03 juin 2011 ~ Commentaires fermés

L’IRCAM et la salle anéchoïque

L’IRCAM et l’espace de projection

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L’IRCAM ou Institut de Recherche et Coordination Acoustique/Musique est un centre unique au monde, dédié à la recherche et la création musicale contemporaine. Au départ, projet d’un homme, Pierre Boulez, compositeur, chef d’orchestre et théoricien de la musique, l’IRCAM s’est ouvert par la suite à la recherche scientifique en s’associant au CNRS dans le cadre d’une unité mixte de recherche STMS : Sciences et technologies de la musique et du son. Le but étant de faire se rencontrer art et science. L’IRCAM propose la réflexion la plus avancée sur l’informatique musicale dans le monde. S’attachant à renouer les relations entre art et science, le projet de l’IRCAM s’inscrit de plain-pied dans les problématiques contemporaines telles que les rapports entre industries culturelles et création.

ircamespaceprojection2.jpg  L’espace de projection et la chambre sourde.

L’IRCAM possède une salle très particulière : l’espace de projection. L’ensemble des bâtiments est l’œuvre de l’architecte Renzo Piano. Cette salle expérimentale de 375 m2 est unique par la variabilité de ses caractéristiques acoustiques. Son temps de réverbération peut passer de 0,4 à 4 secondes. Cette capacité d’adaptation est liée à deux facteurs principaux :

LA CHAMBRE ANECHOÏQUE

« Ici tout est silence…absolue…angoissant….la salle anéchoïque…..nous plonge dans un  univers isolé du reste de monde…. »

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Une chambre sourde ou salle anéchoïque, est une pièce munie de matériaux très absorbants de telle sorte que tout son émis est théoriquement totalement absorbé. On utilise des matériaux poreux qui contiennent une multitude de petites cavités remplies d’air qui entrent en vibration et absorbe l’énergie. La plupart des ces mousse acoustique présentent des reliefs divers, prisme, pyramides, zigzags dont le but est d’augmenter la surface d’absorption.

ircamchambreancoque2.jpg  ircamchambreancoquesol.jpg

Les parois peuvent être également isolées des vibrations provenant de l’extérieur. C’est le cas de la chambre anéchoïque de l’IRCAM comme on peut le voir sur la maquette.

On est théoriquement en champ libre. Sans influence extérieur, il est donc possible d’avoir une mesure neutre indépendante de la salle. La chambre anéchoïque, est très utilisée pour effectuer des mesures acoustiques sur des transducteurs : haut-parleur, enceintes, microphones etc…Les constructeurs FOCAL et CABASSE possèdent leur propre chambre anéchoïque

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Textes et photos © Christophe-Luc Vacheron 2011

Champ direct et champ réverbéré (Résumé cours)

Jusqu’à présent, nous avons vu la propagation d’une onde sonore en champ libre, sans obstacle. La principale raison pour laquelle le niveau acoustique d’une onde sonore s’atténue est l’atténuation géométrique. Nous avons vu que le niveau de pression en champ libre s’exprime par :

Lp Lw + 10 log Q /4π

Cependant, à l’intérieur d’une salle, il y a des réflexions multiples sur les parois, cela correspond au champ réverbéré. On a donc deux champs :

-          le champ acoustique direct qui correspond à l’ensemble des ondes qui n’ont pas subies de réflexion

-          le champ acoustique réverbéré, spécifique de l’acoustique des salles, correspondant à l’ensemble des ondes qui ont subies au moins une réflexion.

