10 phénomènes acoustiques à considérer lors d’une prise de son

Si vous voulez tirer le meilleur parti de vos microphones, avoir une certaine connaissance de l’acoustique est primordial. Cet article vous présente les 10 principes acoustiques les plus importants pouvant affecter l’enregistrement sonore.

Par le spécialiste de l’audio Eddy B. Brixen

acoustique microphonie audio2 dpa microphones auditorium

Quelques notions acoustiques

Réverbération

– Le temps de persistance d’un son dans une pièce après interruption de la source sonore. “Une pièce mate ou sèche” a un temps de réverbération court et “une pièce réverbérante” a une longue durée de réverbération. En fonction de l’utilisation d’une pièce, il existe un temps de réverbération optimal. Une régie est typique en dessous de 0,4 sec. Une salle de concert pour la musique symphonique typiquement autour de 2.2 sec.

Isolation acoustique

– La réduction du son d’une pièce à l’autre. Une bonne isolation est obtenue en utilisant des matériaux lourds et denses et en évitant / minimisant les points de transmission / contacts entre les pièces.

Absorption acoustique

– En acoustique il s’agit d’une propriété d’un matériau. Un matériau absorbant convertit l’énergie sonore. L’absorption d’un matériau donné varie avec la fréquence. Certains matériaux ont une absorption élevée à hautes fréquences, d’autres à basses fréquences ou encore à des fréquences moyennes.

Réflexions

– Les paroies et surfaces réfléchissent le son. Les réflexions correspondent à tout ce qui n’est pas absorbé. Elles sont à l’origine de la réverbération. Dans les grandes pièces, les réflexions varient avec la fréquence du son. Elles donnent au cerveau une information concernant la dimension de la pièce. De fortes réflexions uniques peuvent toutefois entraîner une coloration du son.

Diffusion

– Propagation du son réfléchi. L’absorption ou la diffusion peut éliminer les réflexions sonores. Cependant, contrairement à l’absorption, la diffusion conserve l’énergie sonore dans la pièce.

Ondes stationnaires

– Des ondes sonores de même grandeur que les dimensions d’une pièce affectent la restitution sonore. Toutes les pièces possèdent des ondes stationnaires.

Taille de la pièce

– La taille de la pièce influence le son de votre enregistrement. Les grandes salles ont également un temps de réverbération plus élevé. Les trop petites pièces peuvent avoir un effet de “boite”.

Bruit de fond

– Bruit indésirable dans la chaine audio, de la circulation extérieure, etc. Dans de bonnes salles dédiées à l’audio, ce bruit devrait être maintenu aussi bas que possible.

Vibrations mécaniques

– Les vibrations mécaniques peuvent être captées dans le microphone. C’est pourquoi il est recommandé d’appliquer un amortissement mécanique des microphones avec des suspensions.

Écouteurs

– Outil important dans de nombreuses formes de production audio. Le niveau sonore ne doit jamais être trop élevé pour éviter que le microphone ne capte le son du casque.

 

1. Réverbération

La façon dont le son s’estompe dans une pièce est très importante pour l’enregistrement acoustique. La réverbération peut affecter l’enregistrement à la fois de manière positive et négative. Le temps de réverbération est important. Il s’agit du temps nécessaire pour que le son disparaisse après l’arrêt de la source sonore – en termes techniques : le temps nécessaire pour que le son diminue de 60 dB.

Cet échantillon audio montre le temps de réverbération. Le coup de feu est tiré dans cinq pièces différentes. Chaque tir répété une fois.

 

1 : 0.2 sec, petite salle de contrôle

2 : 0.5 sec, salle de classe

3 : 2 sec, atelier mécanique

4 : 5 sec, église

5 : 10 sec, grande salle de sport

Pour les discours et les enregistrements vocaux, le temps de réverbération doit être court (pièce “mate”). Dans la salle de contrôle, le temps de réverbération doit être relativement court. Dans une salle d’enregistrement de musique, c’est le genre musical qui détermine la valeur optimale.

acoustique microphonie audio2 dpa microphones schéma 1

Réponse impulsionnelle dans une pièce (forme d’onde d’un ballon qui éclate), toutes les réflexions individuelles peuvent être vues.

 

acoustique microphonie audio2 dpa microphones schéma 2

Le signal ci-dessus a été converti en niveau (maintenant la lecture est en dB).

