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Expérience : étude du son dans une pièce.

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Expérience : étude du son dans une pièce.

Message par Juuk le Sam 31 Jan 2015, 18:26

Bonjour à tous,

Grande question que je me pose aujourd'hui, et en voici l'histoire :
J'étais en train d'espacer mes enceintes de monitoring dans ma pièce de travail, et j'ai reculé mon site d'écoute. (j'étais à 1 m de mes deux enceintes, et je suis passé à 1,70m environ). En m'asseyant de nouveau, j'ai tout de suite été interpellé par un changement de sonorité : beaucoup plus de bas médium alors que je n'ai strictement rien changé à part l'emplacement des enceintes.

Cette grande question s'est donc posé à moi : Si la sonorité change autant avec la distance, est-ce du à un problème de phase, ou est-ce du à l'atténuation de certaines fréquences dû à la distance?

1ère étape : J'ai donc voulu réaliser une expérience : faire une prise de son d'un loop de piano (environ 5 secondes) avec un micro le plus neutre possible, et étudier avec un équaliser les fréquences enregistrées avec le micro tous les 10 cm, de 20 cm jusqu'à 170cm, et comparer les valeurs sur des fréquences choisies.
L'objectif : le changement que j'ai ressenti est-il du à une atténuation de fréquences? J'ai choisi d'étudier les fréquences : 100Hz, 300Hz, 500Hz, 600Hz, 700Hz, 1000Hz, 1500Hz, 2000Hz, 2500Hz 3000 Hz 5000Hz, 10000 Hz et 20000Hz.

Juste avant, j'ai repris un peu quelques formules, notamment la formule des longueurs d'ondes, et un calcul concernant l'atténuation du son.
J'ai donc calculé chaque longueurs d'ondes, et fait des relevés de niveau sonores sur ces fréquences tous les 10 cm... dur labeur!

Voici donc la première courbe prise à 20 cm de distance :

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et la dernière courbe prise à 170cm de distance :

" />


Au final, j'espérais comprendre pourquoi j'avais un ressenti de plus de basse. J'avais émis comme hypothèse initiale que comme la longueur d'onde des basses fréquences est plus longue, elles s'atténuaient moins vite, mais les graphiques ne m'ont pas convenus.

J'ai une perte de 35 dB pour la fréquence de 100Hz alors qu'il a une longueur d'onde de 340cm, et une perte de 8dB uniquement sur la fréquence de 300Hz avec une longueur d'onde plus courte de 113,3 cm.

Bref, je ne comprend pas ce phénomène, les fréquences très graves disparaissent plus vite que les bas médiums alors qu'elles vibrent plus lentement, et mes calculs d'atténuation théorique (dBat=20log(R1/R2)), ne valident pas mes données...

J'essaye de comprendre techniquement et mathématiquement chaque étapes pour :
- placer idéalement mes enceintes
- comprendre le comportement du son dans la pièce
- améliorer mes prises de son

Si certain(s) passionnés d'acoustique peuvent m'aider, je les remercies fortement à l'avance.

Cordialement,

Julien

Juuk
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Re: Expérience : étude du son dans une pièce.

Message par madees le Sam 31 Jan 2015, 22:35

L'atténuation avec la distance n'est pas perceptible dans un si petit espace, c'est le phénomène d'ondes stationnaires qui domine.

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Re: Expérience : étude du son dans une pièce.

Message par ellipse le Sam 31 Jan 2015, 22:48

Passionnant tout cela

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Re: Expérience : étude du son dans une pièce.

Message par Geoff Emerick de Fake le Dim 01 Fév 2015, 12:57

Juuk a écrit:

Au final, j'espérais comprendre pourquoi j'avais un ressenti de plus de basse. J'avais émis comme hypothèse initiale que comme la longueur d'onde des basses fréquences est plus longue, elles s'atténuaient moins vite, mais les graphiques ne m'ont pas convenus.
Non. L'atténuation avec la distance des fréquences basses et identique à celle des fréquences medium. Il est vrai que l'absorption de l'air est plus rapide aux fréquences élevées; cela se fait sentir généralement au dessus de 2-3kHz et pour des distances importantes (plusieurs dizaines de mètres).

Bref, je ne comprend pas ce phénomène, les fréquences très graves disparaissent plus vite que les bas médiums alors qu'elles vibrent plus lentement,
En fait, elles ne disparaissent pas, c'est leur répartition dans l'espace qui change.
et mes calculs d'atténuation théorique (dBat=20log(R1/R2)), ne valident pas mes données...
C'est normal, cette formule n'est valable qu'en champ libre et pour une source parfaitement ponctuelle - radiation sphérique). Dans ton cas, on est en espace clos et la source est double.

J'essaye de comprendre techniquement et mathématiquement chaque étapes pour :
- placer idéalement mes enceintes
- comprendre le comportement du son dans la pièce
- améliorer mes prises de son

