3.2 Quelles mesures ?

Sommaire


3.2.1-Introduction
3.2.2-Mesure du temps de réverbération (MAJ le 15/05/2012)
3.2.3-Un temps de réverbération idéal ?
3.2.4-Les critères d’intelligibilité
3.2.5-Bibliographie


3.2.1 INTRODUCTION


Pour reprendre une citation de Roland "Thxrd" Delacroix extraite du forum www.cinetson.org :
"L'aspect acoustique de pièce est trop souvent mis à l'écart, alors que c'est le premier maillon de la chaîne d'écoute".

La première étape de la démarche d'un audiophile devrait être de faire un état des lieux de l'acoustique de sa pièce en la mesurant.

L'estimation de l'acoustique d'une pièce nécessite plusieurs choses :
- une source sonore,
- un système d'enregistrement sonore,
- un logiciel d'interprétation de la mesure.




3.2.2 MESURE DU TEMPS DE RÉVERBÉRATION

(MAJ le 15/05/2012)

Concernant les sources sonores, on peut distinguer trois familles.

1. les impulsions "naturelles" : pistolet, claquoir :

http://webphysics.davidson.edu/faculty/dmb/py115/Reverb.measure.html

ou ballon de baudruche "Party balloons" crevé :
http://www.picotech.com/experiments/reverberation/
http://marjan.fesb.hr/~mateljan/arta/papers/Horvat_aaaa2007.pdf
L'éclatement d'un ballon offre une meilleure dynamique de mesure que le claquoir du fait d'un spectre plus large dans les basses fréquences :

2. l'arrêt du bruit rose émis par un haut-parleur "Interrupted Method"

http://tosa.mri.co.jp/sounddb/reverb/indexe.htm
http://www.noisemeters.com/help/faq/reverb-time.asp

3. un signal de type MLS ou Sine Sweep qui permet de déduire la réponse impulsionnelle par déconvolution.
Après un traitement adapté de la réponse impulsionnelle, de nombreux logiciels, comme
ETF Acoustics, calculent le temps de réverbération en fonction de la fréquence.
http://www.etfacoustic.com/index.html


La comparaison de ces méthodes montre l'avantage d'un rapport signal/bruit sensiblement plus élevé pour les méthodes LMS et Sine Sweep :
http://www.altracustica.org/docs/echogramme_application.pdf


Pour les grandes pièces (> 500 m3) réverbérantes, toutes les méthodes donnent sensiblement le même résultat :

Par contre, pour les petites pièces (< 300 m3) amorties, ces méthodes peuvent donner des résultats un peu différents dans les basses fréquences (< 125 Hz) :
http://webistem.com/acoustics2008/acoustics2008/cd1/data/articles/000306.pdf

La mesure doit également respecter un certain nombre de contraintes :
- la source sonore doit être (le plus possible) omnidirectionnelle avec, par exemple, l'utilisation d'un ensemble de 12 HP :
http://www.gracey.com/descriptions/nor_213-d1.htm
Cette source doit respecter des critères de directivité, différents pour l'ISO 140 et l'ISO 3382 :

OmniPower full octave directivity [dB] Red lines indicate allowed area.
OmniPower third octave directivity [dB] Red lines indicate allowed area.
http://www.acoustics-engineering.com/pyrite/specifications.htm
La directivité de ces sources reste un problème potentiel dans les hautes fréquences.
En effet, pour prendre un exemple concret, avec deux sources respectant la norme ISO 3382 mais avec des directivités différentes, on peut obtenir des mesures différentes en ce qui concerne G, C50, C80 et IACC :
http://www.upv.es/contenidos/ACUSVIRT/info/U0568397.pdf
- la distance entre la source sonore et le microphone doit être suffisante afin que le champ réverbéré soit prépondérant par rapport au champ direct,
- le microphone doit être omnidirectionnel.

