Sonorisation Part. 1

Avec la sonorisation, l’acoustique trouve toute sa dimension ; la propagation et le rayonnement des sources, la psycho acoustique, l’acoustique des salles et l’électroacoustique font partie intégrante d’une sonorisation réussie. On n’improvise par une sonorisation, la responsabilité du sonorisateur est grande devant les auditeurs. Le novice sans connaissance rendra au mieux l’écoute inintelligible, mal répartie, mal égalisée. Il pourrait être responsable d’une reproduction artistique corrompue ou pire, de traumatismes auditifs pour le public...

La sonorisation est très variée, elle s’étend de la simple amplification de la voix d’un conférencier ou d’un orateur, aux messages diffusées sur les lieux publics ou industriels, à la diffusion parlée dans des amphithéâtres, des églises ou des studios, aux renforcements sonores pour des orchestres classiques ou jazz, à la création d’acoustique virtuelle pour augmenter le temps de réverbération par exemple ou enfin, plus flatteur aux reproductions sonores des concerts musicaux pour les musiques amplifiées (rock, variété, musique contemporaine...)

Avant de s’intéresser à la sonorisation en tant que méthode d’amplification de signal, il est important de rappeler certaines conditions de propagations et quelques phénomènes influençant la perception.

Conditions atmosphériques

La manière dont se propage le son dans l’air dépend de la température, de l’humidité et du vent.

La valeur approchée de la célérité du son , T en ° Celsius montre que la vitesse du son varie de 330 à 350m/s pour des températures comprises entre 0° et 35°. Cette info est vraiment importante si l’on doit caler parfaitement les retards entre HP relativement distant.

Plus pernicieux, ce sont les différences de température qui sont la cause de sonorisation ratée dans une situation outdoor. En effet, au lieu de se propager en ligne droite, le rayonnement tend à s’incurver en direction de la couche la plus froide (Figure 1). Ce phénomène est très difficilement appréhendable car ce phénomène apparaît le soir généralement, lorsque le soleil a bien chauffé le sol durant la journée et lorsque la présence du public augmente encore la température. En règle générale tout va bien à la répétition et c’est durant le concert que le niveau s’avère totalement insuffisant pour une zone du public. C’est un peu comme si on avait dirigé les enceintes vers le ciel. Pour éviter ce phénomène, on placera les enceintes en hauteur surtout si la zone à sonoriser est plate pour éviter que l’auditoire soit placé en zone d’incidence rasante.

Figure 1

Une atmosphère sèche atténue la propagation du son l’air pour des fréquences supérieures à 2kHz.

Les chutes les plus importantes se font vers 20% d’humidité relative. A cette humidité à 10m de distance, on a un affaiblissement de 2.3dB pour 10kHz. Ce n’est pas trop important pour le champ direct mais ça l’est un peu plus pour le champ réverbéré tardif qui parcoure un chemin important avant de s’éteindre.

Identiques aux phénomènes liés aux gradients de température, le vent peut lui aussi créer des zones d’ombre sonore par vent contraire. Il faudra aussi se méfier d’un vent latéral important qui aura comme conséquence de dévier la zone de couverture idéale du rayonnement des enceintes.

Au niveau perceptif

L’effet Haas, loi du premier front d’onde ou effet d’antériorité est un phénomène qui modifie la localisation d’une source sonore en direction de la première information perçue au niveau temporel.

En déplaçant un petit haut-parleur devant des enceintes de sonorisation fournissant la même source musicale, on donne l’impression que l’énergie est fournie entièrement par ce petit HP car le son émis par celui-ci parviendra à nos oreilles en premier. Ce phénomène, facilement reproductible est d’autant plus étonnant que cette petite source peut être atténuée jusqu’à 10 dB (ça dépend de la distance) et peut même avoir une réponse fréquentielle tronquée pour que l’effet de délocalisation fonctionne encore. On comprend que les enceintes de sonorisation placée en cluster au dessus du public ou en château sur les cotés devront être retardées pour compenser la distance de la scène (tout particulièrement pour les auditeurs placés aux premiers rangs pour qu’ils aient le sentiment que la musique provienne des musiciens et non du plafond). Si on utilise des rappels (pour les salles longues), il faudra veiller à retarder de manière la plus homogène les rappels par rapport aux enceintes avant.

La valeur du retard est égale à la distance à compenser divisé par la vitesse du son.

Une sonorisation distribuée (multi points) comparée à une sonorisation centralisée va générer des filtres en peigne tout azimut et à des fréquences différentes selon la place du spectateur. On remédiera à ce problème en choisissant une directivité contrôlée, des enceintes adéquates et en veillant à prendre le plus grand soin au placement des enceintes.

Sachons encore que la perception d’un filtre en peigne est d’autant plus grande en basse fréquence car c’est un phénomène linéaire alors que notre oreille réagit de manière logarithmique. Notre ouie est sensible aux variations fréquentielles correspondant  à des bandes critiques qui sont elles mêmes proches du tiers d’octave. Les trous qui détimbrent seront donc plus large pour les oppositions de phase agissant aux basses fréquences.

Le son sonorisé qui est composé principalement de champ direct en raison de la forte directivité des enceintes utilisées généralement en sonorisation pour les hautes fréquences ressemble à un son diffusé en plein air. Le son décroît donc d’une valeur proche de 6dB à chaque doublement de distance.

Si l’enceinte délivre 85dB SPL (Sound Pressure Level) à 16m, elle fournit donc 91dB à 8m, 97dB à 4m, 103 dB à 2m et 109 dB SPL à 1m. Si 85 dB SPL est un niveau acceptable, 109 dB SPL est une pression sonore destructrice pour nos oreilles. On en dégagera une règle absolue, celle de ne jamais placer des spectateurs à proximité du champ direct des enceintes principales.

La figure 2 résume globalement tout ce que nous avons mentionné. Le chanteur génère une pression de 60dB au microphone, ce signal est amplifié et distribué sur les enceintes A et B afin de couvrir toute l’audience. Le signal sur l’enceinte B est retardé de manière à ce que la distance entre les deux enceintes soit compensée. L’auditeur 1 entend un son de 92 dB provenant de l’enceinte A. Si l’auditeurs 2 perçoit  un son légèrement supérieur d’environ 93 dB en raison de la contribution des deux enceintes et qu’il perçoit en provenance de l’enceinte A, l’auditeur 3 se trouve dans une zone limite où l’effet de précédence n’est quasiment plus suffisant et le son lui sera localisable sur l’enceinte B. L’auditeur 4 perçoit l’enceinte B à un niveau de 85dB car la contribution de l’enceinte A est négligeable. Si pour l’auditeur 4, la distorsion angulaire entre la source réelle et de l’enceinte n’est pas très importante, l’auditeur 3 est gêné par la provenance du son. Pour y remédier il faudra ajouter un retard supplémentaire à la distance parcourue pour que l’effet Haas soit efficace U détriment malheureusement des filtrages en peigne. Pour compenser l’auditeur 1 l’enceinte A peut être aussi retardée pour certain cas : lorsque le niveau du son de la scène est élevé, batterie, retour, ampli guitare... Cela permet aux auditeurs proche d’avoir un son provenant réellement de la scène. On peut aussi placer des enceintes en nez de scène, que l’on amplifiera très modérément pour arroser les places VIP.

Malgré la simplicité apparente de cette configuration, nous obtenons quand même des variations de niveaux supérieurs à 7dB entre l’auditeur 2 et 4.

Figure  2