Le nombre d'or en acoustique architecturale. Appartements pour le système

Le son que nous entendons dans une salle d'écoute ou dans une salle de cinéma maison est formé par le fonctionnement d'équipements de reproduction du son et les propriétés acoustiques de l'espace qui nous entoure. L'équilibre tonal et le timbre du son peuvent varier considérablement en fonction de la position d'écoute, des enceintes et de la géométrie de la pièce. De plus, les résonances acoustiques intrinsèques de la pièce (on les appelle aussi ondes stationnaires ou modes de pièce) peuvent avoir un effet tel qu'elles l'emportent même sur le son du phonogramme original.

Positionnement des enceintes dans la pièce d'écoute
et mods d'intérieur

Le son que nous entendons dans une salle d'écoute ou dans une salle de cinéma maison est formé par le fonctionnement d'équipements de reproduction du son et les propriétés acoustiques de l'espace qui nous entoure. L'équilibre tonal et le timbre du son peuvent varier considérablement en fonction de la position d'écoute, des enceintes et de la géométrie de la pièce. De plus, les résonances acoustiques intrinsèques de la pièce (on les appelle aussi ondes stationnaires ou modes de pièce) peuvent avoir un effet tel qu'elles l'emportent même sur le son du phonogramme original.

Les ondes stationnaires créent une série de « pics » et de « creux » dans une pièce, tandis que dans certaines zones, les niveaux de volume peuvent être soit supérieurs, soit inférieurs à ceux reproduits par la source.

La pression acoustique générée par les mods a plus niveaux élevés près des murs, il est encore plus élevé dans les zones d'angle dièdres (mur/plafond, mur/sol, mur/mur), et les niveaux les plus élevés sont observés dans les zones d'angle triangulaires (mur/mur/plafond ou mur/mur/sol les articulations).

Les proportions de la pièce, c'est-à-dire les rapports de longueur, largeur et hauteur, précisent l'emplacement des modes de pièce dans le spectre de fréquences, ainsi que la densité de leur distribution. Les dimensions, en tant que telles, déterminent les fréquences auxquelles les résonances se produisent, c'est-à-dire alors s'il y aura des individus ayant grande valeur pour la musique jouée, les fréquences sont amplifiées ou supprimées. Dans les pièces rectangulaires à surfaces planes et réfléchissantes (murs, sol et plafond), ces résonances peuvent être facilement calculées à l'aide de la formule bien connue suivante :

f = (c / 2) (√ (n x /Lx) 2 +( oui / L y) 2 +( n z / Lz) 2)

où n x, n y et n z sont des nombres entiers, et L x, L y et L z sont respectivement la longueur, la largeur et la hauteur de la pièce.

Pour calculer tous les modes, il faut énumérer toutes les combinaisons possibles de trois entiers N x, Ny, N z. En pratique, il suffit de ne calculer que les modes basse fréquence, c'est-à-dire se limiter à la valeur maximale N = 4.

Il existe trois types de modes de résonance : axial, tangentiel et oblique (oblique).

Les modes axiaux se produisent entre une paire de murs opposés le long de l'une des dimensions de la pièce des murs le long de l'une des dimensions de la pièce.

Les modes obliques (ou obliques) se produisent lorsque les six surfaces intérieures de la pièce sont impliquées.

Les modes axiaux, en règle générale, sont les plus intenses de tous, et sous une certaine hypothèse, l'influence des modes tangentiel et oblique peut être négligée pour estimer la distribution des résonances de la pièce. Il est possible de calculer manuellement les modes de pièce axiaux, ainsi qu'à l'aide d'un simple calculateur acoustique en ligne (http://www.acoustic.ua/forms/calculator7_1.html).

À l'intérieur petite taille l'influence des modes de pièce prolonge le temps de décroissance du son et augmente l'inégalité de la caractéristique amplitude-fréquence. Les principaux problèmes se posent aux basses fréquences en raison de la densité relativement faible des modes de résonance dans la plage de 40 à 300 Hz.

La présence de modes de résonance dans une pièce entraîne une coloration indésirable du son et l'apparition de défauts prononcés d'équilibre tonal. Le phonogramme acquiert un son caractéristique de "boîte".

Les concepteurs de studios d'enregistrement et de salles de musique tentent de résoudre ce problème en utilisant des pièces aux proportions appropriées, en plaçant les auditeurs et les haut-parleurs aux bons endroits et en utilisant des absorbeurs de basses fréquences spéciaux.

