Toutes les enceintes hifi ou HC sont des sources ponctuelles car elles sont petites en regard des longueurs d’ondes développées aux fréquences basses et moyennes. Par conséquent, les ondes se propagent on sphères concentriques autour de l’enceinte, comme de l'ai écrit récemment,. La sphère est parfaite en champ libre, c’est-à-dire dans un espace sans obstacle. Quand par malheur, il y a des murs autour de l’enceinte, la sphère prend vite la forme d’une patate, surtout si elle est mal placée.
Voici la géométrie d’une onde à 35 Hz avec le subwoofer placé dans un coin de notre pièce modèle.
Nous avons vu ici post181379399.html#p181379399 comment une onde circulaire se développe et rebondit dans la pièce. C’est vite l’horreur. Il faudrait y mettre de l’ordre et maîtriser la propagation. C’est possible à condition que l’onde ne soit plus sphérique et que les barrières et les obstacles placés sur sa trajectoire ne la déforment pas.
La plupart des calculs portant sur la propagation des ondes sont faux parce qu’on les simplifie en considérant que les ondes sont planes. Il est vrai qu’une calotte sphérique devient presque plane quand on s’éloigne loin de la source, mais il faut aller loin (ça dépend de la fréquence).
Les calculs rigoureux, comme par exemple la mesure de l’impédance des matériaux, ne peuvent pas se contenter de cette approximation. Parfois, la procédure impose une onde plane parfaitement perpendiculaire (on dit normale) à la surface du matériau. Alors, on a recours à un dispositif appelé "tube à impédance" ou "tube de Kundt", dans lequel un piston génère des ondes planes guidées vers le matériau à mesurer dans un espace linéaire dépourvu d’obstacle.
Le piston est en réalité un haut-parleur qui occupe toute la section du tube, lequel est 5 à 15 fois plus long que son diamètre. Des noeuds stationnaires se développent à l’intérieur sur un seul axe car ils n’ont pas d’autre choix. Des micros mesurent les écarts de pression modale à des endroits précis et un savant calcul aboutit à l’impédance du matériau (laines, membranes, élastomères…).
Voici une photo d’un tube de ma fabrication (longueur 2 m, diamètre 10cm). Je l’ai voulu transparent pour voir les ondes dedans.
Il ne reste plus qu’à faire la même chose dans notre cinéma. Idéalement, il faut une pièce oblongue, de section constante et dépourvue d’obstacle : pas d’estrade, ni de meuble, on se fait tout petit assis sur un tabouret. Ajoutez-y un haut-parleur rectangulaire dont les dimensions sont celles du mur de façade. Cool !
Bon, ce genre de HP n’étant pas dispo en magasin, il va falloir accepter quelques disgressions. On va remplacer le transducteur unique par un groupe de haut-parleurs. Si on les dispose intelligemment, ça peut donner l’illusion d’un grand piston.
La pose en ligne horizontale en suivant la méthode du quart d’onde annule les modes transversaux. De la même façon, on annule les modes verticaux entre sol et plafond.
La distance qui sépare les HP entre-eux doit rester inférieure à la longueur d’onde de la fréquence modale la plus basse à traiter.
Exemple: La pièce modèle mesure 6 x 4 x 2,5m. Volume = 60m3, surface = 98m²
Les murs sont nus et le coefficient d’absorption moyen du plâtre dans les graves est : 0,05
En excitant tous les modes, la durée de la première résonance modale est
9,4 secondes à 28,66 Hz dans l’axe longitudinal
6,3 s à 43 Hz dans l’axe transversal
3,9 s à 68,8 Hz dans l’axe vertical.
Dans notre modèle, la disposition des subwoofers en quart d’onde n’est possible qu’avec au moins 4 caissons ce qui fait un réseau (array) 2x2 sur le mur de façade. Théoriquement, cette disposition permet d’annuler les réflexions modales jusqu’à 172 Hz dans l’axe transversal et 275 Hz dans l’axe vertical. Notons que ce placement n’a aucun effet dans l’axe longitudinal qui devra être traité autrement.
Voyons ce que cela donne, comparé à simulation précédente dans la même pièce et à la même fréquence (35 Hz).
On voit bien les 4 subs avec leurs ondes sphériques naissantes qui deviennent planes quand elles se rejoignent et la succession des ondes précédentes qui restent planes sur toute leur trajectoire.
A suivre...
(je n'ai pas beaucoup de temps pour écrire car je suis débordé par le travail d'étude des chantiers en cours- ça ne durera pas, c'est juste une passe difficile).
Créé le 30 Mai 2007 19:15
