Acoustique & Conseil est spécialiste de la conception des salles dédiées à l’écoute, fort de certaines références prestigieuses, telles que la Cité du Théâtre, l’Opéra de Rouen, le Théâtre du Châtelet, Opéra Théâtre du Grand Avignon, Opéra de Marseille, le Musikhall de Rennes …
Le métier de l’acousticien consiste à maitriser les phénomènes sonores par le biais de la théorisation et de l’observation. Il s’agit d’appréhender le son par la théorie à travers les modélisations physiques et numérique, et d’observer ses effets à travers les enregistrements audios de microphones.
La maîtrise acoustique des salles d’écoute (concert, opéra, théâtre, …) implique la connaissance des principes physiques complexes et des mises en œuvre spécifiques adaptées aux situations. A ce titre, Acoustique & Conseil mène activement des recherches et développements depuis de nombreuses années : études approfondies des différents critères physiques et perceptifs relatifs à l’acoustique de ces espaces, développements d’outils de mesures, de méthodes de mesures, d’outils d’analyse des résultats, de la qualité binaurale et des représentations spatiales avec l’utilisation de microphone ambisonique, …
Nous nous appuyons lors de ces études sur nos propres outils de calculs et de simulation mais également sur d’autres logiciels dédiés, sélectionnés afin de quantifier avec la meilleure précision les qualités acoustiques d’un espace.
Nous présentons ci-après le développement d’outils (logiciels et matériels) au sein de nos laboratoires.
Introduction – Présentation des critères de salles
Les qualités acoustiques d’une salle de spectacle dépendent en particulier de la perception des sources sonores présentes dans la salle par les utilisateurs. En ce sens, il est nécessaire de maîtriser les modes de propagation du son dans cet espace.
Notons par ailleurs que d’autres paramètres entrent en compte, comme le bruit de fond dans la salle dû aux équipements techniques ou à l’environnement extérieur (isolement acoustique de la salle par rapport à l’extérieur et par rapport aux locaux mitoyens) que nous n’abordons pas dans cette section.
Une onde sonore dans un espace clos est soumise aux lois physiques de propagation, de réflexion, de diffraction, de diffusion, d’absorption et d’effets de phase (constructifs ou destructifs) comme les échos flottants, les modes propres ou les phénomènes de filtrages en peigne, produits par les obstacles rencontrés tels que les parois verticales, le sol, le plafond ou tout autre mobilier présent dans la salle. L’ensemble de ces effets qui se combinent contribuent aux qualités d’écoute ou d’enregistrement audio dans cet espace.
Nous présentons ci-dessous un schéma illustrant les composantes principales de propagation du son dans un auditorium :
La signature acoustique d’un espace est en particulier représentée par sa réponse impulsionnelle. Son évaluation consiste à diffuser ou modéliser un signal spécifique (impulsionnel, séquence MLS, balayage en fréquence…), en un point d’émission et à évaluer la réponse temporelle et énergétique résultante en un point d’écoute de la salle. Celle-ci permet ensuite de déterminer ses paramètres et ses caractéristiques acoustiques par le biais des outils d’analyse.
Les définitions suivantes correspondent à des critères utilisés pour caractériser les salles de spectacles, certains de ces critères sont spécifiques à ce domaine de l’acoustique. Cette caractérisation, dépendante de la géométrie de la salle et des matériaux présents, permet le cas échéant de déterminer des traitements ou corrections pour l’adapter aux besoins de son utilisation.
La plupart des définitions proviennent des notions de base d’acoustique architecturale ainsi que des travaux de Leo L. Beranek et de la norme européenne ISO 3382-1 par exemple.
Ces critères peuvent être classés dans 5 catégories : temporel, énergétique, intelligibilité, spatial et scénique.
Protocole de mesures
Les mesures acoustiques des critères de salle sont effectuées par l’utilisation de différents outils destinés à l’enregistrement ou à la diffusion des stimuli en fonction des paramètres que l’on souhaite analyser. Nous présentons ci-dessous quelques typologies de ces outils de mesures :
- Microphone ambisonique
Microphone Zylia ZM-1 3E, doté de 19 capsules réparties autour d’une sphère permettant la création de fichiers ambisonique d’ordre 3.
Le microphone ambisonique ZM-1 3E de Zylia
L’ambisonie est une technique de capture et de traitement du son par un microphone 360° audio sphère. Le fait d’enregistrer dans toutes les directions simultanément permet, entre autres, l’analyse des légers déphasages et variations de niveau de pression sonore entre chaque point de capture, ce qui rend possible la détection de provenance des sons.
- Tête binaurale
Tête binaurale (fabriquée en interne), comportant 2 capsules omnidirectionnelles Primo EM258 insérées dans les conduits auditifs des oreilles factices de la tête. Construite sur la base des dimensions fournies dans la note de recommandation ITU-T P.58.
Tête binaurale (fabrication interne)
Pour la mesure de certains critères de salle (IACC, BQI) il est nécessaire d’avoir un système de captation binaural permettant de prendre en compte les HRTF (head-related transfer function) ou ATF (anatomical transfer function).
- Microphone bidirectionnelle
Microphone t.bone SC-1100, à directivité commutable, permettant l’enregistrement des réponses impulsionnelles bidirectionnelles (figure en 8).
Le microphone double membrane SC-1100 de t.bone
La directivité du microphone bidirectionnel nous permet de capter uniquement les réflexions latérales d’une salle et non celles qui sont frontales. Ce microphone permet de caractériser les critères latéraux lorsqu’il est combiné à un microphone omnidirectionnel.
- Source omnidirectionnelle
Source omnidirectionnelle (fabriquée en interne), comportant 6 haut-parleurs coaxiaux Visaton DX10. Construite sur la base des normes ISO 16283-1 et ISO 3382-1 définissant l’omni-directionnalité d’une source sonore.
Source omnidirectionnelle (fabrication interne)
La source sonore utilisée pour la mesure des critères de salles doit être omnidirectionnelle afin de transmettre une information acoustique dans toutes les directions.
- Captation
Les réponses impulsionnelles sont enregistrées sur un support de type enregistreur audio portable ou sur sonomètre avec option d’enregistrement de signal.
- Récapitulatif du matériel nécessaire en fonction des critères souhaités
Tableau des critères de salle et du matériel de mesure associé (voir les définitions en Annexe) :
Il apparait que le microphone ambisonique permet de récupérer (presque) l’ensemble des critères de salles en un seul appareil. Un outil d’analyse des critères de salle à partir des microphones omnidirectionnels, bidirectionnels et binauraux ayant été développé en interne chez Acoustique & Conseil, une mise à jour vers un outil incluant le microphone ambisonique a par la suite été intégré.
Critères de salles
L’outil interne Crithall développé par Acoustique & Conseil et permettant les calculs de critères pour les salles a ainsi été amélioré en y incluant une section ambisonique. Au sein de la section ambisonique, une partie est dédiée au calcul des critères à partir de l’enregistrement ambisonique récupéré par le microphone ZM-1, tandis qu’une autre partie est dédiée à l’étude spatiale de la réponse impulsionnelle (RI) :
Onglet calcul des critères
Onglet étude spatiale
Pour l’étude spatiale de la RI, un outil innovant a été programmé, permettant d’observer sur un seul diagramme le niveau sonore, le temps d’arrivée, et la direction d’arrivée de chaque réflexion de la Réponse impulsionnelle :
Diagramme « hérisson » de la RI