Le choix des proportions « correctes » de la pièce peut réduire considérablement l'effet des résonances de la pièce et atténuer l'effet audible des modes.

Au cours des dernières décennies, il a été proposé un grand nombre de approches pour trouver le rapport optimal de la taille des pièces. La plupart de ces techniques tendent à éviter les cas dans lesquels les modes répétitifs sont situés dans une plage de fréquences étroite.

Mods tangentiels formé lorsque onde sonore plusieurs foisest reflétée par quatre surfaces, dont des paires sont parallèles entre elles.

De nombreux acoustiques bien connus ont traité ce problème. En conséquence, dans la pratique de l'acoustique architecturale, plusieurs des ratios de taille de pièce les plus réussis ont été établis.

En 1996, après une série d'études menées par le Département Ingénierie de l'Armée de l'Air(Département de la Recherche Division Ingénierie de Armée de l'Air), Robert Walker(Robert Walker) a développé un critère de qualité d'une salle de musique basé sur le calcul de la distance quadratique moyenne entre les fréquences modales. Cette méthodepermet d'obtenir un certain nombre de pratiques et presque tailles optimales pièces. En 1998, la formule proposée par Volcker a été adoptée comme norme par l'Union européenne de radiodiffusion(Union européenne de radiodiffusion, TR R 22, 1998) et l'Union internationale des télécommunications(Union internationale des télécommunications UIT - R BS .1116-1, 1998) et est recommandé pour une utilisation dans la construction de studios et de salles d'écoute de musique.

Le rapport ressemble à ceci :

1,1 w/h<= l / h <= 4.5 w / h - 4, l / h < 3, w / h < 3 où l - longueur, w - largeur, h - la hauteur de la pièce. De plus, les rapports entiers de la longueur et de la largeur de la pièce à sa hauteur à +/- 5 % doivent être exclus.

Un calculateur interactif pour calculer la taille optimale de la pièce d'écoute est disponible icihttp:// www. acoustique. u/ formes/ calculatrice 7_1. html.

La formule décrite vous permet de calculer des rapports non idéaux, mais tout à fait acceptables, des dimensions linéaires des salles de studio, des salles de contrôle et des salles d'écoute musicale en termes de réduction de l'effet des résonances basse fréquence.

Néanmoins, très souvent, vous avez affaire à une pièce dont la forme n'est plus possible de changer. Dans ce cas, un outil important pour réduire l'influence des résonances de la pièce est le bon positionnement relatif des systèmes acoustiques les uns par rapport aux autres, les structures d'enceinte et la zone d'écoute.

Dans la pratique de l'écoute critique, il existe plusieurs approches pour le placement des enceintes dans une pièce. L'un d'eux a été développé par George Cardas sur la base du principe du nombre d'or. Cette technique est applicable à n'importe quel haut-parleur d'armoire lorsqu'il est placé dans n'importe quelle pièce symétrique rectangulaire de dimensions comparables. L'exactitude de cette approche peut être facilement vérifiée par une écoute directe sans l'utilisation d'équipement spécial.

L'installation de systèmes acoustiques dans une pièce fermée conduit non seulement à l'excitation des modes de la pièce, mais aussi à l'apparition de distorsions parasites causées par l'interaction du son direct des haut-parleurs avec les réflexions des ondes sonores des structures enveloppantes (le appelé effet SBIR (Speaker Boundary Interference Response).Le signal atteignant le spectateur, les informations utiles disparaissent dans tout un ensemble de bandes de fréquences significatives sur le plan informationnel, ce qui fausse considérablement l'équilibre tonal du phonogramme d'origine.Les fréquences auxquelles se produit une interaction acoustique indésirable sont proportionnelles à la distance des haut-parleurs aux murs de la pièce et sont principalement de l'ordre de 50 250 Hz.

Le son d'un système stéréo est le plus affecté par la distorsion due à l'interaction (par ordre d'importance) :

Haut-parleur avec la paroi latérale la plus proche ;

Haut-parleur avec paroi avant ;

Haut-parleur avec paroi latérale éloignée.

Considérez les options pour placer des systèmes acoustiques dans des pièces de différentes formes et méthodes de traitement des défauts acoustiques indésirables.

