Le traitement acoustique

Une fois que vous avez réalisé une isolation phonique correcte vous avez accompli 70% du chemin qui vous conduit vers une salle acoustique de qualité. Dans ce chapitre nous nous intéresserons principalement au cas d'une salle Hifi stéréo, les particularités liées au multi-canal SACD et HC seront abordés dans deux chapitres séparés.

Nous le rappelons encore une fois, l'idéal est d'assurer de manières séparées les fonctions isolation phonique et traitement acoustique car elles ne reposent pas sur les mêmes contraintes. Votre isolation phonique constitue la base du traitement acoustique. En effet, vous devez isoler votre salle pour vous prévenir et protéger votre entourage des nuisances sonores. Lorsque l'isolation phonique est terminée, votre salle aura un comportement acoustique particulier. Ce comportement est bien sûr fonction de l'architecture, des dimensions et de la forme de la pièce, mais également de la nature des matériaux employés, de la position des enceintes, du mobilier et de tous les éléments présents dans votre local.
Il est probable et normal que le comportement acoustique de la pièce ne corresponde pas immédiatement à vos attentes. Nous vous proposons donc de comprendre et d'étudier ensemble les phénomènes qui régissent la restitution acoustique à l'intérieur des locaux.

Les problèmes et les objectifs

Nous le savons l'onde sonore rebondie de parois en parois, c'est le phénomène de la réflexion.
L'intensité des ondes réfléchies est fonction de la longueur d'onde de l'onde incidente, de son intensité et des caractéristiques des matériaux qui constituent les parois.

Reverb

Ces rebonds sont à l'origine des deux phénomènes acoustiques majeurs :

  1. L’écho ou réverbération.
  2. Les ondes stationnaires ou résonance.

Comme nous l'avons vu (Cf. chapitre " Réverbération et Résonance ") si la réverbération est primordiale à la restitution du message sonore, la résonance lui est néfaste.
Le traitement acoustique vise donc à adapter la réverbération à votre besoin et à supprimer la résonance.

Cette définition pose immédiatement la question de définition du besoin. En effet, avant de commencer il est impératif d'identifier clairement les objectifs à atteindre.
Contrairement à l'isolation phonique, qui répond à un besoin universel de protection, le traitement acoustique est fonction des attentes des propriétaires du local car il vise principalement à en maîtriser le RT60.

En schématisant, nous pouvons regrouper les utilisateurs en quatre grandes familles :

  1. Les audiophiles : Ils recherchent la pureté de la restitution sonore. Pour eux la définition, l'équilibre spectral et l'effet holographique sont essentiels. Ils recherchent en général un RT60 de l'ordre de 0,7 s ou 0,8 s ce qui est aussi un bon RT60 pour les dialogues et les conversations.
  2. Les cinéphiles : Comme mes audiophiles, ils sont très attachés à l'ambiance. L'univers de la scène doit être correctement rendu immergeant le spectateur à l'intérieur de l'action. Les effets doivent être puissants, spectaculaires et réalistes. Quant aux dialogues, ils doivent être intelligibles quelque soit la situation. Comme dans les grandes salles de cinéma, le RT60 se situera vers 0,5 s.
  3. Les musiciens : Contrairement aux audiophiles et aux cinéphiles, les musiciens ne recherchent pas la pureté de l'ambiance mais ils sont très attaché à l'intelligibilité du message. Les notes doivent s'entendre et les déliés doivent être d'une extrême clarté. Les musiciens vont rechercher un système qui les rendra capables de recopier la partition en l'écoutant. C'est pourquoi, ils privilégieront une écoute rapprochée et directive avec un RT60 compris entre 0,3 et 0,5 s.
  4. Les autres : Ne rangez surtout pas dans cette famille ceux qui n'ont pas de préférence, bien au contraire il faut comprendre tous ceux qui veulent construire une salle hyper spécialisée du théâtre, aux concerts d'orgues en passant par les boites de nuits et les studios d'enregistrement. Ils recherchent un RT60 qui s'échelonne entre 0,2 s et plus de 1 s en fonction du style choisit. Les cas sont tellement nombreux qu'il ne nous ait pas possible de les aborder, mais tous trouverons les bases leur permettant de réaliser leur projet.

Pour être complet, nous rajouterons les différences entre écoute stéréo et écoute multi-canal que nous retrouvons dans chacune des catégories précédentes. Ces différences induisent des adaptations dans les moyens et la manière de traiter l'acoustique d'une salle.