 

Voici quelques valeurs pour les temps de réverbération optimums (à 500 Hz) en fonction de l’application: 

Application Temps de réverbération en secondes Commentaires
Cabine d’enregistrement de voix 0.1 – 0.2 Ne pas la concevoir trop petite. Une petite boîte sonne toujours comme une petite boîte et il y a souvent des problèmes dans le bas du spectre.
Régie son 0.2 – 0.3 Si vous souhaitez jouer des instruments acoustiques dans votre régie, la réverbération peut être légèrement plus longue.
Studio d’enregistrement 0.4 – 0.6 Plusieurs zones avec leur propre acoustique peuvent être créées
Salon 0.4 – 0.5 Un certaine réverbération est nécessaire pour que l’écoute reste agréable
Salle de classe 0.6 – 0.9 Assure un niveau sonore à l’orateur mais reste intelligible.
Cinema 0.7 – 1.0 Doit restituer un équilibre fréquentiel au son.
Rock’n roll (Petites salles) 0.6 – 1.6 Relation linéaire. Tailles de pièce de 1.000 m3 à 10.000 m3.
Théâtre 1.1 – 1.4 L’acoustique doit porter la voix et favoriser l’intelligibilité
Opéra approx 1.6 La réverbération doit soutenir le chant tout en conservant un certain degré d’intelligibilité.
Amphithéâtre de musique classique 1.8 – 2.2 Peut varier selon la taille de la salle et le genre musical.

 

Calcul du temps de réverbération

T = 0,161 * V / A

T est le temps de réverbération [secondes, s]

V est le volume de la pièce en mètres cubes, m3]

A est la quantité d’absorption

La quantité d’absorption est calculée à partir du coefficient d’absorption de chaque type de matériau dans la pièce, multiplié par la surface [mètres carrés, m2] de ce matériau.

Pour le calcul des salles dédiées à l’audio, ceci est fait dans toutes les bandes de fréquence. Typiquement en bandes d’octave de 63 Hz à 8 kHz ou en bandes de 1/3 d’octave de 50 Hz à 10 kHz.

 

Comment obtenir le bon temps de réverbération

C’est le volume de la pièce et la quantité totale d’absorption acoustique qui définit le temps de réverbération. (Voir la section sur l’absorption acoustique ci-dessous). Il est important de savoir que les matériaux peu denses comme des mousses sont très efficaces dans le haut du spectre. C’est pourquoi il est important d’avoir beaucoup d’absorption à basse fréquence (membranes) pour obtenir une réverbération neutre sur toute la gamme de fréquences.

 

2. Isolation acoustique

L’isolation acoustique est la propriété qui empêche le son de se déplacer d’une pièce à l’autre. La seule façon d’obtenir une isolation phonique efficace est en principe d’avoir des pièces étanches à l’air, avec des murs épais, un plancher et un plafond. Si la pièce adjacente doit être complètement isolée phonétiquement car il ne devrait pas y avoir de connexion fixes entre les deux pièces. Typiquement, cela signifie que chaque pièce est construite comme une boîte séparée, isolée de la fondation commune.

L’effet d’un écran / gobo / baffle dans la salle d’enregistrement dépend de sa dimension. Pour éviter que les basses fréquences ne se déplacent autour de l’écran, elles doivent être extrêmement grandes. En pratique, il est plus facile de construire une pièce fermée.

Parfois, une mauvaise isolation acoustique peut entraîner des vibrations du sol (ou de la scène). Afin d’éviter toute transmission solidienne et donc prise de son à travers le corps du microphone, celui-ci doit être maintenu grâce à une suspension antichoc pour éviter tout problème.

Cet échantillon audio montre le son d’une pièce (première partie de l’enregistrement) reçu dans une pièce voisine (deuxième partie de l’enregistrement). Veuillez noter que la seconde partie a été amplifiée de 20 dB pour une meilleure comparaison des spectres sonores.

 

Comment obtenir la bonne isolation acoustique

L’isolation acoustique aux basses fréquences ne peut être obtenue qu’en plaçant la source sonore dans une pièce séparée. Si une isolation lourde est nécessaire, les pièces doivent avoir des murs séparés, chacun étant constitué de trois couches de plaques de plâtre ou d’éléments similaires. Le sol doit aussi être flottant.

A des fréquences plus élevées (c’est-à-dire supérieures à 300 – 400 Hz), une certaine séparation peut être obtenue en utilisant des écrans acoustiques. Mais cela n’a qu’une efficacité limitée. S’il est nécessaire de séparer les instruments de musique les uns des autres dans une salle d’enregistrement ou sur scène, un écran empêchera le son direct d’atteindre les microphones des instruments voisins.

