Acoustique des salles - Part 5 - Filtrage en peigne

5 – FILTRAGE EN PEIGNE

Comme pour les ondes stationnaires, il s’agit d’un phénomène d’interférence entre des ondes sonores. A la différence qu’il concerne les fréquences medium, et haut médium et affecte la balance spectrale dans ces fréquences en produisant des pics de fréquences et des creux. La courbe de réponse ressemble à un peigne.

a) Observation

Chaque oreille de l’auditeur perçoit le son direct de l’enceinte, suivi d’un grand nombre de réflexions sur les murs, sur le sol et le plafond. Le décalage entre les ondes directes et réfléchies les plus proches produisent des filtrages en peigne. Les retards supérieurs à 30 ms provoquent un écho.

b) Filtrage en peigne produit par deux ondes décalées par un certain temps appelé Δt.

On peut en faire l’expérience avec un delay et du bruit rose par exemple.Connaissant la valeur de Δt (celle du delay time), nous observons :

Un 1er creux à la fréquence dite c1 donnée par la formule :

Le pic suivant, fp1 se situe à la fréquence : p1 = c1 x 2 c2 = c1 x 3 etc . . . On a donc alternativement un creux et un pic à tous les multiples entiers de c1.

Ex : on décale deux caisses claires identiques de 0,8 ms On aura un 1er creux à 1000 / 2 x 0,8 = 625 Hz On aura un 1er pic à 2 x 625 = 1250 Hz

On peut représenter quelques pics et creux dans un tableau :

c) Filtrage en peigne lorsqu’on connaît le décalage en distance

Seule la formule est à connaître :

Δd ( dire delta d) est le décalage en distance, exprimé en mètres

Voir document suivant, les signaux sont enregistrés par un micro situé à 2 m en face des enceintes :

d) Amplitude des pics et des creux.

Les ondes ainsi déphasées, si elles sont d’égale intensité, donnent des pics de + 6dB et des creux infinis (en théorie).

En sonorisation, l’une des préoccupations les plus importantes est d’éviter ce genre de décalage, par une mise en phase attentive des éléments de diffusion. A défaut, cela provoque un déséquilibre spectral ainsi qu’une perte de puissance.

Si les intensités des deux ondes sont différentes, le phénomène s’atténue et on peut le considérer comme négligeable si les intensités diffèrent de 12 dB et plus.

e) Remarques

Si les ondes stationnaires concernent les fréquences

graves et bas-médium, entre 30 Hz et 300 Hz, le filtrage en peigne touche plutôt les bandes médium, médium-aigüe et aigüe, entre 300 Hz et 20 KHz, les zones de fréquence les plus gênantes se situent entre 1 et 4KHz.

Dans l’écoute réelle, l’audition est soumise à une infinité de filtrages en peigne qui tous influencent le son, auxquels on peut ajouter des filtrages différents entre l’oreille droite et l’oreille gauche ainsi que la présence probable d’ondes stationnaires. Nous somme habitués à ce phénomène que nous savons exploiter notamment dans le domaine de la localisation.

Cependant, de gros problèmes se posent lorsque il y a peu de pics et de creux, cas des faibles décalages, le filtrage s’entend mieux, il est plus gênant.

Lorsque les pics et les creux sont nombreux, cas des décalages compris entre 10 et 30 ms, l’oreille a tendance à lisser la courbe de réponse.

Lorsque les décalages dépassent 30 ms, on arrive dans la zone d’écho car l’oreille parvient à distinguer son direct et son décalé.

Publié avec l'aimable autorisation de René KAMOUN