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Spécial “ Electroacoustique ”
15
Acoustique
&
Techniques n° 52
Réseaux de haut-parleurs pour la sonorisation des grands volumes
Nous avons vérifié que la diffraction sonore sur les arêtes
entre sections ne posait pas de problèmes (voir [5]).
Le positionnement et l’orientation des haut-parleurs sont
réglés de sorte que le front d’onde corresponde à la
couverture nominale voulue pour le réseau. La couverture
sonore peut être contrôlée à l’aide des gains G et des
retards D. Les filtres F sont des FIR à phase linéaire utilisés
pour compenser l’atténuation de propagation aux hautes
fréquences, de sorte que l’on ait autant de niveau sonore
aux hautes fréquences loin de la colonne que proche de
celle-ci. L’égaliseur EQ est utilisé pour corriger la réponse
fréquentielle de l’ensemble du système.
Le nombre de haut-parleurs associé à chaque canal n’est
pas nécessairement le même pour tous les canaux, comme
on le voit sur la figure 6 présentant le modèle SA250P.
Les avantages de la technologie DGRC sont :
• Le nombre de canaux DSP – ampli est considérablement
réduit. Par exemple, la colonne SA250P d’une hauteur de
2,5 m utilise 30 haut-parleurs associés à seulement 6
canaux DSP – ampli. La conséquence est bien sur une
importante réduction de coût. Par ailleurs, avec ce nombre
réduit de canaux, on peut plus facilement utiliser une
électronique externe à la colonne et des amplis standard,
ce qui permet d’associer plusieurs colonnes à un même
processeur et/ou amplificateur.
• Le nombre de haut-parleurs est indépendant du nombre de
canaux DSP. On peut donc utiliser un nombre important de
petits haut-parleurs, ce qui a pour conséquence de réduire
les lobes secondaires, et étendre la réponse fréquentielle
dans l’aigu.
• La puissance est distribuée également sur tous les haut-
parleurs, ce qui permet d’utiliser ceux-ci à leur maximum,
donc d’optimiser le niveau sonore maximal émissible.
• Le principe DGRC est applicable aux lignes sources pour
la sonorisation de puissance, et permet dans ce cas de
se passer du système d’accroche complexe inhérents aux
réseaux géométriques, et de bénéficier des avantages
des réseaux électroniques, notamment de la flexibilité de
réglage.
À l’inverse, la limitation du principe DGRC est que le nombre
limité de canaux ne permet pas autant de souplesse sur
le contrôle de directivité que si l’on avait un canal par
haut-parleur. Par exemple, il n’est pas possible de générer
plusieurs lobes, mais ce besoin est très rare.
Modélisation des réseaux de haut-parleurs
en champ libre
Il est aisé de modéliser les réseaux de haut-parleurs, en
sommant simplement les rayonnements des différents
haut-parleurs, prenant en compte le filtrage effectué en
amont de ceux-ci, ainsi que l’absorption de propagation.
Cette dernière, non négligeable aux hautes fréquences,
est compensée par filtrage (FIR) dans le DSP. Notons
que la directivité intrinsèque des haut-parleurs est issue
de mesures.
La figure 7 montre par exemple le rayonnement par bande
d’octaves de la colonne SA250P en position nominale (bas
de la colonne à 1 m au-dessus du plan d’écoute, c’est-à-
dire des oreilles des auditeurs). Les courbes par octaves
ont été décalées pour plus de lisibilité. On voit que le
niveau sonore (en ordonnée) aux moyennes fréquences
est remarquablement constant en fonction de la distance
à la colonne (en abscisse).
Ainsi, si l’on définit la portée de la colonne comme la
distance jusqu’à laquelle le niveau sonore aux moyennes
fréquences (moyenne des octaves 500 Hz, 1 kHz, et 2
kHz) tient dans +/- 3 dB, on obtient une portée de 35 m
avec cette colonne.
Détermination du front d’ondes correspondant à
une couverture voulue
Pour déterminer la forme du front d’ondes W
correspondant à une couverture sonore donnée, on peut
raisonner sur la courbure locale du front d’ondes dans le
plan vertical comme illustré par la figure A1.
Fig. A1 : Schéma de principe de la synthèse
de front d’ondes (voir texte)
Principle of the wave front synthesis (see text)
L’idée est basée sur une considération géométrique
simple : pour obtenir un niveau sonore constant sur
le plan d’écoute, il suffit de conserver constant le
rapport :
A
V
=
r
r
+
d
A1
où r est le rayon de courbure local du front d’ondes, et
d est la distance entre le point de réception R considéré
et le point P, intersection du front d’ondes et de la droite
joignant le centre du cercle correspondant à la courbure
local du front d’ondes et le point R.
Dans le plan horizontal, l’atténuation géométrique est :
A
h
≈
1
d
A2
de sorte que l’atténuation géométrique globale vaut :
A
=
A
h
⋅
A
v
≈
r
d
⋅
r
+
d
(
)
A3
Ainsi, en parcourant pas à pas le plan d’écoute, on construit
la forme du front d’ondes W en déterminant à chaque pas
le rayon de courbure r satisfaisant l’équation A3.