 

3. Absorption

Nous utilisons des matériaux insonorisants lorsque nous voulons contrôler l’acoustique, c’est-à-dire le temps de réverbération. Nous devons juste être conscients que tous les matériaux n’absorbent pas les mêmes gammes de fréquences. Techniquement, nous avons des coefficients d’absorption compris entre 0,00 (pas d’absorption, comme une surface de béton dure, tout le son est réfléchi) et 1,00 (comme une fenêtre ouverte, le son part et ne revient jamais).

En général, les absorbeurs poreux (mousse, tissu, laine minérale, fibre de polyester, etc.) absorbent des hautes fréquences et sont très efficaces avec des coefficients d’absorption supérieurs à 0,7. Si, toutefois, les absorbeurs poreux sont placés à une distance (25 à 30 cm) d’une surface dure (paroi ou plafond), ils fourniront une absorption jusqu’à 100 Hz.

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Absorbeur poreux et courbe d’absorption générique

 

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Les absorbeurs de résonance (plaques perforées, parois fendues, etc.) sont des absorbeurs efficaces dans le milieu du spectre (200 Hz à 5 kHz).

 

Les absorbeurs à membrane fonctionnent à basse fréquence. Ils peuvent faire partie de la construction du bâtiment : murs fins, fenêtres, planchers flottants, etc. Ils ne sont pas très efficaces; à la fréquence de résonance, l’absorption est de l’ordre de 0,2 à 0,3. Cependant, si les membranes font partie de la construction, vous pouvez déjà avoir de grandes surfaces disponibles. Les absorbeurs à membrane sont plus efficaces lorsqu’ils sont placés dans les coins de la pièce.

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Absorbeur de résonance et courbe d’absorption générique.

 

Comment trouver la bonne absorption

Tout d’abord, il s’agit de définir la gamme de fréquences dans laquelle vous avez besoin d’absorption, c’est-à-dire dans la partie de la gamme de fréquences où le temps de réverbération est trop long. Choisissez ensuite le type d’absorption qui vous convient. Tout est une question de physique, assurez-vous d’obtenir une fiche technique lorsque vous l’achetez.

 

4. Réflexions

Les premières réflexions sont néfastes. Si le microphone capte le son direct avec une seule réflexion, le filtrage en peigne provoquera des pics et des annulations dans toute la gamme de fréquences. Par conséquent, les premières réflexions directes doivent toujours être évitées.

Dans une régie, les réflexions verticales (sur la console ou le plafond) provoquent normalement une coloration qui s’apparente à un filtre en peigne. Cependant, les réflexions horizontales sont souvent moins audibles. Bien que, les premières réflexions doivent être évitées. Dans le studio d’enregistrement ou dans la salle de concert, des réflexions multiples font partie du champ sonore diffus et permet d’entendre l’ensemble de l’instrument. La réverbération peut en effet être considérée comme un nombre infini de réflexions.

Cet échantillon audio démontre l’influence des surfaces réfléchissantes résultant en un filtrage en peigne. Un haut-parleur jouant du bruit rose est placé à 1 mètre d’une fenêtre en verre dans un studio. Un microphone omnidirectionnel est déplacé entre le haut-parleur et le verre et capte différentes proportions de son direct et réfléchi.

Filtre en peigne – bruit rose

 

Filtre en peigne – Voix

 

Comment éviter les premières réflexions

Les premières réflexions peuvent être supprimées de plusieurs façons :

1. Mettez du matériel d’absorption acoustique sur les surfaces réfléchissantes.

2. Placez un dispositif de diffusion au point de réflexion.

3. Redirigez le reflet de sorte qu’il ne touche pas l’oreille ou le microphone.

4. Lors de l’enregistrement, il peut être nécessaire de placer le microphone de façon à ce que l’onde réfléchie frappe le microphone dans son angle le moins sensible.

 

5. Diffusion

La diffusion est obtenue par l’utilisation de diffuseurs ou simplement par les différents équipements et meubles de la pièce. Lorsque le son frappe la surface, il se reflète dans différentes directions. Les éléments physiques doivent avoir une taille liée à la longueur d’onde du son à diffuser. Pour supprimer les réflexions qui perturbent une image stéréo, le diffuseur doit être efficace dans la plage de fréquence supérieure, par exemple, de 600 à 800 Hz. C’est pourquoi les diffuseurs de basse sont rarement vus. 

