Témoignage d'un spécialiste de l'optimisation des « gros » systèmes de sonorisation

David Rousseau est acousticien et électroacousticien. Il est spécialisé dans l’optimisation des « gros » systèmes de diffusion de musiques amplifiées, ainsi que dans les situations où les sonorisations standard ne sont pas assez maitrisées pour permettre un niveau sonore suffisant à l’exploitant. Très sensibilisé aux risques pour la santé de l’exposition aux très basses fréquences à fort niveau sonore, il est aussi conseiller scientifique pour l’association Agi-Son. Il est l’un des seuls sonorisateurs de France à cumuler la casquette d’acousticien et de « caleur système ». Ce qui lui donne la légitimité pour encourager ces deux professions à dialoguer : il considère en effet que la clé d’une bonne gestion sonore des grandes scènes, qu’il s’agisse de salles de concerts ou de festivals en plein air, réside dans une collaboration entre les deux disciplines de l’acoustique et de l’ingénierie des systèmes de diffusion sonore. Depuis ses débuts comme responsable technique à la Maison du Haut-Parleur jusqu’à aujourd’hui, David n’a eu de cesse de réfléchir à la façon de défier les lois imparables de la physique du son pour optimiser les systèmes de sonorisation. En particulier, il milite pour la généralisation de l’utilisation des configurations de caissons de basse à forte directivité. Une solution incontournable selon lui pour les grandes scènes, où les puissances de sonorisation atteignent aujourd’hui des niveaux sans précédent.

En termes de protection du voisinage, quelles sont les clés d’un système de diffusion en plein air bien conçu ?

David Rousseau (DR) : La réussite de la conception d’un système de diffusion repose en premier lieu sur une bonne collaboration entre l’acousticien et le sonorisateur. À l’acousticien le rôle de définir les zones sensibles vis-à-vis du voisinage et de les répertorier dans l’EINS. Sur un plan, on repère les zones habitées, en particulier les plus densément peuplées. On s’intéresse aussi aux zones éloignées d’une voie à forte circulation, car les riverains y sont davantage susceptibles de dormir la fenêtre ouverte. Pour les festivals, cette analyse cartographique doit porter sur plusieurs kilomètres, car les basses fréquences portent loin. De ce bilan, le sonorisateur déduit les zones où il va concentrer le son et celles qu’il va s’efforcer d’éviter, car habitées par les riverains. Pour cela, la mise en œuvre de systèmes de sonorisation directifs permet d’allier qualité de restitution et respect du voisinage. Il est donc fondamental de bien réfléchir à l’orientation des scènes.

Le deuxième point qui me semble primordial, c’est de prendre le soin de valider la configuration par des mesures acoustiques dans l’environnement pendant l’événement. Car en plein air, la météo va jouer un rôle déterminant dans les niveaux sonores qui existeront réellement en façade des habitations riveraines. En gros, les logiciels de modélisation acoustique servent à éprouver des principes, à dessiner la forme de l’empreinte sonore d’un concert. Mais ils ne constituent pas une garantie de résultat. Quand il s’agit de déterminer des valeurs plus précises, rien ne vaut les conditions réelles. De plus, il faut garder à l’esprit que les algorithmes des logiciels de modélisation ont au départ été développés pour des sources industrielles, pour lesquelles les fréquences analysées s’arrêtent à l’octave 125Hz (cf. FIg.1).

 

témoignage david rousseau

Fig. 1 : Domaine des fréquences audibles pris en compte pour l’acoustique du bâtiment


 

Or, dans la majorité des musiques actuelles, les niveaux les plus élevés se trouvent principalement dans la gamme des très basses fréquences, qui s’étend de 30 à 80 Hz. Autrement dit, les bandes d’octave centrées sur 63 Hz et 31 Hz sont déterminantes des niveaux sonores émis dans l’environnement, encore plus en champ lointain car l’air absorbe moins les fréquences basses que les aiguës. La réglementation ne prévoit pas de prendre en compte ces bandes d’octave, mais pour qui veut se donner de réelles chances de maîtriser l’empreinte sonore d’un concert, il est indispensable de s’occuper des très basses fréquences. Ce sont les « boum-boum » des caissons de basse qui empêchent les riverains de dormir : c’est bien de ça dont il faut le plus s’occuper.

« S’en occuper » ne se résout pas à la solution facile, mais irréaliste, qui consisterait à dire qu’il suffit de baisser les basses pour que ça marche. Il faut limiter les excès bien sûr – diffuser à 145 dBC n’a pas de sens –, mais on ne peut aller à l’encontre de cette demande de « gros son » que recherchent certains DJ par exemple. Pour bien prendre en compte les très basses fréquences, il faut avoir une vision systémique du problème : l’idéal serait que le sonorisateur et l’acousticien fassent « tourner » les logiciels de modélisation ensemble, pour trouver le bon compromis entre un niveau de diffusion correct et une empreinte sonore maîtrisée. 