Salle d'écoute longitudinale

En utilisant le principe du "nombre d'or", il est possible de positionner les haut-parleurs dans la salle de musique de manière à discorder les fréquences auxquelles apparaissent les défauts acoustiques, ainsi qu'à exclure ou réduire significativement l'unisson des résonances néfastes. Afin de disposer des enceintes d'enceintes dans une pièce rectangulaire symétrique selon le principe du « nombre d'or », il faut retenir deux formules simples :

Distance entre le centre du subwoofer et le mur latéral :

Largeur de la pièce RW, (m) x 0,276

Distance entre le centre du subwoofer et la paroi avant :

Largeur de la pièce RW, (m) x 0,447

Après avoir placé les haut-parleurs de la pièce selon le principe du « nombre d'or », il est nécessaire de sélectionner la position de l'auditeur dans le champ sonore proche. La position d'écoute est déterminée uniquement par la distance entre les centres des haut-parleurs et n'est pas liée à la taille de la pièce elle-même.

En général, les haut-parleurs et la tête de l'auditeur doivent être situés aux sommets d'un triangle équilatéral. La longueur du côté du triangle doit être égale à la distance entre les haut-parleurs. L'importance du placement symétrique des enceintes dans une petite pièce ne peut pas être surestimée. Lorsque les haut-parleurs sont positionnés selon le principe du « nombre d'or », ils doivent être légèrement tournés vers l'auditeur. Cela peut être fait en écoutant. Habituellement, il suffit de tourner les haut-parleurs de 5 à 6 degrés. Les haut-parleurs d'armoire nécessitent généralement un angle de pivotement légèrement plus grand que les haut-parleurs à panneau.

Le positionnement de l'auditeur dans le champ proche offre un excellent panorama stéréo. Cette technique est généralement utilisée dans les studios d'enregistrement. Cependant, ce n'est pas une recette universelle pour les salles d'écoute de musique. Très souvent, il est préférable d'éloigner le point d'écoute du plan de placement des enceintes pour créer une scène sonore réaliste. La distance optimale "c" peut aller de 0,88 à 1,33 par rapport à la distance entre les enceintes avant.

Salle d'écoute cuboïde dorée

La salle d'écoute « cuboïde d'or » a les dimensions suivantes :

h x 1,62 h x 2,62 h, où h est la hauteur de la pièce. Les relations entre les dimensions linéaires d'une telle pièce correspondent au principe du « nombre d'or » ou d'une suite irrationnelle de nombres de Fibonacci. Acoustiquement parlant, une pièce cuboïde dorée a une propriété remarquable. Étant donné que les principales fréquences de résonance de la pièce diffèrent les unes des autres dans le rapport de la "section dorée" (proportionnellement à la taille de la pièce), l'interaction des ondes stationnaires (de tous types !!!) n'augmente pas, mais , au contraire, compense partiellement l'irrégularité du champ sonore. Cela conduit à une perception sonore plus naturelle dans les petites pièces (moins de 100 m3) aux basses fréquences.

Vous pouvez utiliser la méthode du rapport ou les nombres de Fibonacci pour calculer l'emplacement des haut-parleurs dans une salle de musique cuboïde dorée. Les deux méthodes de calcul conduisent au même résultat.

Salle d'écoute côte à côte

Si les haut-parleurs d'une pièce d'écoute rectangulaire sont situés le long d'un long mur, vous devez dessiner des rectangles dans les coins avant de la pièce dans la proportion du nombre d'or.

Salle d'écoute carrée

Si vous n'avez pas de chance et que vous avez une pièce d'écoute carrée, comme dans le cas précédent, dessinez des rectangles « dorés » dans les coins avant de la pièce et tracez des lignes diagonales à travers eux. Placez les haut-parleurs le long de ces lignes.

La mise en œuvre de ces recommandations simples basées sur l'application du principe harmonique de la "section d'or" permet, sans aucun coût, d'améliorer considérablement le son des équipements de reproduction sonore dans toute pièce rectangulaire symétrique. Cependant, il convient de noter que les recommandations ci-dessus ne sont pas une panacée à tous les malheurs acoustiques, mais concernent uniquement la correction des défauts causés principalement par l'influence de résonances indésirables de la pièce. Mais c'est la base sur laquelle vous pouvez construire un système stéréo au son parfait, donnant de la joie et du plaisir à son propriétaire.