Ceux qui n'ont pas de domaines de prédilection devront faire attention à ne pas succomber à la tentation de faire une salle " polyvalente " à tous les styles, un tel local est presque impossible à réaliser et conduit la plus part du temps à une acoustique mauvaise dans tous les cas de figure.
Il n'est pas forcément utile de vous lancer dans de savants calculs ou de faire appel à des spécialistes pour mesurer et définir le RT60 de votre salle. Ecoutez simplement votre système et identifiez les améliorations à apporter car au final le seul juge c'est vous. Le meilleur de tous les systèmes c'est lui qui vous procure du plaisir et qui vous satisfait même si les " pseudos spécialistes " et les chiffres pensent et disent le contraire.

Les principes

Nous utiliserons la physique des ondes que nous avons vu en introduction.

Rappels :

La réflexion :

reflexion

L’absorption :

absorption

La diffraction :

diffraction

Le coefficient de Sabine

Le RT60 est lié à l'architecture du local, à sa dimension et aux matériaux employés pour la construire. De plus, le RT60 est une fonction de la longueur d'onde émise. La mise en équation du RT60 est donc complexe.

Cependant il existe de nombreuses formules mathématiques qui approchent avec plus ou moins de précisions le résultat. Parmi toutes ces formules, les acousticiens retiennent celle dite de Sabine du nom d'un acousticien américain qui travailla sur la réverbération. La formule de Sabine présente l'avantage d'être simple et de fournir un résultat avec moins de 15% d'erreur ce qui est largement suffisant pour évaluer le RT60 d'une salle dans une application domestique.

" RT60 = 0,16 * V/S "

Où " V " est le volume de la salle exprimé en m3 et " S " est la surface d'absorption du local exprimée en m2.

Pour calculer le RT60 de votre local il vous faudra d'abord déterminer " S ". Pour ce faire vous devrez connaître la surface apparente de chacun des matériaux employés (S i ) ainsi que leur coefficient de " Sabine " respectif (α i ). Ainsi : S = ∑ S i * α i

Attention : Le RT60 et le coefficient de Sabine " α i " sont des fonctions de la fréquence de l'onde incidente. Il vous faudra faire les calculs pour chacune des fréquences que vous voulez étudier.

Même si un tableur EXCEL ou un petit logiciel vous aidera dans les calculs, il apparaît très vite qu'en réalité il est quasiment impossible de déterminer le RT60 d'un local, même si vous utilisez des formules mathématiques très simples comme celle de Sabine car il faut connaître toutes les surfaces apparentes de tous les matériaux présents dans votre salle et connaître également leur coefficient de sabine en fonction de la longueur d'onde. Vous devez prendre en compte : Murs, plafond, sol, rideaux, portes, vitrages, étagères, meubles, … sans oublier de séparer les matériaux quand ils sont assemblés entre eux.

Mais cette formule présente un certain nombre d'avantages. Tout d'abord, elle met en évidence que la réverbération est proportionnelle au volume du local.
Elle met également en évidence que la réverbération est inversement proportionnelle à la surface d'absorption.
Pour une fréquence donnée, elle permet d'estimer l'efficacité d'une solution par rapport à une autre. Ou bien de calculer la surface à déployer pour obtenir une efficacité correcte.

Les objectifs recherchés dans la pièce

Une salle d'écoute peut être séparée en deux zones distinctes :

  1. La zone d'émission des ondes sonores.
  2. La zone d'écoute.

D'une manière générale vous optimiserez votre acoustique de manière à ce que le comportement des deux zones soient opposés. Les audiophiles et les cinéphiles veilleront à ce que :

  1. La zone d'émission des ondes sonores soit majoritairement réverbérante.
  2. La zone d'écoute soit majoritairement absorbante.

La zone de réverbération autour des enceintes va contribuer à l'effet d'ambiance alors que la zone d'absorption autour des auditeurs va éviter qu'il y ait trop de retours arrière néfastes et trop d'écho.

Zones écoute
Zones écoute

Dans tous les cas, bien entendu, il ne sera pas possible et surtout pas souhaitable de séparer strictement les deux zones. De plus la proportion entre les deux zones est fonction d'une multitude de critères, dont certains sont physiques comme l'architecture de la pièce et d'autres sont subjectifs, il n'est donc malheureusement pas possible de déterminer des " valeurs " miracles fournissant la réponse à tous les problèmes.