Selon WC Sabine le niveau de pression total s’exprime par :

Lp Lw + 10 log (Q /4πd² + 4/A)

Si nous nous observons l’expression,  nous voyons que le premier terme sous le ‘Log’ correspond au niveau de pression acoustique en champ libre. Pour A très grand on retrouve bien :

Lp Lw + 10 log Q /4π

Le second terme concerne niveau de pression acoustique en champ réverbéré. Pour d très grand on peut écrire : 

Lp Lw + 10 log 4 /A

Par définition, à la distance critique, le niveau de pression du champ réverbéré est égal au niveau de pression du champ direct. Donc on doit avoir :

10 log Q /4πd² = 10 log 4 /A → Q /4πd² = 4 /A

On en déduit l’expression de la distance critique :

d = √(QA /16π)

Le rapport DIR/REV correspond au rapport entre le champ direct et le champ réverbéré. On obtient son expression en faisant la différence entre les niveaux  Lp (direct) et Lp (reverbéré).

DIR/REV = Lp (direct) – Lp (reverbéré)

                = 10 log Q /4πd² – 10 log 4 /A  

On en déduit l’expression du rapport DIR/REV :

DIR/REV = 10 log (QA /4π)

APPLICATIONS

Questions de cours :

1/ Donnez la définition du temps de réverbération (ou RT 60) ?  En fonction de quels paramètres varie le RT60 ?  Qu’est-ce que le temps de réverbération optimal ? Donnez l’expression de Sabine en définissant le coefficient d’absorption, et  l’aire d’absorption A.  Comment varient les coefficients d’absorption en fonction de la fréquence en général ? Que peut-on en conclure pour le RT60 ?

2/ Donnez l’expression du niveau de pression acoustique en fonction du niveau de puissance acoustique de la source, de la distance d et du facteur de directivité Q lorsque le son se propage en champ libre.

3/ Donnez l’expression du niveau pression acoustique selon Sabine, lorsque le son se propage dans une salle en fonction de l’aire d’absorption A. Donnez une définition du champ réverbéré et de la distance critique.

Distance critique et comparatif propagation du son salle/champ libre :

On considère une petite salle de dimension 2,5 X 5 X 5. Le coefficient d’absorption moyen est de 0,2. La puissance acoustique d’une personne parlant dans cette pièce est de 10-4  Watts, le facteur de directivité moyen de la voix est Q=4. On veut comparer le niveau de pression dans cette salle et en champ et en champ libre.

1 / Calculez le niveau de cette voix à 1 m et à 4 m en champ libre.

2 / Donnez le temps de réverbération de cette salle.

3 / Calculez et comparez  les distances critiques pour une source omnidirectionnelle et pour la voix parlée.

4 / Déterminez le niveau de pression réverbérée dans cette salle pour la voix parlée ?

5 / Calculez le niveau de cette voix à 1 m et à 4 m dans cette salle et comparez ces valeurs avec celles trouvées en 1/ lors de la propagation en champ libre. Il y a deux méthodes pour répondre à cette question.

Coefficient d’absorption moyen et niveau de puissance :

Le temps de réverbération d’un auditorium de surface au sol de 25m × 16m et de hauteur 6m est de 1, 8 s. Une source sonore de puissance constante y maintient un niveau de pression réverbéré de 72 dB.

1. Quel est le coefficient d’absorption moyen de la salle ?

2. Calculer le niveau de puissance de la source.

3. Sachant, qu’en moyenne, chaque spectateur introduit une absorption de 0,5 m2, évaluer l’incidence de la présence de 400 personnes sur le temps de réverbération et sur le niveau d’intensité de la salle.

Rapport DIR/REV comparatif propagation du son dans une salle et en champ libre : 

Une source omnidirective de puissance 1 mW est placée dans une salle. On mesure alors dans cette salle un niveau de pression réverbéré de 75 dB. On supposera que l’absorption est suffisamment faible pour pouvoir utiliser la théorie de Sabine.

1/ Calculer l’absorption de la salle.

2/ En déduire sa distance critique.

3/ A quelle distance maximum faut-il se placer pour que le rapport DIR/REV reste supérieur `a -15 dB?

 

Session 2010 en acoustique des salles BTS AV option « métiers du son »

Acoustique salles session

 

Pour aller plus loin, lien sur le logiciel Catt Acoustics:  Catt Acoustics

 

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