Il est bien connu qu'une pièce a un effet notable sur le son des systèmes hi-fi. Assez a été écrit sur ce phénomène dans les publications spéciales et populaires. Peut-être que beaucoup de nos lecteurs ont étudié ce problème de manière indépendante, sinon théoriquement, du moins dans la pratique - en choisissant l'emplacement optimal du système d'enceintes dans la pièce, en essayant de modifier les propriétés absorbantes à l'aide de tapis, de rideaux épais et de meubles rembourrés. Disposant de quelques capacités supplémentaires, à savoir notre complexe de mesure, nous avons également décidé de participer à l'étude des propriétés de résonance des pièces. Bien sûr, nos résultats sont largement illustratifs, mais il semble que ce soit le cas lorsqu'il est utile de voir une fois que d'entendre cent fois...

Commençons quand même par la théorie. En raison des multiples réflexions des murs, un champ sonore tridimensionnel est créé dans la pièce. Si la fréquence du son coïncide avec l'une des fréquences naturelles de la pièce, il existe une distribution stable de l'amplitude des fluctuations de pression dans l'espace de la pièce et elle est perçue comme un son. Imaginez que nous ayons fait chanter la pièce avec notre propre voix (cela peut être fait en éteignant la source sonore qui a excité des vibrations dans la pièce à l'une de ses fréquences naturelles, et en imaginant qu'il n'y a pas d'atténuation). Comment la résonance de la pièce sera-t-elle perçue ? Nous entendrons un son tonal dont la fréquence, naturellement, est égale à la fréquence de la source que nous avons déjà mentalement éteinte, et le volume changera lorsque l'auditeur se déplacera dans l'espace. De belles figures multicolores dans les figures montrent comment l'amplitude de pression (volume sonore) change dans l'espace pour différentes fréquences naturelles de la pièce (chiffres sous les figures) avec des dimensions lx = 5,6 m, ly = 3,8 m, lz = 3,5 m. Les zones les plus claires sont les zones d'amplitudes de pression plus élevées. Plus la fréquence naturelle est élevée, plus la distribution tend en fait à être uniforme. De nombreuses pointes acérées ne sont pas réalisées, comme si elles étaient entraînées par un rouleau. La raison en est l'absorption du son, qui croît proportionnellement au carré de la fréquence.
Revenons à la réalité maintenant. De tels modèles stables existent dans la pièce tant que la source sonore fonctionne. Dès qu'il s'éteint, l'amplitude des oscillations commence à chuter rapidement (rappelez-vous la loi exponentielle ?), et la vitesse de chute dépend de l'atténuation dans la pièce (c'est-à-dire de l'exposant). Plus l'amortissement est faible, plus le temps de réverbération est long - l'espace de la pièce. Mais c'est une toute autre histoire...
Le champ sonore du haut-parleur est ainsi indissociable des résonances dans la pièce, et leur interaction se fait selon les lois de la diffraction et des interférences. Cela signifie que non seulement une augmentation locale, mais également une diminution de l'amplitude de la pression acoustique est possible. Et les champs sont ajoutés non pas à une fréquence, mais dans toute la plage impliquée, à la fois émise par la source et les fréquences de résonance naturelles de la pièce. Les distributions les plus prononcées existent dans les basses fréquences, ce qui, bien sûr, a été bien compris par ceux qui ont essayé d'amplifier les basses en déplaçant les haut-parleurs vers le coin de la pièce.
Ainsi, après avoir rafraîchi notre compréhension des résonances dans une pièce à l'aide de la modélisation informatique, nous avons décidé de voir ce qui s'y passe avec le son d'une enceinte Hi-Fi. En installant des enceintes dans la pièce, nous concrétisons les distributions résonantes. L'endroit où nous plaçons le microphone sera pour certaines fréquences dans la zone d'amplitude de pression accrue, pour d'autres - vice versa. En même temps, n'oublions pas que dans une pièce avec un niveau de réverbération normal, le rayonnement direct du haut-parleur dominera toujours à l'oreille.