Il convient de noter que les diffuseurs efficaces montrent également une certaine absorption sonore. En effet, le coefficient d’absorption peut être de l’ordre de 0,2 dans la gamme de fréquences actives des diffuseurs.

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Comment diffuser le son

1. Une grande partie de l’équipement et du mobilier assure normalement une bonne diffusion.

2. Les bibliothèques remplies de livres sont efficaces (et ont également une absorption à large bande).

3. Diffuseurs (types Schroeder) peuvent diffuser le son entrant, soit verticalement, horizontalement ou les deux.

Cet échantillon audio montre une différence entre un son réfléchi sur une surface dure et plate et un son réfléchi sur une surface plus diffusante. Un haut-parleur est placé devant une fenêtre en verre et un diffuseur successivement. Le son est enregistré à mi-chemin entre le haut-parleur et le verre ou le diffuseur. Veuillez noter que les diffuseurs sont réfléchissants et dépendent généralement de la fréquence. C’est pourquoi la somme du son direct et du son diffusé a toujours une coloration.

 

 

6. ondes stationnaires

Dans l’air, le son circule librement dans toutes les directions. Dans une pièce, lorsque le son atteint les limites, il est réfléchi dans la pièce. Eventuellement, le son peut aller et venir entre les deux mêmes murs parallèles, entre les coins, etc. La longueur d’onde physique des basses fréquences est comparable aux dimensions de la pièce, en particulier des petites pièces.

Un phénomène intéressant – mais rarement très agréable – est ce que nous appelons les ondes stationnaires. Lorsqu’une longueur d’onde donnée correspond aux dimensions de la pièce, il en résulte de grandes variations de pression sonore en fonction de l’endroit où vous écoutez (ou enregistrez) dans la pièce. À la limite de la pièce, la pression sonore est à son maximum – le plus fort dans les coins. Dans d’autres points dans la pièce, la même fréquence peut être très fortement atténuée de 20 à 30 dB.

Imaginez un haut-parleur se tenant près d’un mur. Cette source sonore (le haut-parleur) génère un son. Le son rayonne loin de l’enceinte, frappe le mur opposé et retourne à la source sonore. S’il arrive à au moment exacte où le haut-parleur génère la période suivante de cette fréquence donnée, l’ancienne et la nouvelle onde sont en phase. Les deux vagues voyagent donc le long du mur opposé. Ici, ils sont réfléchis, retournent à l’orateur et rencontrent la troisième période, etc.

La longueur d’onde de la fréquence la plus basse d’une onde stationnaire entre deux parois parallèles est égale à deux fois la distance.

 

Exemple: La distance entre deux murs est de 2,5 mètres. La vitesse du son est de 340 m / s.

La double distance est de 5 mètres.

La longueur d’onde est calculée comme suit:

λ = c / f

λ est la longueur d’onde [mètres, m]

c est la vitesse du son [mètres par seconde, m / s]

f est la fréquence [hertz, Hz]

Dans ce cas

5 = 340 / f

f = 340/5

f = 68 Hz

Plus la pièce est petite, plus grande est son influence sur le son enregistré et reproduit. Les petites cabines de voix sont les pires. Cependant, dans les petites régies ou les studios, la réponse à basse fréquence des haut-parleurs du moniteur est ajustable. Les ondes stationnaires existent dans toutes les pièces mais peuvent être contrôlées pour être moins gênantes.

acoustique microphonie audio2 dpa microphones schéma 7

Ondes stationnaires – Comment éviter ou faire face aux ondes stationnaires

Les ondes stationnaires ne peuvent pas être totalement évitées. Cependant, le phénomène peut être contrôlé:

1. Évitez les murs parallèles

2. Dans la pièce en forme de boîte: Les dimensions ne doivent pas présenter de relations entières entre elles

3. Utiliser des absorbeurs d’angle efficaces (principalement des absorbeurs à membrane)

4. Gardez la régie aussi symétrique que possible

5. Gardez les haut-parleurs hors des coins

Cet échantillon audio montre le champ sonore au milieu d’une pièce par rapport au champ sonore dans le coin (près du sol) de la même pièce. Notez que les basses fréquences sont amplifiées lorsqu’elles sont enregistrées dans un coin.