Le traitement des murs

Nous avons vu dans le chapitre précédent " L'isolation phonique " qu'un mur est en général constitué d'un sandwich : Un revêtement externe, un isolant et un revêtement interne.

Les solutions à mettre en œuvre pour traiter l'acoustique du local sont directement liées au type de revêtement interne choisit.

Cas de la construction d'une pièce dédiée ou de la rénovation

Si vous avez décidé de construire une salle ou de refaire le revêtement intérieur de vos murs, le problème du traitement acoustique est simplifié car vous trouverez sur le marché un nombre important de solutions plus ou moins prêtes à l'emploi pour vous aider dans votre tâche.

Nous ne prétendons pas donner la liste exhaustive de toutes ces solutions, mais plutôt de vous donner les grandes familles et les différents principes :

  1. Plaques de placoplâtre :
    1. Vous utiliserez les plaques standards pour faire des pans de mur réfléchissants.
    2. Pour faire des pans de murs absorbants ou diffractants, il existe des plaques dites acoustiques. Ce sont des plaques de placoplâtre perforées : Trous de 5 mm environ (ronds ou carrés) disposés uniformément sur toute la surface de la plaque. Ces plaques ont une réelle efficacité pour la plupart des fréquences sonores.
  2. Panneaux acoustiques : Se sont des cadres de bois recouverts de tissus et à l'intérieur des quels se trouvent des isolants. En faisant varier la forme du cadre, la nature et la surface du tissu et de l'isolant on obtient des panneaux réfléchissants, ou absorbants ou diffusants. Vous pourrez les utiliser en les disposants de manières à réaliser vos objectifs.
  3. Les bass-trap : Ce sont des résonateurs accordés sur les fréquences extrêmes graves. Ils seront utilisés pour supprimer les ondes stationnaires récalcitrantes. Les bass-trap agissent comme des enceintes passives qui absorbent les ondes pour lesquelles elles sont accordées. Leur mise en œuvre est assez délicate et très souvent vous devrez faire appel à un spécialiste pour vous aider à les installer.
  4. Les panneaux de bois : Simples d'emploi, ils sont très utile pour piéger les aigus et les médiums. Nous vous conseillons d'utiliser de préférence les panneaux en lamellés collés car leur structure augmente leur efficacité.
  5. Les meubles : Ce sont des éléments essentiels dans le traitement acoustique. Par exemple un meuble ouvert constitué d'étagères de formes et de dimensions différentes sera un très bon diffuseur.
  6. Les tissus : Rideaux, tentures, tapisseries en tissus ou tapis accrochés aux murs sont des excellents absorbants. Vous les utiliserez pour décorer votre intérieur tout en ajustant l'acoustique.
  7. Les panneaux type " schroeder " (Cf. photo ci-dessous) : Ce sont d'excellents diffuseurs que vous pourrez utiliser pour combattre les ondes stationnaires. Il existe des panneaux dits " horizontaux ", des panneaux dits " verticaux " et des panneaux " 2D ". Ces appellations sont données en fonction de la capacité des panneaux à diffracter dans une ou plusieurs directions. Pour briser efficacement les ondes, les panneaux devront être mis en vis-à-vis, un horizontal fera face à un vertical et vice versa. Vous trouverez sur le marché toute une gamme de produits aux dimensions, aux formes et aux looks capables de satisfaire les plus exigeants d'entre vous.
  8. Les panneaux complets : Ce sont des panneaux composites, avec une face de décoration montée sur amortisseurs, l'ensemble est fixé sur une le mur et laissant un vide d'air. C'est la raideur des amortisseurs qui confère à la face de décoration son pouvoir absorbant ou réfléchissant. Vous trouverez également sur le marché des panneaux avec une face d'isolation phonique et thermique. Ces panneaux sont facile à mettre en œuvre et de plus ils sont démontables, vous pourrez donc modifier leur comportement si vos besoins évoluent. Ces panneaux constituent sans doute la solution la plus aboutie en termes de traitement acoustique mais l'investissement nécessaire pour traiter une pièce complète reste de nos jours assez élevé.
  9. Si vous entendez peindre vos murs, faites-le si possible avec une peinture acrylique. Nous avons remarqué que les peintures vinyles, et pire les Glycéros, ne sont pas bonnes acoustiquement parlant.
  10. Gardez également à l'esprit qu'en général les tapisseries modifient le comportement acoustique des murs en donnant une " couleur acoustique ".
  11. Les moquettes murales et les tissus tendus rembourrés peuvent être utilisés pour absorber fortement les sons. Nous ne préconisons leur utilisation que dans certains cas très particuliers de salles dédiées au HC.

