7.2 Quelle courbe de réponse cible ?


(MAJ le 14/04/2015 : ajout chapitre 7.2.1)

1. Mesure de proximité et mesure depuis le point d'écoute

La mesure de proximité et la mesure omnidirectionnelle depuis le point d'écoute donnent des résultats très différents

Un exemple à titre d'illustration avec l'enceinte B&W Nautilus 801.

Mise à part le pic de résonance marquée à 26 kHz, la réponse en fréquence est relativement plate entre 20 Hz et 20 kHz.

La mesure depuis le point d'écoute dans une pièce moyenne moyenne donne un résultat assez différent:

Mise à part l'influence des modes de la pièce en dessous de 400 Hz, la réponse en fréquence présente une atténuation régulière au dessus de 1 kHz avec une atténuation encore plus marquée au dessus de 10 kHz.

Plusieurs raisons justifient cette décroissance de la courbe de réponse au dessus de 1 kHz.
1. Cette atténuation peut être causée par l'écran dans le contexte cinéma/home-cinéma,

2. La réverbération de la pièce ajoute le champ réverbéré au champ direct.
Sachant que la directivité des haut-parleurs augmente généralement avec la fréquence, l'ajout du champ réverbéré diminue avec la fréquence:
On notera avec intérêt que, selon certains auteurs, l'importance accordée au champ réverbéré est surévaluée:
"When averaged over 19 rooms, there is negligible difference between the responses of the
early-time sound fields and the steady state and therefore there is no reasonable foundation
for the explanation of reverberant build up expounded by Allen."
www.aes.org/technical/documentDownloads.cfm?docID=391
Voir également ce document de la SMPTE:
"In all venues, the responses of the 10 ms, 50 ms, 48 PPO and 2 second windows are remarkably similar from approximately 800 Hz up. 
This indicates that the direct field strongly dominates the measurements, and that reverberant build-up contributes only a small amount of sound to the total energy at these frequencies, even deep into the rooms."
https://www.smpte.org/sites/default/files/SMPTE%20TC-25CSS-B%20CHAIN%20FREQUENCY%20AND%20TEMPORAL%20RESPONSE%20ANALYSIS%20OF%20THEATRES%20AND%20DUBBING%20STAGES%201%20Oct%202014.pdf

3. L'absorption de la pièce est également plus efficace dans les hautes fréquences.
http://www.eetimes.com/document.asp?doc_id=1278480&page_number=2
C'est une autre raison expliquant la diminution du champ réverbéré avec la fréquence.

4. La directivité du microphone utilisé pour les mesures devient un peu plus importante dans les hautes fréquences

5. L'absorption par l'air augmente avec la distance haut-parleur / point d'écoute et avec (le carré de) la fréquence:
Selon l'ISO 9613-1:
A ce jour (18/04/2015) Il y a une petite erreur dans une des formules utilisées sur la page ci-dessus, l'auteur en a été informé.
Le détail des formules issues de l'ISO 9643-1 se trouve ici:
http://www.sengpielaudio.com/AirdampingFormula.htm

A titre d'illustration voici la différence (courbe de réponse mesurée depuis le point d'écoute à 3,5m) - (courbe de réponse mesurée à proximité à 30cm) dans ma pièce hors prise en compte de la distance (la différence est ramenée à 0dB à 1 kHz) :

En clair, il est normal d'observer au point d'écoute une atténuation au dessus de 6 kHz.
Elle atteint ici environ 2 dB à 10 kHz.

Comme attendu, c'est davantage que la seule absorption de l'air, environ 0,159 dB/m (selon l'ISO 9613-1 à pression atmosphérique, 20°C et une humidité de 50%) * 3,5 m ~ 0.56 dB.

6. En plus de la pièce, les sièges eux-mêmes provoquent des interférences.

Un premier exemple d'atténuation dans les hautes fréquence est donné avec cette enceinte de studio chapitre 2.3 de ce document :
http://www.neumann-kh-line.com/klein-hummel/globals.nsf/resources/workshop_vorgehensweise_raumeinmessung_6_e.pdf/$File/workshop_vorgehensweise_raumeinmessung_6_e.pdf

D'autres exemples sont donnés dans ce document de Floyd E. Toole (p.13-15) :
http://www.harman.com/EN-US/OurCompany/Innovation/Documents/White%20Papers/AudioScience.pdf

Voir également ce document présente par Jean-Pierre Lafont sur le forum cinetips :
http://www.cinetips.com/viewtopic.php?f=40&t=22&start=462
Il s'agit des courbes de réponse mesurées dans 9 studios de cinéma dans le cadre d'un reportage aux Etats-Unis.
L'égalisation est théoriquement droite, mais la distance et l'acoustique de la salle font chuter les aigus :
https://sites.google.com/site/francisaudio69/7-la-correction-acoustique/7-2-quelle-courbe-de-reponse-cible#haut

2. Une courbe de réponse droite ?

Au début, on imagine que la meilleure courbe de réponse en fréquence mesurée au point d'écoute de l'ensemble ampli + enceinte + pièce est une droite parfaite entre 20 Hz et 20 kHz.