Plus concrètement, avez-vous une méthodologie à suggérer pour une bonne gestion sonore d’un concert en plein air ?

DR : En plein air, je n’interviens quasiment que sur de gros concerts ou des cas compliqués. La méthode que je préconise est donc plutôt adaptée au cas spécifique des sonorisations très puissantes. Elle consiste en premier lieu à observer le site pour déterminer, à plusieurs kilomètres à la ronde, les zones habitées qui seront potentiellement impactées. Quel est le premier hameau ? Quelle est l’habitation la plus exposée ? Quelles sont les zones où l’on pourra envoyer du son sans gêner? Si l’on diffuse dans telle direction, quels sont les riverains qui risquent d’être perturbés ? Dans un deuxième temps, je réalise des mesures du bruit résiduel , précisément au droit des zones identifiées précédemment. De fait, ce sont les zones habitées à très faible bruit résiduelBruit de fond sans le bruit de la musique. Voir aussi : Lexique Définition du bruit résiduel et dans l’axe du système de diffusion de la sonorisation qui poseront le plus de problèmes. Bien entendu, la période choisie pour mesurer le bruit résiduel a son importance. Pour éviter les plaintes, il faut choisir l’heure la plus défavorable pour l’organisateur. Généralement, je fais les mesures de bruit résiduel à l’heure prévue de fermeture (par exemple entre 1h00 et 2h00 si l’établissement ferme à 2h00) ou entre 2h00 et 4h00 si le son est diffusé toute la nuit. Ensuite, si le budget le permet, j’installe sur le site une sonorisation provisoire qui reproduit la configuration qui, au vu des simulations, paraît la plus adaptée. Si le système prévu est trop conséquent pour être mis en place ponctuellement, on peut se contenter de haut-parleurs fixés sur le toit d’un camion-benne. Personnellement, j’ai conçu des sources omnidirectionnelles de grande dimension, notamment une boule qui comprend 32 haut-parleurs de 38 cm, ce qui me permet de simuler de gros systèmes. Nous pouvons ainsi diffuser au niveau sonore souhaité par la production et je place quelques balises de mesure acoustique dans le voisinage. Quant le système de test est identique au système souhaité, j’optimise la configuration à partir des données de bruit dans l’environnement collectées par les balises. Ce processus relève d’une démarche itérative, qui nécessite rigueur et patience. Quand je n’ai pas les moyens de réaliser ce test grandeur nature, je réalise une simulation par modélisation. Enfin, le jour du concert, j’apporte des ajustements aux réglages de la configuration, en m’appuyant si possible sur un système de monitoring en temps réel des niveaux de bruit en façade des habitations riveraines les plus impactées. Enfin, pendant le concert, il est bon que les riverains aient un numéro de téléphone à qui s’adresser pour signaler les abus, sans avoir à se déplacer en pleine nuit. Certains en profiteront peut-être et appelleront dès la première note de musique audible, mais mieux vaut gérer les choses instantanément plutôt que de proposer aux riverains pour seule alternative de se tourner vers l’administration.

Mais pour un gros festival, on ne peut reproduire tout le système de sonorisation ? Comment faites-vous ?

DR : Pour un festival important, la mise en place de gros systèmes ne peut bien évidement pas se faire plusieurs jour avant le festival, au seul motif d’effectuer des mesures acoustiques.
Pour définir une faisabilité, plusieurs jours à l’avance, il est possible d’utiliser des enceintes plus compactes et d’effectuer une analyse en sweeps. Le sweep est un balayage fréquentiel sinusoïdal qui passe par toutes les fréquences et qui permet de générer un signal audio de forte puissance à partir de haut-parleurs moins puissants que ceux qui seront utilisés le jour J.
Quant on dispose d’un peu de temps entre la fin du montage et le début des lives, il est possible d’utiliser une répétition en utilisant une mesure synchronisé dans le temps des niveaux sonores entre deux sonomètres. En prenant les échantillons les plus bruyants à l’émission, on peu caractériser l’isolement apparent, ce qui permet après addition avec le bruit résiduel de définir un niveau maximum.
La façon la plus simple et la plus juste est de jouer de courtes boucles de musique techno aux heures les plus défavorables. Il suffit de cinq boucles de 30 secondes de musique en alternance avec cinq séquences de 30 secondes de silence pour vérifier si la mesure est répétable et si l’on pourra effectuer des moyennes. On évite ainsi d’annoncer n’importe quoi. Par ailleurs, il est important d’écouter l’effet produit dans le voisinage, en éprouvant ainsi de manière sensorielle les phénomènes sonores. En prêtant attention à la réverbération, notamment, on peut anticiper un éventuel impact sonore gênant. Je trouve dommage que beaucoup d’acousticiens préfèrent faire des modélisations, assis à leur bureau, plutôt que de faire des tests sur site. Dans l’environnement sonore réel, il y a toute une série de phénomènes qui se remarquent à l’oreille, on repère les échos, les effets de focalisation, etc.

