Expérience 1
Protocole Expérimental
Choix de la salle
Le choix d’une salle adaptée à notre expérience sera décisif sur la qualité du résultat. En effet, nous cherchons une pièce présentant un faible bruit de fond et dont le temps de réverbération est suffisamment important pour pouvoir être mesuré. Ce choix peut être déterminé subjectivement par l’appréciation d’un simple « clap » dont la réverbération devra être correctement audible et prolongée. Après plusieurs essais sur le campus nous avons trouvé la salle adaptée : la future salle informatique de notre établissement, une salle faiblement meublée dont la géométrie est proche d’un simple parallélépipède rectangle.
Choix du matériel
Pour le choix du matériel nécessaire à l’acquisition de la réponse impulsionnelle de la salle, nous utilisons des microphones statiques cardioïdes (à petite membrane) reliés à une table de mixage elle-même connectée à la carte son externe d’un ordinateur portable.
Ce type de microphone est idéal car la réponse fréquentielle est quasi linéaire pour une très
grande bande passante (figure 15) et parce qu’il dispose d’une grande sensibilité aux faibles
amplitudes sonores. De plus, il offre une grande directivité, pour laquelle on peut obtenir
une acquisition presque omnidirectionnelle en utilisant un couple opposé de microphones
(sur la figure 16 on pourra noter la sensibilité du couple à 1kHz en fonction de l’incidence
de la source sonore). Pour notre expérience, la source sonore a une incidence de 90° ce qui
limite la capture du front d’onde direct afin de mesurer préférentiellement la réverbération
de la salle.
figure 15 : Réponse fréquencielle du microphone DM8-C overhead
figure 16 : Réponse du microphone DM8-C overhead en fonction de l'incidence de la source sonore à 1000Hz
La table de mixage propose une amplification du signal électrique fourni par les microphones et
permet une première égalisation du son.
La carte son externe limite grandement le bruit électronique pouvant être observé avec une mauvaise
carte son comme c’est souvent le cas de celle intégrée dans un ordinateur.
L’ordinateur portable offre une bonne mobilité et un très faible bruit sonore (bruit de ventilateurs).
Enfin, pour la source sonore, nous utilisons un petit explosif que l’on trouve dans les jouets pour
enfants (pistolet à pétards) pour un faible coût. La détonation est brève, la puissance adaptée à la
sensibilité des microphones utilisés et l’explosion reproductible avec la même intensité.
Capture de la réponse impulsionnelle de la salle
Pour la capture de la réponse impulsionnelle, on cherchera à éloigner la source du système
d’acquisition afin d’éviter une saturation du niveau sonore pouvant être provoquée par le front
d’onde direct émis par la source. Nous plaçons les microphones à mi-hauteur de la salle au même
niveau que la source.
figure 17 : Plan de la salle étudiée (1) source (2) matériel d'enregistrement (3) microphones
Exploitation des résultats
Mesure du RT60
Une fois l’enregistrement des réponses impulsionnelles de la salle réalisé avec un nombre variable
de personnes, il nous faut en extraire le RT60 de chaque fichier son. Pour ce faire nous
sélectionnons à l’aide du logiciel Audacity la portion du fichier audio où apparait l’impulsion
pour générer un fichier audio plus court.
figure 18 : Sélection de la réponse impulsionnelle avec Audacity
Ensuite nous utilisons un programme que l’on a développé pour extraire les échantillons audio
dans un fichier data contenant 2 colonnes (Le logarithme décimal du carré des échantillons et
sa coordonnée temporelle en seconde).
Nous utilisons alors le logiciel d’outils tableur/graphique pour effectuer une modélisation
de l’enveloppe sonore (figure 20).
figure 19 : Modélisation de la réponse impulsionnelle sous Origne sans enveloppe et la dispersion des points autour de la régression linéaire
figure 20 : Modélisation de la réponse impulsionnelle sous Origne avec enveloppe et la dispersion des points autour de la régression linéaire
Nous réalisons ensuite une régression linéaire de la décroissance sonore. Il est nécessaire d’effectuer
cette étape uniquement sur la partie de l’enveloppe qui décroît exponentiellement (figure 20). La pente
de la droite obtenue nous permet alors de déduire Le RT60. En effet ce coefficient correspond à la
décroissance en dB par seconde, donc par définition, le RT60 sera déduit par ce calcul :
Aveca la pente de la régression linéaire.
On regroupe enfin les différents RT60 calculés pour une population variable d’individus dans la pièce au sein d’un nouveau graphique dont la régression va nous permettre de calculer l’aire effective d’absorption moyenne d’une personne.
figure 21 : inverse du RT60 en fonction du nombre de personnes
On peut remarquer une tendance linéaire au-delà de deux personnes et une plus forte absorption pour une personne. Cela peut être expliqué par le positionnement des personnes par rapport à la source. En effet pour une seule personne, celle chargée de déclencher l’explosion, la proximité avec la source provoque l’effet d’un écran qui absorbe une plus grande partie de l’énergie que si cette même personne était placée à plus grande distance.
Mesure de l’aire effective d’absorption moyenne d’une personne
On définit b le coefficient de la pente de la courbe ci-dessus tel que :
D’après la loi de Sabine on en déduit :
Ap l'aire effective d'absorpsion d'une personne
et As l'aire effective d'absorpsion de la salle.
Dans le milieu des acousticiens des salles de spectacle, il est courant de définir l’aire effective
d’absorption moyenne d’une personne à 0,5m². L’écart avec la valeur calculée au cours de notre
expérience est tout à fait normal. En effet dans notre cas les mesures étant effectuées
durant l’hiver, les personnes étaient vêtues plus que la normale (manteaux épais), leur absorption
en est donc augmentée. De plus, dans une salle de concert, les personnes sont assises et exposent
donc moins de surface de leur corps par rapport à une personne debout (une partie de la surface étant
masquée par le fauteuil supportant la personne).
fichiers de mesures de l'expérience 1