Habituellement, lorsque nous mesurons les caractéristiques amplitude-fréquence des haut-parleurs, nous excluons l'influence de la pièce, c'est-à-dire que nous effectuons des mesures comme en champ libre. Ceci est réalisé par la distance maximale possible de tous les murs, sol et plafond (au centre du volume); un court signal d'impulsion est utilisé pour l'émission et pendant l'enregistrement - une fenêtre temporelle qui coupe tous les signaux réfléchis. Afin d'évaluer la contribution réelle de la pièce, nous avons utilisé une source de bruit blanc continue. En figue. 1 montre la réponse en fréquence du haut-parleur (ligne bleue) et la réponse en fréquence du système haut-parleur-salle (ligne rouge), obtenues dans notre laboratoire - une pièce assez grande avec des dimensions de 7,0-7,5-3,6 m et des murs bien étouffés . On voit clairement que la pièce dans ce cas a un rôle insignifiant - la différence n'est pas supérieure à 4 dB dans les basses fréquences, et après 1 kHz, elle est pratiquement inexistante. Dans une autre pièce (3,6-3,8-5,5 m), où les murs ne sont pas recouverts de panneaux absorbants, leur influence dans une situation similaire est plus importante (Fig. 2). Cependant, on ne peut pas dire qu'il détruit radicalement la réponse en fréquence du haut-parleur. Mais même si nous posons le système de haut-parleurs d'étagère sur le sol à une distance de 2 m du canapé sur lequel l'auditeur est assis (nous avons un microphone), nous obtiendrons la caractéristique illustrée à la Fig. 3. Le son devient nettement plus "grave". Peut-être que pour une soirée dansante ce n'est pas mal... 4 il est clairement visible ce que deviendra le son si le haut-parleur est placé dans le coin même, et écoutez-le à une distance de 2 m du mur. Hélas, dans la plage allant jusqu'à 1 kHz, la réponse en fréquence d'origine est presque complètement détruite. La situation ne changera pas si le haut-parleur et le microphone sont intervertis (Fig. 5). Le graphique de la Fig. 6 correspond à la situation où l'auditeur (microphone) est à une distance d'environ 20 cm du mur, et le locuteur est à une distance de 2 m de celui-ci.
Essayons de résumer et, peut-être, de donner des conseils. Tout d'abord, nous notons que la réponse en fréquence présentée du système de haut-parleurs est un peu exagérée. Rappelons qu'elles ont été mesurées sur un bruit blanc continu, et dans ce cas, littéralement toutes les oscillations résonantes possibles sont établies et maintenues. En écoutant de la musique, la situation est quelque peu différente. L'absorption joue ici un rôle important, et comme les signaux musicaux sont souvent de nature plus impulsive, dans une pièce bien étouffée, le processus, au sens figuré, n'atteint pas la "saturation". Bien entendu, la nature et la taille de votre pièce d'écoute doivent être prises en compte lors du choix d'une acoustique. Peut-être que vous ne devriez pas toujours vous concentrer sur les basses profondes. Dans le même temps, notez que même dans nos expériences "non musicales", la réponse en fréquence réelle du haut-parleur joue un rôle important, et il est préférable d'avoir une acoustique avec une réponse en fréquence douce (sans déséquilibre) en tant que "matériau source ". Il est préférable de rester à l'écart des murs et des coins lors de l'installation et de l'écoute de vos enceintes. Sur la base de l'expérience, nous pouvons vous conseiller d'utiliser un bruit blanc peu musical mais informatif lors de la mise en place de votre système acoustique de salle. Le changement de son est très clairement perceptible à l'oreille lorsque le haut-parleur se déplace dans la pièce d'écoute. La « voix » de référence du bruit blanc peut, par exemple, s'apprendre en l'écoutant sur de bons écouteurs ou en plaçant une acoustique de haute qualité au centre d'une pièce bien feutrée et suffisamment grande. Cependant, nous n'insisterons pas particulièrement sur ce "concert"...

D. MERKULOV, Candidat en Sciences Techniques. Basé sur des matériaux de presse étrangère.

Une reproduction musicale de haute qualité peut être obtenue en utilisant un amplificateur puissant avec une bande passante couvrant toute la gamme sonore et des haut-parleurs avec une réponse en fréquence uniforme. Mais à la maison, cela ne suffit pas. La perception du son, en particulier dans les basses fréquences, dépend de la taille et de la forme de la pièce, car des phénomènes tels que la résonance acoustique et la réverbération, ou, simplement, l'écho, sont assez perceptibles. CETTE RÉSONANCE DE RÊVE

En termes de qualité sonore, le théâtre musical à domicile n'est pratiquement pas inférieur au théâtre d'opéra.

Les harmoniques donnent au son une couleur particulière et définissent son timbre. À titre d'exemple, des formes d'onde sont affichées contenant les première et deuxième harmoniques (en haut) et les première et troisième harmoniques (en bas).