Très souvent d’ailleurs, je profite d’avoir monté la sonorisation temporaire pour convier à la fois l’organisateur et le sonorisateur à venir se promener au pied des habitations avoisinantes, afin qu’ils puissent ressentir par eux-mêmes l’impact sonore du futur concert. Il n’y a rien de tel qu’une mise en situation réelle pour convaincre le financeur de la nécessité de se donner les moyens de maîtriser l’empreinte sonore d’un concert en plein air.

Quelles sont les spécificités des grandes scènes de plein air ?

DR : Une grande scène en plein air nécessite des puissances de diffusion importantes. Le public est nombreux : entre le premier et le dernier rang, la distance à couvrir atteint couramment 100 mètres. Dans ces conditions, toute la difficulté pour le sonorisateur est de trouver le compromis entre qualité de diffusion et protection des voisins. L’ennui, c’est que ces deux objectifs sont antagonistes. Pour protéger le voisinage, l’idéal est de poser les subwoofersSubwoofer ou « caisson de basse » : haut-parleur dédié à la diffusion des basses fréquences. (communément appelés "subs") au sol, pour que l’on puisse créer de fortes directivités. Mais alors, le public des premiers rangs en prend plein les oreilles.
Pour ne pas surexposer les premiers rangs, de grandes lignes verticales de subs, suspendues en hauteur au-dessus de la scène, offrent des conditions d’homogénéité idéales : les haut-parleurs étant ainsi éloignés du public, on peut jouer à des niveaux suffisants élevés, en respectant les 118 dBC, pour couvrir la zone réservée au public de façon très régulière, sans phénomène de surpression. Malheureusement, plus une source sonore est haute et sans directivité, plus son empreinte sonore est vaste. Ces grappes de subs de 6 mètres de haut accrochées à 15 m de hauteur – l’idéal pour le public –, on ne peut pas faire pire pour les riverains ! C’est là où les configurations à forte directivité trouvent toute leur utilité : en rétrécissant l’angle de propagation des ondes sonores, l’usage de grande lignes de subs permettent d’épargner une majorité de riverains, sur les côtés et derrière la scène. Reste le problème de la propagation dans l’axe des enceintes, qu’on résout en orientant la scène de telle façon que l’angle de propagation évite les habitations. Généralement, les grandes lignes de subs cardioïdes, couplées à l’usage de barrières pour éviter la trop grande proximité du public, constitue la solution la plus adaptée. Mais cela coûte bien plus cher que de poser quelques subs au pied des enceintes…

Et quand il y a plusieurs scènes, ce qui est fréquent sur les gros festivals, comment fait-on ?

DR : Il est vrai que pour éviter que les sons des différentes scènes ne se mélangent et qu’au sein du festival on n’ait qu’une médiocre bouillie sonore, les organisateurs de festivals sont souvent obligés d’orienter les scènes de telle façon qu’elles soient dos à dos, ce qui complique la donne, car plus il y a de scènes, plus le festival pris dans son ensemble devient alors une source omnidirectionnelle. Les grosses scènes ne jouent pas forcément tard, celle qui joue toute la nuit, de la techno le plus souvent, devra faire l’objet d’une réflexion prioritaire pour optimiser son orientation. Définir ainsi des sensibilités par scènes est un bon exemple de cette nécessaire collaboration entre l’acousticien et le sonorisateur, en lien avec l’exploitant, que j’évoquais précédemment.

Revenons aux configurations cardioïdes à forte directivité : y a-t-il des critères à respecter pour que ça marche vraiment sur le terrain ?

DR : Il y a de multiples conditions à respecter. Tout d’abord, il faut garder à l’esprit que l’annulation des ondes obtenue par le principe du « cardio » fait appel à un phénomène qui n’est pas intuitif. Qui plus est, ce sont des réglages de précision : la moindre petite modification peut avoir des répercutions catastrophiques. Par exemple, imaginons que la scène à proximité des caissons de basse modifie son comportement. Il faudra refaire les réglages pour avoir la directivité souhaitée. Il faut également faire attention à ne pas faire travailler les subwoofers en saturation, ni d’utiliser des haut-parleurs trop anciens. Il faut savoir qu’un écart de 1 dB entre deux haut-parleurs mis en « cardio » engendre une différence imperceptible à l’avant, mais peut dégrader la réjection arrière de plus de 10 dB. La maîtrise de la directivité demande une grande rigueur et beaucoup de méthode, une vraie formation longue est nécessaire.

Des conseils à donner concernant la surveillance des niveaux sonores ?

