Acousticiens et ingénieurs système : parlez-vous !
En plein air notamment, quand l’acousticien atteint les limites de ce qu’il peut mettre en œuvre pour réduire la propagation sonore, l’ingénieur système, quant à lui, dispose d’une palette de solutions efficaces et pas forcément très coûteuses : la directivité des basses fréquences. Avec du matériel standard, en faisant appel aux seuls principes physiques du décalage spatial, du décalage temporel et de l’inversion de phase, on peut donner des propriétés de directivité cardioïde à des subs et atteindre des résultats conséquents.
On veut réduire le niveau sonore sur les côtés ? On aligne les subs, espacés d’une demi longueur d’onde et le gain peut être de 20 dB (cf. Subs en ligne ci-dessous). On veut réduire le niveau sonore à l’arrière ? On place les subs les uns derrière les autres en leur appliquant un décalage temporel (delay) : 30 dB de gagnés (cf. dipôle cardioïde ci-dessous) !
Subs en ligne
En répartissant des subs de manière régulière sur une distance égale à la longueur d’onde que l’on souhaite rendre directive (la fréquence d’accord), un groupement d’enceintes (empilées ou alignées) permet de gagner en directivité. Ce principe ne fonctionne que sur une plage de fréquences étroite, large de deux tiers d’octave, ce qui est généralement suffisant car la bande passante d’un sub est très réduite.
Quatre subs sont régulièrement répartis sur une distance égale à la longueur d’onde (6,80 m pour la fréquence d’accord 50 Hz) :
Sur les côtés, on annule le son. Devant, on a une sommation parfaite puisque les HP sont sur une même ligne :
Le gain obtenu en termes de portée est en revanche assez faible. Pour porter à grande distance avec ce type de configuration, il faut empiler ou aligner un grand nombre de lignes, ce qui est coûteux.
Dipôle cardioïde
Le système précédent fonctionne bien pour « couper » l’énergie sonore sur les côtés, mais il envoie toujours du son à l’arrière.
La méthode du dipôle cardioïde consiste à placer deux enceintes l’une derrière l’autre, espacées d’une distance correspondant au quart de la longueur d’onde de la fréquence d'accord (λ/4). En appliquant un retard temporel de λ/4 à l’enceinte située à l’avant, on obtient une sommation de + 6 dB à l’avant et une annulation (réjection) à l’arrière.
Une simulation de cette configuration donne le résultat suivant :
Pour conclure
Bien sûr, ces deux configurations correspondent à des principes théoriques. Avec une sommation de 6 dB, on ne peut pas à proprement parler de système directif. L’objectif de cette fiche est seulement de montrer que la gestion de la directivité des basses fréquences est possible, et qu’elle ne nécessite pas forcément de faire appel à des systèmes de sonorisation au coût exorbitant. Dans la pratique, pour obtenir des réductions significatives aux endroits voulus, en fonction de la configuration locale, il peut être pertinent de combiner plusieurs principes (gradient, end-fire, etc.).
Voir aussi « Diffusion en plein air : l'apport du contrôle de la directivité »
Pour aller plus loin
Bob Mac Carthy, Sound Systems Design and Optimization (3e éd). New York et Londres - Focal Press, 2016
La directivité des basses fréquences, Didier Pietquin, Août 2013 (http://www.techniquesduson.com)