Science et Vie // Illustrations

La répartition des fréquences naturelles des pièces de dimensions 5,7x4,2x3 m (en haut) et 4,2x3,6x3 m (en bas) permet de comparer leurs caractéristiques acoustiques (pour simplifier, les amplitudes de toutes les harmoniques sont supposées identiques) .

Science et Vie // Illustrations

Science et Vie // Illustrations

Les enceintes de cinéma maison peuvent être installées de différentes manières.

Science et Vie // Illustrations

Dans une pièce de petite taille, il est conseillé de placer l'équipement DMT dans le coin (au-dessus) et dans un grand - le long d'un long mur (en dessous).

Lors des cours de physique à l'école, lorsqu'ils étudient le phénomène de résonance, ils donnent souvent l'exemple de la destruction en janvier 1905 d'un pont égyptien à chaînes de 47 mètres sur la rivière Fontanka à Saint-Pétersbourg. Puis un détachement de l'armée a marché le long de celui-ci. Habituellement, ils font 120 pas par minute, et cette fréquence (2 Hz) coïncidait avec la fréquence des vibrations naturelles de la structure. A chaque pas, la portée des oscillations de la travée augmentait et, finalement, le pont ne pouvait plus le supporter. Cet événement a fait forte impression aussi parce que, selon des témoins oculaires, avant l'effondrement du pont, Maria Ilyinichna Ratner, qui y habitait, criait depuis la fenêtre d'un immeuble voisin, fatiguée du bruit des unités militaires qui passaient sans cesse : "Pour que vous échouiez tous !" C'était, bien sûr, une pure coïncidence. Cependant, les militaires ont ensuite été interdits de traverser les ponts au pas; même une commande spéciale est apparue : "Sortez du temps !" Cependant, la nature a plus d'une fois testé les ingénieurs civils sur la connaissance des lois de la physique. En 1940, aux USA, sous des rafales de vent rythmées, le pont suspendu de 854 mètres de Takoma entre en résonance et s'effondre, et le 12 juin 2001, deux jours après sa mise en service, le London Millennium Bridge de 325 mètres est fermé pendant 9,5 mois - il a dû être repensé pour neutraliser les vibrations des pas de groupes aléatoires de piétons.

POUR FAIRE SONNER LA MUSIQUE

Le son est constitué de vibrations de l'air qui se propagent sous forme de zones de compression et de dépression. Et la résonance joue un rôle non moins important en acoustique que dans la construction de ponts. Les archets et les cordes ne sonneront beaux que si le matériau, la taille et la forme de la table d'harmonie créent les conditions de résonance. Le principe du son des instruments à vent et à anches est basé sur la résonance. Soit dit en passant, la résonance dans la musique provoque parfois la mort d'objets. Nous avons entendu des histoires de témoins oculaires qui ont vu comment les verres de cristal craquaient et se brisaient pendant le chant de Fiodor Ivanovitch Chaliapine ou du ténor italien Francesco Tamagno.

Les propriétés acoustiques des salles affectent également de manière significative la perception des œuvres musicales. Les architectes de l'Antiquité et du Moyen Âge étaient également célèbres pour l'art de construire des locaux avec une excellente acoustique - ce qu'on appelle la galerie des murmures de la cathédrale Saint-Paul de Londres, dans laquelle la voix de l'interlocuteur, où qu'il se trouve dans le galerie, se fait entendre comme s'il vous parlait à l'oreille.

Maintenant, la musique n'est pas seulement entendue dans des salles spécialement construites. Les centres musicaux (MC) et les théâtres musicaux à domicile (DMT) sont situés dans presque tous les appartements, et il est important de savoir dans quelle pièce et comment placer l'équipement afin d'obtenir le meilleur résultat (voir Science et Vie, n° № , 2001 ; n°).

VÉRIFICATION DE L'ALGÈBRE DE L'HARMONIE

Au cours des dernières décennies, des méthodes relativement simples ont été développées aux États-Unis et dans certains pays européens pour déterminer les paramètres acoustiques des petites salles et du DMT, qui permettent d'évaluer de manière fiable la qualité des salles destinées à l'écoute d'œuvres musicales. Même une personne sans formation spéciale peut utiliser les recommandations.

En acoustique, on connaît le principe selon lequel la limite inférieure de fréquence ( F), clairement audible dans une pièce donnée, dépend de son volume ( V) : plus il est grand, plus la fréquence de coupure est basse. De nombreux experts utilisent encore la formule bien connue pour estimer cette fréquence

f = v/ 3C V,

où v= 340 m / s - vitesse du son.