Compte-tenu du niveau de bruit, le TR60 est généralement extrapolé à partir du temps de décroissance entre -5 et -25 dB:


http://www.gracey.com/basics/reverberation-b1.htm
Le paramétrage de cette "Evaluation Range" est disponible dans le plug-in Aurora "Acoustical Parameters":

Il existe plusieurs normes précisant le mode de mesure et l'interprétation des mesures.
Les normes ISO 140 concernant surtout l'insonorisation :

http://www.acoustic-standards.co.uk/bs-00140.htm
La norme ISO 3382-1 pour les salles de spectacle :
http://www.boutique.afnor.org/norme/iso-3382-12009/acoustique-mesurage-des-parametres-acoustiques-des-salles-partie-1-salles-de-spectacles/article/624763/xs116912
La norme ISO 3382-2 pour les petites salles (< 300 m3) :
http://www.boutique.afnor.org/norme/iso-3382-22008/acoustique-mesurage-des-parametres-acoustiques-des-salles-partie-2-duree-de-reverberation-des-salles-ordinaires/article/772388/xs115855
La norme ISO 3382-3 pour les bureaux ouverts :
http://www.boutique.afnor.org/norme/iso-3382-32012/acoustique-mesurage-des-parametres-acoustiques-des-salles-partie-3-bureaux-ouverts/article/796949/xs118545

La norme ISO 3382 définit plusieurs manières de calculer le RT60 :
T20 = RT60 obtenu par extrapolation du délai de décroissance entre -5 et -25 dB (de préférence)
T30
= RT60 obtenu par extrapolation du délai de décroissance entre -5 et -35 dB

On notera toutefois que la norme ISO 3382 préfère le critère EDT afin de caractériser la réverbération perçue plutôt que le RT60 :

Les critères G, EDT, C80 et GL peuvent être déduits des paramètres RT, volume de la pièce et distance d'écoute selon cette étude :
http://akutek.info/Papers/MS_reverberationtime_BNAM2010.pdf

On retrouve les critères de l'ISO 3382 avec une analyse par octave dans le plug-in Acoustical Parameters d'Aurora avec ici un TR60 moyen d'environ 0,4s :

ou dans beaucoup d'autres logiciels comme Dirac:


http://www.acoustics-engineering.com/html/dirac.html

Angelo Farina, auteur de ce plug-in, adapte actuellement la suite Aurora pour le logiciel open-source Audacity :
http://lac.linuxaudio.org/2009/cdm/Friday/08_Campanini/campanini-farina.pdf
http://aurora-plugins.forumfree.it/?t=55110998

Une étude (espagnol) de l'acoustique de l'église San Antonio utilisant les critères de la norme ISO 3382 :
Estudio_acustico_iglesia_san_antonio.pdf

De nombreuses études comparent prédictions (par exemple avec le logiciel ODEON) et mesures de salles de spectacle :
http://www.odeon.dk/pdf/OdeonManual10.pdf
http://wwww.odeon.dk/pdf/Asa2.pdf

Reste cette question :
Dans le contexte de la mesure d'une salle home-cinéma, dans quelle mesure la norme ISO 3382-2 est-elle applicable ?

De mon point de vue, deux raisons justifient dans ce contexte d'être "hors norme" en ce qui concerne le chapitre mesure.
1. Ce qui important, c'est le temps de réverbération perçu au point d'écoute et non un calcul basé sur la moyenne de plusieurs mesures dans la pièce.
2. Ce sont les enceintes
qui vont exciter les modes de la pièce. Il est donc légitime d'utiliser les enceintes comme source sonore plutôt qu'un ballon ou un dodécaèdre.



3.2.3 LE TEMPS DE RÉVERBÉRATION "IDÉAL"


Le temps de réverbération idéal dépend du volume de la pièce et du type de musique.
Les courbes de Béranek donne comme compromis un TR60 d'environ 0,35 à 0,4s pour une salle de 40m2 à 60m2 avec une musique de type variétés.
Un exemple concret de temps de réverbération "idéal" est donné par la "demo room" d'ETF :

http://www.etfacoustic.com/demoroom.all.html
Dans cette pièce d'environ 100 m3 (19'8 x 24'8 x 7'8), le temps de réverbération est d'environ 0,3 à 0,35 s au dessus de 100 Hz:


Meridian donne comme valeur idéale Tr60 = 0,35s (p.11) :
http://www.meridian-audio.com/w_paper/Room_Correction_scr.pdf

B&O présente, dans sa "listening room", une courbe de Tr typique située à 0,4s :


Le logiciel de simulation de pièce Cara donne une fourchette de 0,25 à 0,45s pour Tr pour une pièce de 52 m3 et montre l'intérêt d'un traitement acoustique :
http://www.hunecke.de/en/calculators/loudspeakers.html


Enfin, la recommandation de l'UER pour un studio de production est Tr60 = 0,25 (V/100)^(1/3) entre 200 et 4kHz est la suivante :
Les recommandations de Dolby en fonction du volume de la pièce et de la fréquence:

Pour un volume de 100 m3 (environ 3500 ft3), le temps de réverbération acceptable est compris entre 0,15 et 0,3 s.



3.2.4 LES CRITÈRES D’INTELLIGIBILITÉ


Toutefois la connaissance du temps de réverbération TR60 n'est pas suffisante.

Voir cette discussion sur le forum Delphi à propos du thème "Correction acoustique ou électronique ?"
http://forums.delphiforums.com/n/mb/message.asp?webtag=HAUTE_FIDELITE&msg=21245.1
dont les principaux échanges sont rassemblés ici :
delphiforum 21245.1


En effet, la courbe de décroissance de l'énergie de la réponse impulsionnelle présente donc deux zones :

- la première est la décroissance rapide du champ direct,

- la deuxième est la décroissance plus lente du champ réverbéré.


Dans un studio de production il est recommandé d'avoir les premières réflexions (15ms après le champ direct) à un niveau de -15 à -20dB :

http://www.dynaudioacoustics.com/Default.asp?Id=303&AjrNws=225


 Le logiciel SIA-Smaart et son module "Acoustic Tools Intelligibility" permet l'affichage du graphe ETC (Energy Time Curve).

http://www.eaw.com/products/software/smaartFAQ.html


Le repère Ld (Level direct) est le pic de l'impulsion (0 dB),
Le repère Lr (Level reverberant) est la transition entre champ direct et champ réverbéré,
Le repère Ln (Level noise) correspond au niveau du bruit de fond.

Différents critères d'intelligibilité peuvent alors être calculés.

A partir de la réponse impulsionnelle mesurée par ETF, on obtient ceci :


Le %Alcons, ici environ 2,6 %, est le pourcentage de perte des consonnes articulées.
Il est calculé en appliquant à la réponse impulsionnelle un filtre passe-bande d'une octave centrée sur 2 kHz.
On considère généralement que les conditions sont excellentes pour une perte inférieure à 5%.

http://www.duran-audio.fr/support/glossaire_rep.asp?terme=alcons

Le C50 (Clarity 50ms) est le ratio entre le champ direct et le champ réverbéré au bout de 50ms.
Une valeur supérieure à 5 dB est considérée comme bonne.
ETF calcule le C50 en fonction de la fréquence :



Le STI (Speech Transmission Index) ou index de transmission de la parole est une valeur comprise entre 0 et 1.
Une valeur supérieure à 0,7 est considérée comme bonne.

De nombreuses études font le lien entre l'aspect subjectif et les résultats des mesures de l'acoustique du lieu.
Voir ces études de Leo L. Beranek :
http://www.leoberanek.com/pages/eightyeighthalls.pdf
http://leoberanek.com/pages/twentythreehouses.pdf
http://www.leoberanek.com/pages/concerthalls2008.pdf



3.2.5 BIBLIOGRAPHIE


Afin de compléter les liens cités ci-dessus.

Quelques bases sur l'acoustique :
http://www.who.int/occupational_health/publications/noise1.pdf
Une bonne description de l'ensemble des critères d'intelligibilité (logiciel EASERA) :
http://www.renkus-heinz.com/easera/easeraappendixuspv.pdf
Pour écouter (au casque) l'effet de l'acoustique de sa pièce :
http://www.synaudcon.com/site/author/pat-brown/acoustic-measurements-without-computers/














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