à chaque doublement de distance comme le montre la courbe rouge. Le champ réverbéré est quand à lui uniforme dans toute la salle car l’énergie provient de toutes les directions. Il possède donc un niveau constant en fonction de la distance (courbe bleu). On remarque qu’à une certaine distance, le niveau réverbéré est égale au niveau du champ direct, c’est la distance critique. Le niveau sonore réelle obtenu est la contribution de la pression directe et réverbérée soit la courbe verte.
La distance critique est à 3 m dans notre exemple. C’est le seuil subjectif où l’on passe d’un son provenant essentiellement de la source à celui de la salle. Cette barrière virtuelle est très facilement localisable avec nos simples oreilles avec un peu d’entraînement. Elle varie en fonction du niveau de réverbération du local (plus le local est mat, plus la distance est courte) et de la directivité de la source et du récepteur (plus on est directif plus la distance s’allonge). C’est pour cela que l’évolution des enceintes de sonorisation vont vers des enceintes de plus en plus directives pour tenter de ne pas faire trop réagir la salle et que l’on utilise un microphone très directif dans un milieu bruyant. La règle de la distance critique est valable et pour l’enregistrement et pour l’écoute, elle est la base de l’enregistrement et répond parfaitement à nos habitudes d’écoutes. La distance critique est modifiée en fonction du facteur de directivité de la source et du récepteur. Ainsi, la modification du rapport de capture entre un microphone cardioïde et un omnidirectionnel qui est de 1.7 fois la distance provient de la racine carrée du facteur de directivité qui vaut 3 pour un cardioïde. Ces règles sont des principes de base car en réalité la distribution temporelle de la salle et le contenu fréquentiel du signal modifient légèrement cette perception. Les facteurs de directivité sont spécifiés en principe pour une zone fréquentielle centrée sur 2kHz, zone la plus sensible de l’audition. Le niveau de champ réverbéré dépend à la fois du rapport entre le volume de la salle et le temps de réverbération, on peut dire aussi qu’il dépend de la quantité de surface de matériau absorbant. Il est évident qu’il n’est pas constant en fréquence, les salles absorbant beaucoup plus l’aigu que le grave. Prenons le cas d’un enregistrement ou d’une écoute dans un local possédant une acoustique de mauvaise qualité. La courbe rose montre une courbe de réponse plate idéale de la source en champ libre. La courbe en bleu montre le champ réverbéré par la salle qui suit la tendance de la courbe du temps de réverbération en noir. La courbe résultante des deux champs (en rouge) montre les variations de niveaux de la réponse en fréquence qui n’existent pas en champ proche.
La contribution de la salle au champ résultant n’est pas constituée uniquement par le niveau réverbéré mais aussi par la présence d’ondes stationnaires. Une onde stationnaire se créée principalement lorsque deux parois parallèles existent. Elle engendre des nœuds de pression (minimum) et des ventres (maximum) entre ces parois pour des fréquences multiples particulières. Les modes propres ne sont pas perceptibles en haute fréquence, ni pour les très grandes salles. L’influence des ondes stationnaires est moindre si la forme de la salle est quelconque plutôt que parallélépipédique ou encore pire cubique. Facile à dire…
