Acoustique des salles - Part 6 - Réverbération

6 – LA REVERBERATION

C’est le résultat de l’interaction du son et de son milieu de diffusion. La reverb est un facteur très puissant de l’identité d’un lieu et le temps de reverb est un paramètre essentiel dans les qualités d’une salle.

1- Evolution temporelle de la reverb

a) Aspect global

ci-dessous, réponse dite impulsionnelle

La réverbération naît d’une multitude d‘échos sur toutes les parois d’une salle qui se combinent pour former un halo sonore nommé réverbération.

b) Les 1ères réflexions ou early reflections

Au début de son évolution, la réverb est marquée par des échos isolés dûs aux parois les plus proches. Ces E.R sont plus ou moins nombreuses selon le nombre de parois proches. Plus nombreuses dans une salle de bain que dans une chambre.

Elles sont aussi plus intenses si ces parois proches sont peu absorbantes (plus réfléchissantes) comme dans le cas d’une salle de bain.

Leur couleur spectrale varie selon la matière de ces parois : bois, plâtre, métal... cette caractéristique se retrouve sous le nom de « damp ».

Elles arrivent plus ou moins vite (Early reflection delay) selon la distance de ces parois : le résultat de cette distance, si elle est courte, est un filtrage en peigne entre le son direct et le son réfléchi.

c) Le champ diffus

Le nombre d’échos augmente, plusieurs centaines de

milliers par seconde. On ne les distingue plus séparément et ils se combinent pour former le champ diffus.

A l’intérieur de ce champ diffus, il peut subsister des échos isolés que l’on appelle échos émergents et qui sont un défaut acoustique auquel on doit remédier.

Ce champ diffus perd de l’intensité et en l’absence de nouveau signal, disparaît dans le bruit de fond du lieu.

d) Temps de réverbération ou reverb time

La reverb décroît et lorsqu’elle a chuté de 60 dB, on

estime qu’elle a disparu. Le temps de reverb s’appelle aussi RT 60 car c’est le temps que met la reverb à décroître de 60 dB.

Le temps de reverb est proportionnel au volume de la salle mais inversement proportionnel à l’absorption des parois. Dons, en traitant les parois avec des matériaux absorbants, on réduit le RT 60.

RT 60 de salles réputées.

e) RT 60 idéal Il varie :

1) En fonction des instruments

On distingue :

- les instrument dont l’extinction est courte : vents, violons en pizzicati, chant...La réverb leur permet de prolonger la décroissance du son.

- des instruments qui ont des résonances longues : cymbales, basse, piano, harpe...Ces derniers n’ont pas un besoin important de réverbération. Dans un mixage, il faut en tenir compte.

2) En fonction des genres musicaux et du volume des salles, voir abaque :

3) En fonction du nombre de musiciens.

La taille d’une salle doit être proportionnée au nombre de

musiciens. Un réverbération très courte produit la sensation d’un espace réduit : acceptable pour un duo de guitare mais incohérent pour un big-band de 25 musiciens.

2 – Contenu spectral de la reverb

a) Grandes salles.

Les premières réflexions sont isolées , peu nombreuses et peu intenses. Les aigus sont plus absorbés que les graves, du fait des longues distances parcourues par les ondes sonores. La dominante est donc grave et le T.R est supérieur dans les fréquences basses (paramétrage : Low ratio chez Yamaha ou bass multiply chez Lexicon).

b) Salles moyennes.

Plus propices à une reverb équilibrée mais souvent sujette à une coloration due à la présence de parois parallèle (ondes stat.) et à l’absence d’éléments diffusants.

c) Petites salles.

1ères reflexions intenses qui provoquent du filtrage en peigne qui colorent la rev dans les med-aigus, ondes stationnaires très présentes qui colorent la reverb dans les bas-médiums.

3 – Déroulement dynamique

Lorsque le lieu est petit, les réflexions sont très proches les unes des autres, très denses. La reverb monte rapidement (pre-delay, delay reverb).

Dans une grande salle, bien proportionnée, l’arrivée de la rev est plus progressive, plus douce. Cette progressivité est une des 1ères qualités de la reverb.

Si la salle a des défauts, mauvaises proportions, forme néfaste (concave par ex.), ou présence d’un mur très réfléchissant, la décroissance est irrégulière, voir chaotique.

4- Calcul du temps de reverb d’une salle.

La formule la plus connue et la plus simple est celle de Clément Wallace Sabine qui à la fin du 19ème siècle a étudié la reverb de manière rationnelle et avec des moyens réduits.

Précisons que ce calcul n’est valable si la salle n’est pas trop absorbante.