Pour cela, il faut que tu te renseignes sur l'acoustique des salles; par chance, google va te donner plus de pages que tu ne pourra en lire dans toute ta vie...
Brièvement:
Les réflexions sur les parois donnent lieu à des résonances, liées mathématiquement aux dimensions de base, longueur, largeur, hauteur. Ces résonances donnent lieu à des ventres et noeuds de pression (des bosses et des creux dans la courbe de réponse). Les ventres se situent toujours aux parois, mais suivant le rang harmonique de la fréquence considérée, il peut y avoir un, deux... ventres supplémentaires dans le trajet entre parois.
Une résonance propre se produit lorsque l'onde sonore revient en phase après avoir fait l'aller-et-retour entre deux parois opposées.
Par exemple dans une pièce de 3,40m de long, une résonance va se produire à 50Hz pile (longueur d'onde 6.80m) et il y aura un noeud en plein milieu (longueur de l'aller-et-retour 3,40m, ce qui correspond à 10ms, soit la moitié de la période du signal à 50Hz). Mais il va y avoir une autre résonance à 100Hz, car l'onde acoustique réfléchie sera de nouveau en phase mais décalé de deux périodes au lieu d'une; bien sur, comme l'onde aura été réfléchie deux fois, elle sera atténuée (absorption des révêtements muraux, élasticité des parois...) donc la résonance sera moins marquée. Mais ce qui est important ici, c'est que cette résonance va apparaître non seulement aux parois, mais aussi à mi-parcours, et que des noeuds vont apparaître entre les parois et le milieu. En poursuivant cette réflexion (astuce!) on voit que la cartographie des ventres et des noeuds varie suivant le mode et le rang harmonique. Il est donc inenvisageable d'avoir "le même son partout" dans la pièce sauf à être dans une vraie chambre sourde, ce qui n'est pas sans autre inconvénient.
Il va donc falloir se faire à l'idée qu'il faut choisir un point d'écoute optimal. Toute la difficulté est de le rendre le plus large possible.
Ce qui vient encore compliquer l'affaire, c'est que les enceintes sont rarement dans le mur, et donc leur position va influencer le rendu sonore. Il y a des interférences entre le son direct et les réflexions sur les parois; ces interférences produisent elles aussi des anomalies dans la réponse. Par exemple, un enceinte placée à 50cm d'une paroi va engendrer une première bosse à 340Hz (le son parcourt 1m pour revenir en phase), mais aussi sur les harmoniques 640Hz, 1020Hz, etc...) mais aussi un trou dans la réponse à 170Hz (1m représente la demi-longueur d'onde).
Ces accidents dans la réponse ne sont plus localisés dans l'espace, ils affectent la réponse en tout point.
Pour finir, les bosses s'entendent plus que les creux, c'est donc sur les résonances qu'il convient de lutter; les anti-résonances , on vit avec. Smile

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Re: Expérience : étude du son dans une pièce.

Message par Juuk le Dim 01 Fév 2015, 13:55

Bonjour,

Tout d'abord, merci pour vos réponses!
J'ai quelques points que j'aimerai éclaircir avec vous...

madees a écrit:L'atténuation avec la distance n'est pas perceptible dans un si petit espace, c'est le phénomène d'ondes stationnaires qui domine.

Phénomène d'ondes stationnaires? tu peux développer?

Geoff Emerick de Fake a écrit:En fait, elles ne disparaissent pas, c'est leur répartition dans l'espace qui change.

D'accord, as-tu des courbes ou des explications mathématiques de ce phénomène? Car, si elles ne disparaissent pas, le micro n'est plus en capacité de les enregistrer, pourquoi?
De même, à l'oreille, j'entend de façon plus importante les fréquences d'environ 300-500Hz en m'éloignant de la source sonore, chose qui semble être logique selon mes relevés, puisque ces fréquences semblent persister dans l'espace ( à peine 8dB de différence entre la prise initiale et la prise finale).

Geoff Emerick de Fake a écrit:C'est normal, cette formule n'est valable qu'en champ libre et pour une source parfaitement ponctuelle - radiation sphérique). Dans ton cas, on est en espace clos et la source est double.

Existe t'il une formule permettant de calculer l'atténuation du son dans un espace clos, en fonction de la résonance? Dans mon expérience, la source n'était pas double car j'avais coupé une des deux enceintes, le micro enregistrait les fréquences toujours dans l'axe de l'enceinte active.

Geoff Emerick de Fake a écrit:Par exemple dans une pièce de 3,40m de long, une résonance va se produire à 50Hz pile (longueur d'onde 6.80m) et il y aura un noeud en plein milieu (longueur de l'aller-et-retour 3,40m, ce qui correspond à 10ms, soit la moitié de la période du signal à 50Hz).

Merci pour cet exemple, super utile pour comprendre tes propos. Juste une interrogation ; Longueur d'onde de la fréquence 50Hz est de 6,80m, donc l'onde va rencontrer un mur au milieu de sa longueur d'onde, et l'onde terminera sa longueur d'onde au retour à la source (aller-retour pour le coup). Il y aura donc un phénomène d'atténuation dû à l'absorption du mur.
- il y a t'il une formule ou une norme concernant l'absorption des sons dans les murs?
- tu dis que la longueur de l'aller et du retour est égale à 3,40m, ce qui correspond à 10ms. Comment calcules-tu la durée en millisecondes?

Tu dis que "En poursuivant cette réflexion (astuce!) on voit que la cartographie des ventres et des noeuds varie suivant le mode et le rang harmonique."
- Existe t-il une cartographie des ventres et des noeuds standard? une norme? es-tu en capacité de m'en fournir une? Si non, comment est-elle établie?

Si une fréquence grave à une longueur d'onde beaucoup plus longue, s'il n'y avait aucun obstacle, la fréquence s'atténuerait t'elle déjà durant sa première longueur d'onde? ou l'atténuation n'a t'elle lieu qu'après la première longueur d'onde révolue?

Encore tellement de questions viennent à moi.

Merci beaucoup, beaucoup pour ta réponse! quel milieu passionnant!

Cordialement,

Julien

Juuk
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Re: Expérience : étude du son dans une pièce.

Message par madees le Dim 01 Fév 2015, 14:19

Et bien Geoff a déjà bien expliqué le phénomène d'ondes stationnaires...
Aller, un petit lien pour commencer http://www.lafontaudio.com/criteres.htm

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Re: Expérience : étude du son dans une pièce.

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