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Spécial “ Electroacoustique ”
13
Acoustique
&
Techniques n° 52
Réseaux de haut-parleurs pour la sonorisation des grands volumes
que le système de sonorisation ne présente pas de
distorsion harmonique excessive, que sa bande passante
soit suffisamment étendue, que le niveau sonore ne soit ni
trop fort ni trop faible…
Enfin, se pose en pratique d’autres problèmes que celui de
la performance acoustique. Citons entre autres, l’aspect
esthétique auquel les architectes sont très sensibles surtout
s’il s’agit d’un bâtiment historique, la pose des câbles, la
maintenance… et bien sûr le prix.
Les réseaux de haut-parleurs
Revenons au concept des réseaux de haut-parleurs. Ces
réseaux mettent en œuvre des haut-parleurs travaillant
de façon cohérente. Lorsque la distance
δ
séparant deux
haut-parleurs identiques est petite en regard de la longueur
d'onde
λ
, le niveau sonore rayonné en un point donné par
ces deux haut-parleurs est environ le double (+ 6 dB) de celui
rayonné par un seul haut-parleur (sommation vectorielle) ; ce
qui est supérieur au niveau rayonné par deux haut-parleurs
séparés par une distance plus importante (
δ
>
λ
) travaillant
de façon non cohérente (sommation énergétique).
Le principe de Huygens nous dit qu’en plaçant des sources
cohérentes sur un front d’ondes issu d’une source primaire
quelconque, on peut restituer en aval de ce front d’ondes le
même champ sonore que celui qu’aurait généré la source
primaire (figure 1). Alors, si l’on sait quelle est la forme
du front d’ondes nécessaire pour obtenir la couverture
sonore voulue (voir annexe 1) sur la zone d’écoute, on
peut par application du principe de Huygens générer ce
front d’ondes avec un réseau de haut-parleurs placés sur la
forme de ce front d’ondes. C’est cette idée qui est utilisée
dans les «réseaux géométriques» dont une illustration est
présentée en figure 2. On note qu’en pratique, le front
d’ondes recherché a en général une forme en J, de même
donc que le réseau de haut-parleurs.
Bien évidemment, en pratique les réseaux sont de taille finie,
ce qui a essentiellement pour effet de dégrader l’efficacité
du contrôle de directivité aux basses fréquences.
De plus, l’écartement
δ
entre haut-parleurs est en général
relativement important (
δ
= 5 à 30 cm environ), ce qui fait
qu’aux hautes fréquences (telles que de ne soit pas >>
λ
)
les haut-parleurs ne travaillent plus de façon cohérente, et
génèrent des lobes secondaires comme l’illustre la figure
3. Ce phénomène peut être évité en utilisant le concept
de «ligne source» introduit en 1992 par Christian Heil
avec son VDOSC [1], un guide d’ondes qui transforme le
rayonnement d’un haut-parleur en celui d’une fente isophase.
En superposant des guides d’ondes de ce type, on peut
approcher le rayonnement d’une source rectiligne continue,
évitant par là les lobes secondaires.
Il est aussi possible de générer un front d’ondes voulu en
jouant non plus sur les positions des haut-parleurs, mais
plutôt sur le filtrage des signaux affectés à chaque haut-
parleur. On parle alors de «
réseau électronique
». Cette
solution est illustrée par la figure 4 : les haut-parleurs sont
placés verticalement, et le front d’ondes est contrôlé par
les retards électroniques des signaux envoyés aux haut-
parleurs. On peut réaliser un filtrage plus perfectionné en
introduisant des filtres (en général FIR à phase linéaire) en
amont de chaque haut-parleur. L’intérêt essentiel de cette
Fig. 1 : Illustration du principe de Huygens : le front d’ondes
généré par la source primaire peut être reproduit en aval
de celui-ci par un réseau de sources secondaires placée
sur ce front d’ondes et séparés par une distance
δ
faible
en regard de la longueur d’onde
λ
considérée
Illustration of the Huygens principle : the wave front
generated by the primary source can be reproduced
downstream by an array of secondary sources placed
on the wave front and separated by a distance
δ
much smaller than the wavelength
λ
considered
Fig. 3 : Lobes secondaires générés par un réseau de 16 haut-
parleurs de
∅
7 cm au pas de 10 cm, f=8 kHz
Illustration of secondary lobes generated by an array of
16 loudspeakers of
∅
7 cm distant of 10 cm, f=8 kHz
Fig. 2 : Illustration d’un réseau géométrique constitué de haut-
parleurs placés le long de la forme du front d’ondes voulu
Illustration of a geometric array consisting of loudspeakers
placed along the shape of the desired wave front