 

 

7. Taille de la pièce

La taille d’une pièce a une influence sur de nombreux paramètres acoustiques. Un volume de pièce plus important signifie généralement un temps de réverbération plus long. Toutefois, lors de la réalisation des des régies et des studios, assurez-vous d’avoir suffisamment d’espace pour commencer, en particulier la hauteur de la pièce est importante. Lors de la conception de l’isolation acoustique, de l’ajout des matériaux absorbants idéaux, de la mise en place de l’équipement, etc., vous risquez de vous retrouver avec trop peu d’espace pour vos activités.

Les dimensions de la pièce déterminent donc la fréquence des ondes stationnaires. La distance aux surfaces réfléchissantes laisse toujours une empreinte acoustique. Une petite pièce sonne toujours comme une petite pièce à moins que vous n’utilisiez une prise de son proche.

Si vous avez affaire à des salles destinées aux concerts, pour des pièces de théâtre, etc., considérez le public comme une partie de l’absorption de la pièce. Si le volume est trop petit, le temps de réverbération dépendra trop de la taille de l’auditoire.

 

Comment obtenir la bonne taille de pièce

Il vaut mieux commencer avec une pièce trop grande qu’avec une pièce trop petite.

Les chambres avec des plafonds bas ne sont pas idéaux pour l’enregistrement et l’écoute.

Tenez compte du nombre de personnes qui doivent être dans la pièce (studio, régie, salle de répétition, etc.) et assurez-vous que l’espace est suffisant.

 

8. Bruit de fond

Le bruit de fond dans le studio peut être un problème car il peut rendre les enregistrements boueux. Si la compression est ajoutée au signal, cela peut devenir encore pire. Le bruit peut être des ventilateurs et des disques durs d’ordinateur, cela peut provenir des pièces voisines ou du bruit de la circulation. En Broadcast ou studio de télévision, le bruit de fond provient souvent de la rédaction.

Dans la conception de différents types de pièces, il existe certaines pratiques concernant le bruit des installations: NR-15 / NC-15 (SPL environ SPL20 dB (A)) ou NR20 / NC-20 (SPL environ 25 dB (A)) selon l’utilisation de la pièce.

acoustique microphonie audio2 dpa microphones schéma 8

Un exemple de courbes NR avec des mesures de bruit de bande d’octave 1/1 tracées en haut. Le résultat de la mesure est la courbe la plus basse non dépassée par les valeurs mesurées (= NR-25).

 

Comment se débarrasser du bruit de fond

1. Supprimer toutes les sources de bruit (aussi simple que cela)

2. Utilisez la prise de son proche (Close Micking)

3. Utilisez l’effet de proximité des microphones directionnels pour réduire les basses fréquences des sources sonores éloignées

 

9. Vibrations mécaniques

Les vibrations mécaniques dans les bâtiments produisent un son audible. Si un pied de microphone est placé sur un sol vibrant, il peut générer du son dans le microphone. Le cliquetis des pièces mécaniques lâches dans une pièce entraînera également des problèmes.

Cet échantillon audio démontre l’effet de l’utilisation d’une suspension appropriée pour les microphones. Un microphone Shotgun d:dicate™ 4017 B est monté sur un pied de microphone à l’aide de trois suspensions différentes. L’ingénieur du son donne un coup de pied dans le pied de micro. Dans chaque cas, la “vibration du pied” est enregistré sans et avec le coupe bas du 4017B.

Les suspensions suivantes sont utilisées:

Clip de microphone standard UA0639. Il n’y a pas d’amortissement, et le son des impacts pénètre dans le microphone via le pied du microphone

Choc mount UA0897. Maintenant, le son est principalement atténué

RWK4017 Shock mount (optimisé pour DPA4017mk2). Moins de vibrations mécaniques et presque seulement le son des coups de pied dans l’air.

 

Comment se débarrasser des vibrations mécaniques

1. Utilisez une suspension de microphone élastique pour éviter que les vibrations ne pénètrent dans le microphone.

2. La résonance du système élastique doit être inférieure à la fréquence la plus basse enregistrée.

3. Basse fréquence de résonance: Masse lourde, suspension molle.

 

10. Écouteurs

Les écouteurs sont pratiques de plusieurs façons. Ils peuvent en effet vous séparer des sources sonores autour de vous. Veillez toutefois à ce que le niveau qu’ils reproduisent ne soit pas trop élevé (un niveau de casque calibré devrait être préféré). Assurez-vous qu’il n’y a pas de fuite du casque dans le microphone. Si le casque est utilisé pour le contrôle et l’écoute de monitoring, le signal du casque doit être en phase avec le signal du microphone.