Exemple d’un panneau du type " schroeder 2D " :

Tous ces éléments sont destinés à réagir aux ondes sonores et à les rediriger dans la pièce. Vous devrez donc impérativement les fixer rigidement aux supports qui les maintiennent sinon ils ne manqueront pas de provoquer des vibrations parasites bien plus néfastes que celles que vous tentiez de combattre. Rappelez vous qu'ils doivent capter les ondes sonores et les redistribuer, sans transmettre de vibrations aux éléments sur lesquels ils sont posés ou fixés.

Cas de la pièce de vie

Le cas de la pièce de vie pose un problème de fond car comme son nom l'indique, elle doit permettre de faire d'autres activités que l'écoute audio ou la projection d'un film à grand spectacle. Le traitement acoustique d'une telle salle doit donc être compatible avec les activités de la vie courante ce qui interdit des RT60 trop forts ou trop faibles.

Dans une pièce type salle de cinéma, pour discuter et se faire comprendre les convives devront très vite hausser la voix pour compenser le manque de réverbération. Demeurer dans un tel local deviendra très vite pénible.
De même, si le RT60 est trop élevé, il sera presque impossible de converser. A cause de la réverbération les discours ne seront pas compréhensibles et on aura le sentiment que tout le monde parle en même temps d'où une impression de cacophonie générale. La seule solution dans une telle pièce est que chacun parle à son tour en prenant soin d'articuler et de garder un tempo plutôt lent. Cela s'apparente plus à un monologue qu'à une conversation entre amis.

Par chance, le RT60 pour une discussion et celui préconisé pour une écoute audiophile sont les mêmes. L'optimisation de l'acoustique pour l'écoute sera bénéfique pour la vie de tous les jours, ou vu autrement si vous souhaitez utiliser une pièce de vie pour votre passion il vous faudra viser un comportement acoustique dit " audiophile ".

Vous pourrez utiliser les panneaux acoustiques, les meubles et les tissus " muraux " pour résoudre vos problèmes. La panoplie des matériaux disponibles compatibles avec le WAF est largement suffisante pour venir à bout de n'importe lequel de vos problèmes d'acoustique.

Où placer les différents éléments

Tout d'abord, pour obtenir des graves propres et limpides, pour en limiter les effets sur l'environnement et prévenir l'apparition des ondes stationnaires les enceintes devront être placées à plus de 50 cm des murs. A vous de trouver la place idéale, il faut un peu d'intuition et beaucoup de patience mais le résultat sur la restitution de la scène sonore sera à la hauteur de vos efforts.

Une fois ce travail effectué, vous pouvez commencer l'analyse des problèmes d'acoustique. En écoutant vos morceaux préférés vous déterminerez les corrections à apporter. D'une manière générale pour une écoute audiophile il est recommandé de placer les différents éléments pour respecter grosso modo le schéma suivant :

placements

Si des ondes stationnaires apparaissent, vous pourrez placer les diffuseurs et les bass-trap dans les zones indiquées en bleu sur le schéma ci-dessous :

diffuseurs

Une solution originale et très peu connue est celle de la désymétrisation de la salle d'écoute.
Si l'aménagement de votre salle le permet, en fonction de ses dimensions, vous pouvez adopter une des deux solutions suivantes :

Cas d'une salle de dimension " classique " :

désymétrisation

Cas d'une salle " de grandes dimensions " :

désymétrisation

Ces deux solutions présentent l'avantage énorme de " casser " les symétries donc de prévenir l'arrivée des problèmes.

Bien entendu, vous devez prendre toutes ces indications comme des pistes en cas d'apparition de problèmes.

Le traitement du sol et du plafond

Il est impossible d'aborder le traitement acoustique du plafond sans aborder celui du sol en même temps car du comportement acoustique de l'un dépend le traitement de l'autre.

L'idéal est de traiter le plafond et le sol d'une salle Hifi comme le montre le schéma ci-dessous. Le point de départ est le traitement acoustique du plafond car une fois réalisé il vous sera très difficile d'en modifier son comportement.

