Ils sont indispensables lors des concerts et dans les clubs : les subwoofers, c'est-à-dire les haut-parleurs de graves, qui sont responsables des vibrations dans le ventre et qui complètent le spectre sonore vers le bas. Quel est le rapport avec la physique pure et dure ? Il est très important, car sans une compréhension fondamentale de la physique qui se cache derrière l'expérience d'un concert, le son peut en pâtir considérablement. Examinons ensemble les tenants et aboutissants.
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Comportement de rayonnement à basses fréquences
En raison de leurs fréquences de reproduction basses, les caissons de basses ont généralement une diffusion sonore quasi sphérique. Cela signifie que le son se propage uniformément autour du caisson de basses dans toutes les directions, comme une sphère, quelle que soit la direction dans laquelle la membrane est orientée. Pour de nombreuses applications, cette diffusion sphérique est toutefois un inconvénient : pour exploiter de manière optimale l'énergie du haut-parleur de graves, il faudrait placer le caisson de basses au milieu du public. Pour contourner ce problème, lorsque plusieurs subwoofers sont utilisés, il est possible d'exploiter de manière ciblée les effets physiques de la théorie des ondes et de diriger le son exactement là où il est nécessaire. Qu'est-ce que cela signifie concrètement ?
Le placement ciblé des caissons de basses peut offrir les avantages suivants :
- • Moins de bruit parvient sur scène, ce qui réduit le risque de larsen et rend le mixage des groupes plus clair grâce à une réduction du bruit diffus.
- • Plus de son parvient au public avec la même quantité de matériel
- • Le son porte plus loin avec la même quantité de matériau, ce qui permet de couvrir des surfaces plus importantes.
- • Si nécessaire, certaines zones situées à l'extérieur de la salle peuvent être rendues plus silencieuses afin de ne pas dépasser les limites de volume sonore fixées pour les riverains, les autres scènes ou la tente médicale située à proximité.
Les possibilités d'installation suivantes sont utilisées dans la pratique :
1. Positionnement gauche-droite
La simulation montre clairement que la disposition gauche-droite typique et souvent utilisée des caissons de basses à côté de la scène n'est pas idéale. De grandes zones se forment dans la salle où la pression acoustique est nettement moins forte (représentées ici en violet). De plus, il n'y a pas de véritable atténuation vers l'arrière, ce qui signifie que la pression acoustique sur scène est similaire à celle dans la salle.
2. Installation mono
Au lieu d'une disposition gauche-droite, il est généralement possible de réaliser sans grand effort une disposition mono. Pour cela, tous les caissons de basses disponibles sont placés ensemble au centre devant la scène pour former une grande unité. En fonction du nombre de caissons de basses, cela permet d'obtenir une directivité faible et une diffusion très homogène. Cependant, cette disposition émet encore une grande quantité de son vers l'arrière.
3. Disposition en ligne ou « disposition en dents de scie »
Dans le cas d'une disposition en dents de scie, les caissons de graves sont placés à une certaine distance les uns des autres, idéalement répartis sur toute la largeur de la scène. Cela permet d'obtenir une répartition uniforme du niveau sonore dans la salle et une bonne atténuation sur les côtés. La distance entre les différents subwoofers ne doit pas dépasser la moitié de la longueur d'onde de la fréquence de reproduction la plus élevée, sinon des effets d'interférence et d'annulation peuvent se produire. Si les subwoofers doivent reproduire des fréquences jusqu'à 100 Hz, la distance entre le centre des haut-parleurs ne doit pas dépasser environ 1,7 m.
Afin de diffuser le son plus largement, la rangée d'enceintes peut également être physiquement « courbée », c'est-à-dire disposée en formant un léger arc.
4. Disposition en réseau de subwoofers cardioïdes (CSA)
Pour atténuer efficacement les basses vers l'arrière, on utilise souvent la configuration CSA. Dans ce cas, on utilise toujours 2 à 3 basses orientées vers l'avant et une basse tournée à 180° vers l'arrière. La phase du caisson de basses tourné est inversée et retardée de la distance entre les membranes des haut-parleurs. Le caisson de basses tourné élimine ainsi efficacement le son émis vers l'arrière. Cette configuration nécessite toutefois au moins 2 canaux de contrôleur/DSP afin de pouvoir traiter séparément le signal des caissons de basses tournés.
Pour une concentration encore plus forte, cette constellation peut être combinée, par exemple, avec la constellation des espaces interdentaires.
5. Disposition en réseau de détection d'incendie (EFA)
Dans le cas d'un « End Fire Array », au moins 2 caissons de basses ou 2 rangées de caissons de basses sont placés les uns derrière les autres. La distance entre les haut-parleurs est idéalement égale à ¼ de la longueur d'onde de la fréquence moyenne. La rangée arrière émet le son en premier, la rangée précédente est retardée de la distance et du temps de propagation du son. Il en résulte une directivité très précise et une très bonne atténuation vers l'arrière. Ce type de disposition est très efficace, mais aussi coûteux à mettre en œuvre. Au moins deux canaux de contrôle sont également nécessaires pour cette disposition.
Pour que les différentes configurations fonctionnent de manière optimale, il convient de n'utiliser que des caissons de basses de construction identique. Le comportement de diffusion peut en outre varier considérablement en fonction des conditions locales (murs, humidité de l'air, température). Il est donc recommandé de toujours vérifier sur place si les résultats réels correspondent aux attentes et aux calculs effectués au préalable.
6. Conclusion
En résumé, on peut dire que le positionnement correct des caissons de basses lors de concerts et de festivals est déterminant pour la qualité sonore et l'expérience d'écoute. Une compréhension fondamentale de la physique et de la science des ondes sonores est utile pour exploiter de manière optimale l'énergie du haut-parleur de graves et la diriger le plus précisément possible vers le public.
Bien que la disposition gauche-droite soit fréquemment utilisée, il s'avère que d'autres dispositions, telles que la disposition mono, la disposition en dents de scie ou l'utilisation de réseaux de subwoofers cardioïdes et de réseaux end-fire, permettent souvent d'obtenir une meilleure répartition du son et une meilleure atténuation arrière. Il est donc important de tester différentes dispositions et de vérifier celle qui convient le mieux à chaque situation.