Par exemple, une pièce de 5,7 m de long, 4,2 m de large et 3 m de haut a un volume de 72 m 3 , puis la fréquence F= 82Hz. Cette formule est valable non seulement pour les pièces rectangulaires, mais aussi pour les pièces rondes, ovales, etc.

Mais en plus de la fréquence de coupure inférieure, les fréquences naturelles de la pièce affectent la perception du signal sonore, et elles sont plus faciles à calculer pour une pièce rectangulaire, d'autant plus que, en règle générale, les équipements radio domestiques et les haut-parleurs sont installés dans de tels pièces. La résonance déforme le son, car le son semble plus fort à la fréquence de résonance et un pic apparaît dans la réponse en fréquence dans cette zone. Pour qu'il y ait résonance, il suffit que la distance L entre les plans opposés de la pièce était un multiple de la moitié de la longueur d'onde sonore l/2. Plus un mur est éloigné d'un autre et le sol est éloigné du plafond, plus la fréquence de résonance est d'autant plus faible. F min. En d'autres termes, la fréquence de résonance la plus basse dans une pièce rectangulaire F min = 340 / (2 L max), où L max est la plus grande dimension de la pièce (généralement sa longueur).

Dans notre exemple L max = 5,7 m et fréquence de résonance inférieure F min = 340 / (2x5,7) = 29,8 Hz. Les autres mesures (largeur et hauteur) correspondent à des fréquences de résonance de 40,5 et 56,7 Hz.

Cependant, un signal musical ne se caractérise pas seulement par la fréquence de la tonalité principale. Après tout, vous ne pouvez même pas confondre, par exemple, un violon et un hautbois ou une guitare et un piano qui sonnent sur la même note. Tout instrument, y compris la voix humaine, a un timbre qui lui est inhérent. Le fait est que le son musical est complexe, il contient des fréquences qui sont des multiples de la fréquence du ton principal. Ces composants supplémentaires sont appelés harmoniques ou harmoniques supérieures. Le nombre et l'amplitude des harmoniques déterminent le timbre, c'est-à-dire qu'ils donnent au son sa couleur individuelle. Plus il y a d'harmoniques, plus le son est riche. Les harmoniques plus élevées dans la pièce résonneront également. Les fréquences de certains des dix premiers harmoniques sont données dans le tableau (voir Fig. 1).

Au-dessus de 300 Hz, les fréquences de résonance sont si proches les unes des autres que l'oreille n'est plus en mesure de capter les pics de résonance. Idéalement, les fréquences de résonance pour chaque harmonique devraient être décalées les unes des autres des mêmes valeurs. Ensuite, en se superposant, ils ne créeront pas de pics aigus et ne déformeront pas la réponse en fréquence. Certes, il est extrêmement difficile d'y parvenir dans la pratique.

De ce point de vue, le plus défavorable est une pièce carrée (pire encore est une pièce dans laquelle toutes les dimensions sont les mêmes, c'est-à-dire cubiques). Il y a moins de résonances, mais elles sont plus prononcées. Il en va de même pour les pièces dont les dimensions s'avèrent multiples, par exemple sa hauteur (2,5 m) est deux fois inférieure à sa largeur (5 m) ou trois fois inférieure à sa longueur (7,5 m).

S'il existe des pièces avec de telles proportions de tailles qui ne permettent pas d'obtenir un bon son, alors le bon sens suggère que l'inverse est également possible, c'est-à-dire des pièces avec des proportions optimales qui assurent une répartition uniforme des fréquences de résonance.

Il y a environ 40 ans, l'Américain M. Lowden a découvert dans quels cas il est possible d'obtenir une reproduction de haute qualité d'œuvres musicales dans une pièce. Il résume les résultats obtenus dans un tableau. Dans celui-ci, la largeur et la longueur de la pièce sont indiquées par rapport à la hauteur prise comme unité. L'inégalité des caractéristiques amplitude-fréquence de la pièce augmente avec la croissance du nombre de rangées du tableau (voir Fig. 2).

Si nous définissons des valeurs spécifiques pour les dimensions de la pièce, par exemple, prenons une hauteur égale à 3 m, alors pour l'option de la 1ère ligne, nous obtiendrons les dimensions de la pièce 3x4,2x5,7 m, que nous avons déjà utilisé comme exemple. Selon Lowden, dans une telle pièce, la qualité de reproduction sera la plus élevée. A titre de comparaison, considérons une variante du placement de la 10e ligne du tableau de Lowden (voir Fig. 3).