DR : L’affichage des niveaux sonores d’exposition du public doit bien sûr consister en une moyenne, mais pour le voisinage, l’analyse des niveaux doit se faire instantanément, c’est-à-dire que les niveaux doivent être affichés à la console avec une durée d’intégration courte, au maximum en Leq,1s.

Pour être efficace, la surveillance des niveaux sonores doit répondre à deux critères ce qui nécessite aussi une mise en œuvre plus compliqué. Mis à part l’affichage des niveaux sonores moyen d’exposition du public, qui doit bien sûr consister en une moyenne, il faut impérativement que le système d’analyse des niveaux pour « les voisins » soit instantanément, c’est-à-dire que les niveaux doivent être affichés à la console avec une durée d’intégration courte, au maximum en Leq,1s. La personne chargée du respect des niveaux sonores ne peut pas faire son travail si les sondes affichent des valeurs qui ne sont pas synchrones avec ce qui ce passe à chaque instant sur la scène. De plus, les sondes doivent être placées dans un endroit calme, sans autre perturbation sonore que la sonorisation. De fait, si des perturbations extérieures affichent des dépassements qui sont décorrélés de ce qui se passe réellement sur scène, la surveillance de niveau n’a plus de sens.

Il faut également faire attention à la lecture des chiffres, car les niveaux moyennés sur une période de temps trop longue ne sont pas significatifs pour l’oreille humaine. Dans les basses, pour un même niveau Leq, l’effet perçu peut-être dérangeant ou non suivant que le son est percutant ou, au contraire, flou. Ce qui compte, c’est plus l’effet perçu que la quantité de bruit reçue : un son à forte dynamique, très marqué, reçu en champ direct, s’entend davantage qu’un son reçu indirectement après de multiples réflexions.

Cette solution de caissons de graves directifs est-elle applicable pour des lieux de plus petites dimensions ou pour des budgets plus modestes ?

DR : Oui, bien sûr. La directivité est créée par les lois de la physique. Pour créer de la directivité, on joue sur la distance entre les subs et sur leur réglage, il n’y a rien de magique ni de sorcier là-dedans.

Il est donc tout à fait possible de mettre en œuvre un système de grave directif pour une grande terrasse de bar, avec du matériel standard. À condition que la configuration soit réalisée par un intervenant formé à la physique du son. Certes, pour obtenir une forte directivité, il faudra recourir à du matériel dédié. Mais gagner en plein air plus de 12 dB à l'arrière et sur le côté peut se faire avec quatre subs standard de n'importe quelle marque, dès lors que les caissons sont parfaitement identiques et que l'on ne sature jamais les HP en montant trop le niveau.

La directivité tient davantage de la compétence de l'installateur que du matériel qu'il utilise. Il importe désormais d'organiser la diffusion de ce savoir, de faire en sorte que ces principes soient mieux connus. Il y a là un véritable potentiel de progrès pour une meilleure intégration des sons amplifiés dans notre environnement.

En lieux clos, il est également possible d'obtenir de fortes directivités, jusqu'à 20 dB, mais l'adaptation du matériel devient dans ce cas critique. Il faut absolument pouvoir gérer chaque haut-parleur séparément pour s'adapter aux résonnances de la pièce, ce qui complexifie beaucoup la mise en œuvre. Là encore, c'est la qualité du réglage qui détermine l’ampleur des gains possibles.

Nous avons rédigé pour ce guide une synthèse des grands principes physiques à mettre en œuvre pour faire de la directivité, des configurations réalisables avec n'importe quelle enceinte et n'importe quel système de DSP gérant les retards numériques (cf. Diffusion en plein air : l'apport du contrôle de la directivité
Voir aussi : POINTS DE VIGILANCE / Diffusion en plein air : l'apport du contrôle de la directivité
).

Quelque chose à ajouter ?

DR : Oui, j’ai largement exprimé tout le bien que je pense des systèmes directifs et de la façon dont je m’y prends pour les adapter à un site de diffusion. Mais je n’ai pas parlé des artistes et des organisateurs. La configuration cardioïde la plus sophistiquée ne pourra rien si le musicien n’a pas conscience des limites et n’est pas prêt à faire avec. Le décret du 7 août 2017 impose de fortes restrictions par comparaison avec ce qui ce fait dans le reste du monde, ce qui suppose que le responsable de la production ait communiqué avec l’artiste et lui ait fait savoir qu’il devra respecter des niveaux limites d’exploitation. Dans l’idéal, il aura consigné cet engagement dans le contrat qui le lie à l’artiste. Il n’y a rien de pire pour la gestion d’un festival qu’un musicien qui monte sur scène et découvre qu’il n’a pas de son. Il risque de saturer le son, qui devient alors de mauvaise qualité, une situation en opposition totale avec tous les efforts déployés pour trouver les bons compromis.