Eh bien non !

Comme le rappelle l'étude de Sean Olive de 2009 :
http://seanolive.blogspot.fr/2009/11/subjective-and-objective-evaluation-of.html
"
A flat in-room target response is clearly not the optimal target curve for room equalization.
The preferred room corrections have a target response that has a smooth downward slope with increasing frequency
.
"

Même constat chez Audyssey :
https://audyssey.zendesk.com/entries/94162-MultEQ-Target-Curves
"
Contrary to popular belief, a target curve that is flat from 20 Hz to 20 kHz is not always the one that will produce the correct sound."

Pour reprendre l'ISO 2969:
"Tous les expérimentateurs ont constaté qu'une réponse plate en champ proche est subjectivement équivalente à une mesure en champ éloignée en régime stationnaire présentant une décroissance dans l'aigu."

"The background behind this work began with Texas acousticians C. P. and C. R. Boner, who established in the 1960s that a "house curve" was a needed concept.
They showed that a flat electroacoustic frequency response in a large room sounds too bright on well-balanced program material."
http://www.robertmargouleff.com/publications/surround_0100b.htm

Jean Hiraga cite dans la RDS l'exemple d'un prototype d'égaliseur automatique dans les années 80 qui permettait d'avoir une réponse linéaire depuis le point d'écoute et... un son d'une rare agressivité.

https://sites.google.com/site/francisaudio69/7-la-correction-acoustique/7-2-quelle-courbe-de-reponse-cible#haut

3. Quelle courbe de réponse cible ?


Dans un article parue dans la RDS n°280 de Décembre 2003 p66 "Les enceintes Pour en extraire le meilleur", Jean Hiraga donne le gabarit d'une réponse amplitude/fréquence mesuré à partir du point d'écoute et correspondant à une réponse subjective linéaire :
 
Ce gabarit, présenté dans les normes ISO 2969 et SMPTE 202M, montre une décroissance de 3dB/octave à partir de 2kHz. L'atténuation de l'extrême aigu atteint -10 dB à 20 kHz.


Pour une pièce de petite taille (< 150m3), la "small-room X curve" préconise une décroissance de 1,5 dB/octave au dessus de 2kHz.
Des informations plus détaillées sur cette courbe ISO X (norme ISO 2969) :

http://www.uptoyou.fr/technique/isox.html

http://mathieu.delquignies.free.fr/docs/pdf/Courbes%20cinema.pdf


Une variante consiste à viser une décroissance de 3dB/octave au dessus de 4kHz.
http://www.coloradostudios.com/pdfs/SurroundSoundMixing.pdf
Un historique de l'évolution de cette "X-Curve" :
http://www.dolby.com/uploadedFiles/zz-_Shared_Assets/English_PDFs/Professional/Dolby_The%20X-Curve__SMPTE%20Journal.pdf

Les préamplificateurs AV certifiés THX disposent de la fonction Re-EQ:

"Many movie soundtracks are mixed in studios for playback in large cinema auditoriums with an array of speakers.
When played on home systems, they may appear abrasive and edgy.
Re-EQ establishes a more accurate tonal balance when enjoying movies in your home."

http://www.thx.com/consumer/thx-technology/thx-av-receiver-features/
L'égalisation utilisée est voisine de la courbe X :
Reste cette question : comment fait THX pour imaginer qu'il existe une seule égalisation universelle?
Encore plus grave : comment fait THX pour confondre réponse en fréquence attendue dans une grande salle et égalisation sauvage à appliquer dans une petite salle?
Mystère...

Certains intégrés équipés d'une fonction d'égalisation automatique prennent en compte une courbe X variable avec la taille de la pièce :

On notera avec intérêt que toutes ces variantes tiennent dans le gabarit de la courbe moyenne (+/- 3 dB) !
 