Pour plus de clarté, nous utiliserons des images graphiques de spectres de fréquences. Une pièce mesurant 3x3,2x4,6 m en termes de répartition des fréquences de résonance semble préférable à première vue : les fréquences semblent plus ordonnées. Cependant, il est à noter que dans notre premier exemple, il y a plus d'harmoniques dans la région jusqu'à 300 Hz, et la fréquence inférieure de 19,8 Hz est plus proche du seuil d'audibilité (18-20 Hz).

ECHO N'EST PAS SEULEMENT EN MONTAGNE

La perception subjective d'un morceau de musique est également influencée par un phénomène tel que la réverbération. Cependant, notre physiologie est telle que le retard d'environ 30 ms des ondes sonores réfléchies par les parois par rapport à l'onde directe n'est pas perçu par l'oreille. Cela signifie que l'effet d'écho ne se produit que si l'onde réfléchie parcourt 10 m de plus que l'onde directe. Dans les quartiers d'habitation, cela n'est possible qu'avec la réflexion répétée du signal provenant des murs - nous avons tous noté le son éclatant caractéristique d'une pièce vide d'où les meubles ont été retirés. Lors de la lecture des basses fréquences, en raison de la réverbération, la basse soit "marmonne" ou, au contraire, disparaît en fonction de la différence de phase qui en résulte. Dans ce cas, l'absorption acoustique des murs doit être augmentée: posez des tapis au sol et accrochez-vous aux murs, tirez les rideaux aux fenêtres, mettez des meubles supplémentaires (canapés, fauteuils), des fleurs en pots. Soit dit en passant, les amateurs de son de haute qualité, prêts à sacrifier le confort au profit d'un son de haute qualité, avaient l'habitude de tapisser les murs de la salle de "musique" avec des boîtes en carton pour les œufs.

PETITS CONSEILS POUR MELOMAN

Les murs non parallèles et les plafonds en pente jouent un certain rôle dans l'augmentation du nombre de fréquences naturelles et leur meilleure répartition sur le spectre. Il convient également de garder à l'esprit que les murs nus améliorent non seulement la réverbération, mais aussi la résonance. Par conséquent, les mesures visant à augmenter l'absorption acoustique ont un double effet. Il est souhaitable que la salle de loisirs audiovisuels ait un volume tel que sa fréquence inférieure soit inférieure à celle indiquée dans les données techniques de l'amplificateur et des haut-parleurs.

Lorsque vous placez des haut-parleurs dans une pièce de théâtre musical à domicile, vous devez suivre des règles simples, en tenant compte de la "vulnérabilité" accrue des basses. Les haut-parleurs sphériques ou avec un panneau avant étroit ont un large diagramme de directivité (voir "Science et Vie" n°). Par conséquent, la géométrie de la pièce et leur distance par rapport aux murs n'ont pratiquement aucun effet sur le son. Les radiateurs acoustiques au sol ou en rack qui n'ont pas d'inverseur de phase arrière peuvent être installés à une distance de 30 à 40 cm du mur. Pour les enceintes avec inverseur de phase, cette distance doit être plus grande, jusqu'à 50-70 cm.

Lorsqu'ils écoutent de la musique populaire ou classique, les amateurs portent une attention particulière à la localisation des voix individuelles. Dans ce cas, des haut-parleurs avec un panneau avant large sont nécessaires. Pour obtenir un effet stéréophonique, les haut-parleurs doivent être séparés de 1,2 à 2 m et la distance entre eux et l'auditeur doit être supérieure de 20 à 30 %.

Il est conseillé de déplacer les haut-parleurs DMT de 0,1-0,3 m à l'auditeur par rapport au plan de l'écran de télévision, et avant d'écouter, vous devez fermer les portes et les fenêtres, en garantissant les conditions d'une "boîte fermée".

Pour ceux qui s'intéressent à la restitution sonore et envisagent d'aménager une salle pour la DMT, il serait probablement intéressant de l'analyser selon la méthode de Lowden. A l'aide d'un ordinateur, on peut trouver des solutions rentables dans le tableau puis les recommander aux lecteurs de la revue "Science et Vie" en envoyant les descriptifs de leurs DMT à la rédaction avant le 1er mai 2006.