Sol/plafond

Cas de la construction d'une pièce dédiée ou de la rénovation

Si vous avez décidé de construire une salle ou de rénover votre plafond, vous trouverez sur le marché des dalles acoustiques et les plaques de placoplâtre (normales et acoustiques) qui vous permettront d'ajuster l'acoustique de votre plafond. De plus vous pourrez combiner ces solutions avec l'isolation phonique pour un rendu optimal.

Les solutions à mettre en œuvre sont les mêmes que celles de l'isolation, vous les alternerez pour répondre à vos besoins (Cf. chapitre " L'isolation phonique ").
La formule de Sabine pourra vous aider à estimer l'efficacité des solutions que vous voulez adopter.

Naturellement si vous pouvez traiter l'acoustique de votre plafond, vous simplifierez d'autant celui du sol.

Dans le cas de la construction et de la rénovation, il vous sera facile de choisir un revêtement de sol compatible avec votre plafond et vice-versa. Par exemple un sol en carrelage moderne, ou en marbre ou en granit se mariera bien avec un plafond globalement absorbant alors qu'un plafond réfléchissant sera mieux adapté à un plancher de bois.

Vous utiliserez des tapis, des canapés, des fauteuils et des tables basses pour ajuster avec précision l'acoustique du couple plafond/sol.

Cas de la pièce de vie

Si vous ne pouvez pas, ou que vous ne voulez pas, modifier le plafond et le sol de votre local vous utiliserez le mobilier pour corriger vos problèmes d'acoustique.

Nous insistons fortement sur l'utilité des tapis, ils jouent le même rôle que les panneaux absorbants placés aux murs. De plus, vous pouvez très facilement les déplacer pour optimiser la restitution sonore.

Pour combattre les ondes stationnaires, à moins d'être dans une pièce dédiée, il vous sera très difficile de placer des panneaux diffractant au plafond et au sol. Vous utiliserez donc des meubles pour obtenir le résultat souhaité : Tables basses, Chaises, Fauteuils, Canapés, Luminaires … sont très utiles s'ils sont rigides.

Sol/plafond

En bleu les zones qui peuvent être traitées en cas d’ondes stationnaires

Le mobilier

Le mobilier et la décoration de la pièce (Tableaux, tapis, rideaux, meubles, tables, chaises, fauteuils, canapés…) sont de très bons outils pour corriger les problèmes d'acoustique de votre pièce car ils agissent comme des panneaux diffusants ou absorbants et de plus ils sont compatible avec le WAF. Mais n'en abusez pas le mobilier doit être en quantité " normale " dans votre salle sinon l'effet sera alors contraire au but recherché.

Dans la mesure du possible le mobilier doit être rigide et plutôt " massif " pour ne pas entrer en vibration à la moindre sollicitation sonore. Faites attentions aux bibelots, aux luminaires, aux vitrines, aux tableaux… qui peuvent très vite provoquer des petites vibrations gênantes lors d'une écoute.

La tuyauterie et les systèmes d'aération

Les bruits de tuyauteries, de chauffage et d'aération ne manqueront pas de provoquer une gêne lors d'une écoute, ce qui vous poussera à augmenter le volume de votre installation. Il faut donc traiter ces problèmes à la source.

La tuyauterie et la plomberie

Nous l'avons vu dans le chapitre " L'isolation phonique ", la tuyauterie est l'une des principales sources de nuisances sonores : Elle peut entrer en résonances et l'écoulement des fluides est une source importante de bruits à l'intérieur de la pièce.

Pour éviter les bruits de tuyauterie vous appliquerez les mêmes recettes que pour l'isolation phonique :

  1. Limitez le nombre de tuyaux et de radiateurs à eau chaude dans la pièce. N'hésitez pas à la supprimer si vous le pouvez.
  2. Désolidarisez les tuyaux des murs en utilisant des colliers montés sur silent-blocs.
  3. Désolidarisez la plomberie de la pièce de celle de la maison en utilisant des raccords souples.

Les systèmes d'aération

L'aération est elle aussi une source de pollution sonore à l'intérieur de la pièce qui vous poussera à augmenter le volume de votre installation. Pour en limiter les effets nous vous conseillons :

  1. D'utiliser des gaines de grandes sections. La vitesse d'écoulement de l'air sera réduite pour un débit identique.
  2. D'utiliser des filtres en feutre ou en tissus. Evitez les fibres (de laine, de roche,…) car ce sont des matériaux fortement allergènes si vous les placez dans un flux d'air.
  3. De faire arriver l'air par le haut à travers des ouvertures de grande section, longues et étroites pour obtenir des écoulements laminaires.