Citons le SC-LX85
qui propose une pente d'atténuation au-dessus de 2kHz qui varie de -0,5dB/octave à -3dB/octave en fonction de la taille de la pièce :
http://docs.pioneer.eu/Manuals/SC_LX85_ARC8006_manual/?ForceLanguage=fr


La courbe X normalisée par ISO et la SMPTE date des années 1970. Elle est basée sur les moyens de mesure de l'époque (bruit rose stationnaire et analyseur de spectre en temps réel) et les haut-parleurs de l'époque (limités dans les basses fréquences).
En 1997, John F. Allen présente la "Real X Curve":
Il y a deux principales différences par rapport à la courbe X:
- ce n'est pas seulement la pente de la décroissance dans les hautes fréquences qui varie avec le volume de la pièce, c'est aussi le point d'inflexion qui peut atteindre 8 kHz,
- en dessous de 100 Hz, il est très fréquent de constater une augmentation du niveau sonore d'environ +6 dB.
On ne sera donc pas surpris de rencontrer cette bosse dans les basses fréquences dans les courbes cibles de certains fabricants (JBL, Tact, Lyngdorf).

John F. Allen va même un peu plus loin et trouve que, dans certains cas, une mesure présentant un creux dans la plage 100 - 400 Hz est préférable:

Une publication ancienne (1974) de Brüel & Kjaer donne une "optimum curve for hi-fi" avec une bosse de +3dB à 80 Hz et une atténuation progressive jusqu'à -3,5dB à 20kHz :
http://www.belgaudio.com/kcmeasurements1.htm
http://www.bksv.com/doc/17-197.pdf


On retrouve ce genre de courbes de réponses cible dans le logiciel DRC :
"The bk.txt file follows the Bruel & Kjaer (i.e. Mœller) recommendations for listening room frequency response, i.e. linear from 20 Hz to 400 Hz, followed by a slow decrease of 1 dB per octave up to 20 kHz.
The bk-2.txt file is similar to bk.txt but it is linear up to 200 Hz and then provides a slow tilt of 0.5 dB per octave up to 20 kHz.
The bk-3.txt file is somewhat between bk-2.txt and bk.txt, with a 0.5 dB per octave tilt above 100 Hz."
http://drc-fir.sourceforge.net/doc/drc.html

Enfin, un document de McIntosh Labs, cité par Keith sur le forum Tact, donnent des courbes cibles variables en fonction de ses préférences musicales :
TactAudioGroup27325.pdf
"The curves in the graph below have been compiled from listening tests, room measurements and concert hall measurements.
These curves are intended only as a guide to establishing the desired system response in the listening area.

Generally, a person who listens to classical music will prefer a response between curves B and C.
A person who likes contemporary or rock music may prefer a response between A and B.
A person who listens to both rock and classical will usually prefer curve B.
"


Dans le contexte du home cinéma, JBL utilise pour son égaliseur numérique SDEC cette courbe de réponse cible :
http://www.jblsynthesis.com/technology/tech3.aspx?Language=FRE

Ce qui est assez voisin de ce qui est proposé par Tact :

ou de ce qui est proposé par Lyngdorf avec son Room Processor RP-1 :
http://www.lyngdorf.com/downloads/catalogue/RP-1%20single%20sheet.pdf


Concernant Lyngdorf, un autre exemple de courbe cible est donné par ce brevet:
https://docs.google.com/viewer?url=patentimages.storage.googleapis.com/pdfs/US8094826.pdf
"(This figure) shows an example of a preferred target function ST based on a global transfer function G measured in a typical listening room."

Dernier exemple de courbe de réponse cible, celle proposé par le logiciel Dirac:
http://www.dirac.se/en/online-store.aspx
Ici, le logiciel semble proposer une courbe de réponse cible adaptée l'environnement:
"A flat frequency response does not necessarily sound neutral.
It has to do with the ratio between direct and reverberant sound and the frequency-variable propagation loss.
The late reflections cannot be removed by Dirac Live, because they change too much between different positions.
Therefore, a slight roll-off is often appropriate if you are listening at a distance. The Dirac Live algorithm suggests a target response appropriate for your listening environment and speakers.
Of course, you can still adjust it to your taste using our simple graphical interface. "
http://www.dirac.se/en/technologies/dirac-live/technical-description.aspx

Tact donne quelques conseils sur l'établissement d'une courbe de réponse cible :
http://www.tactlab.com/Did_You_Know2.html (lien mort, à retrouver)

https://sites.google.com/site/francisaudio69/7-la-correction-acoustique/7-2-quelle-courbe-de-reponse-cible#haut

4. Les courbes cible de Tact


(MAJ le 4/04/2013)

Tact propose plus de 120 courbes de réponses cibles !

Les quatre principales variables de ces courbes sont :

1. La fréquence de coupure basse


2. La hauteur du plateau dans les basses fréquences (< 200 Hz)


3. La pente d'atténuation des fréquences moyennes (200 - 6000 Hz)


4. L'atténuation dans les hautes fréquences (> 6 kHz)

Ceci donne beaucoup de combinaisons...

Toutefois, aucune des courbes proposés n'était complètement satisfaisante de mon point de vue.
Après beaucoup (beaucoup) d'essais, j'ai donc finalement créé mes propres courbes de réponse cible.