Le temps de reverb s’appelle RT60 ou TR60 car par convention, c’est le temps que met la reverb à chuter de 60 dB.

Sα est l’aire d’absorption équivalente exprimée en unités Sabine (ou en m2 d’absorption) que nous avons étudiée dans le chapitre « absorption ».

On doit répertorier toutes les surfaces de la pièces, constituées de matières différentes et calculer chaque Sα en multipliant la surface concernée par son coeff. α .

L’absorption n’étant pas la même à toutes les fréquences, il faut calculer le RT60 pour au moins 3 fréquences : par ex. 125 Kz, 1KHz et 4KHz.

Exemple de calcul :

Une salle de 10m x 6m x 4m a des murs en plâtre, un plafond en dalles acoustiques et un sol recouvert de moquette.

Voici les α des 3 matériaux :

Calcul du volume: 10x6x4=240 m3 On calcule directement 0,161 x V = 0,161 x 240 = 38,64

Calcul des surfaces : Sol : 10 x 6 = 60 m2 Plafond : 60 m2 Murs : (L x h) + (l x h) x 2 (10 x 4) + (6 x 4) x 2 = 128 m2

Pour ne pas s’embrouiller, mieux vaut faire un tableau :

On peut remarquer que les RT sont très homogènes et leur durée n’est pas excessive. Cependant, pour un studio consacré à de la musique moderne, des valeurs maximales de 0,8s sont souhaitables.

Remarque : Pour être le plus précis possible, ajouter les Sa correspondant au nombre moyen de personnes présentes dans le lieu ainsi qu’au mobilier.

5 – Critères de qualité de la réverbération

En dehors du RT60, les 3 critères principaux sont : - La clarté - L’intelligibilité - La spatialisation Des logiciels informatiques permettent d’évaluer ces critères (acoustic tools par ex.) et mettent en œuvre des démarches variées.

a) Critère de clarté

Il s’agit du rapport de l’énergie comprise dans les 80 premières ms sur l’énergie arrivant après. C80 : cet indice exprimé en dB définit la clarté d’une salle pour la reproduction et l’écoute de musiques, c’est à dire l’aptitude pour l’auditeur à distinguer les divers timbres des instruments. Si C80 > +6dB, la salle est trop sèche Si C80 < -6dB, la salle est trop confuse

Pour la musique « légère » : -2 à +2 dB

Pour l’opéra : 1+ à +4 dB Pour la musique symphonique : 0dB

b) Critère d’intelligibilité

Il existe plusieurs moyens de l’évaluer :

1) Par la dictée à un certain nombre d’auditeurs, de mots n’ayant aucun sens, les logatomes , afin d’éviter que les auditeurs ne les devinent. On établit ensuite le pourcentage de fautes. Si celui ci est élevé, la salle n’est pas adaptée à la transmission de la parole. 0 à 1,5 % : excellente 1,5 à 7 % : bonne 7 à 15 % : acceptable > à 15% : mauvaise

Exemple de dictée de logatomes :

Le jabernate coménidor frumina et volufila a sorpalé focina. Sounain, poidibu sémolon tréfidi gaman. Vobali tebu no fissaché.

Rette na capoli paboléta è jouni mirane. Furbi, eulice cloupa é mafilu probal.

2) Par la mesure de l’EDT = early decay time. C’est le temps que met le son réverbéré à décroître de 10 dB. Si ce temps est court, l’intelligibilité est bonne.

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c) Critère de spatialisation

Il évalue la sensation d’un espace en 2 D, la largeur et la profondeur. - Distance apparente - Volume apparent

6- Champs sonores dans une salle

Rappel : la distance critique, Dc est la distance à laquelle l’énergie de la réverbération devient égale à celle du son direct. Elle dépend à la fois de la directivité de la source ainsi que du taux d’absorption du lieu.

Dc = Racine carrée de RD / 16 π 16 p = 50,25. C’est une constante.

R = Facteur d’amortissement de la salle = s/α/ / 1 – / α / (/α / est α moyen)

D = directivité de la source. Notion que nous développerons ultérieurement. Retenons simplement que dans le cas d’une source omnidirectionnelle, D = 1. C’est le cas d’une onde de 125 HZ.

Quelle est la Dc d’une salle dont la surface totale des parois est 300 m2, toute en plâtre à la fréquence de 125 Hz ?

D = 1 (source omni)

/ α / = 0,04

R = 300 x 0,04 = 12

12 / 50,25 = 0,23 m

C’est très court mais cela correspond à la réalité. Les deux facteurs, α et D jouent à égalité.

Publié avec l'aimable autorisation de René KAMOU