Mes deux préférées sont inspirées de la TactA1 et la QS_20H :

La courbe TactA1_16 apporte plus de présence dans le médium, ce qui est apprécié pour le chant.
La courbe dérivée de la QS_20H donne une balance subjective plus équilibrée et "linéaire".
Ces deux courbes cibles ont été modélisées avec Excel :
TactA1_16_&_QS_20Hmod.zip
L'enregistrement de l'onglet .COR au format text contient 747 points (contre 21 pour le courbe TactA1), ce qui limite à priori les artefacts potentiels d'interpolation.

On notera que les courbes cibles de Tact sont utilisées par le logiciel de correction acoustique de Sinc Audio :
http://www.sincaudio.com/

Un exemple concret de correction est donné par Tact pour l'enceinte B&W Nautilus 801 citée au début de cette page:
Tact_Target_Curves.pdf

Un point important de cette proposition de correction :
"Above 800 Hz the general frequency responses of the speakers are followed"

C'est un point de vue que je partage.
En effet, si l'enceinte est correctement conçue (c'est à dire avec une réponse en fréquence flat mesurée à proximité), il n'est pas nécessaire de corriger l'atténuation mesurée au point d'écoute dans les hautes fréquences.

En résumé, il n'existe pas UNE courbe cible idéale.
En fonction de l'acoustique de la pièce, des enceintes (positionnement dans la pièce, directivité en fonction de la fréquence...) et de ses goûts musicaux, chacun choisira SA courbe cible.

Les anglo-saxons utilisent le terme "house curve"
http://www.hometheatershack.com/forums/rew-forum/96-house-curve-what-why-you-need-how-do.html
Ce terme illustre bien le fait qu'une courbe cible est un choix personnel dans le contexte d'une salle d'écoute particulière.

En clair, une courbe cible universelle n'existe pas.

Un bon résumé:
"Whatever you do, do not, I repeat do not follow the X-curve for your home system.
Fortunately there is considerable activity in SMPTE and AES organizations to revise the production standard to hopefully bring it up to the state of the art in understanding of room acoustics.
Until then, we really have no target "standard" to aim at in calibrating our home systems and certainly not one when it comes to X curve."
http://www.madronadigital.com/Library/Room%20Equalization/Room%20Equalization.html

https://sites.google.com/site/francisaudio69/7-la-correction-acoustique/7-2-quelle-courbe-de-reponse-cible#haut


5. Le système Audyssey Pro


(MAJ le 11/09/2013)

Nous venons de voir qu'un système de correction doit impérativement permettre de définir sa propre courbe de réponse cible.
La plupart des systèmes inclus dans les préamplificateurs home-cinéma ne le permettent pas et sont donc de ce fait de peu d'intérêt.

On pourrait imaginer, naïvement, que la version "Pro" de ces systèmes, comme Audyssey Pro, est potentiellement mieux adapté.

Et bien... Non !

Les courbes de réponses cibles proposées par Audyssey Pro sont les suivantes :
Non, vous ne rêvez pas.
Seulement trois courbes cibles sont proposées et concernent uniquement l’extrême aigu !
Même un intégré comme le SC-LX85 propose 6 courbes pour l'extrême aigu en fonction du volume de la pièce (voir plus haut).
Ici, il est proposé :
"Roll Off 1" pour les pièces de volume < 2500 ft3 (< 71 m3)
"Roll Off 2" pour les pièces de volume compris entre 2500 et 5000 ft3 (71 à 142 m3)
"SMPTE 202M" pour les pièces de volume > 5000 ft3 (> 142 m3)

Rien en ce qui concerne la coupure basse !
Rien en ce qui concerne le plateau dans les basses fréquences (< 200 Hz) !
Rien en ce qui concerne la pente de la courbe dans les fréquences moyennes (200 - 2000 Hz) !

Encore plus exotique : par défaut, l'option "Midrange Compensation" est cochée.

D'après Audyssey :
"Midrange compensation is an intentional dip in the 2 kHz region where the vast majority of tweeter-to-midrange crossovers are.
In that region the tweeter is at the low end of its range and the midrange at the high end of its range and the directivity of the speaker goes through major changes.
We found that if that region is equalized to flat, the change in direct to reflected ratio that happens because of the directivity variations causes voices to sound harsh (among other things).
So, we have this implemented in the Audyssey target curve.
With MultEQ Pro you can choose to turn it off, but we don't recommend it.
This notion was observed 40 years ago by BBC speaker designers in their studio monitors.
They designed their speakers with this "BBC dip" intentionally in the speaker response."
https://audyssey.zendesk.com/entries/410117-Midrange-Compensation

En clair :
Audyssey suppose, par défaut, que la fréquence de raccordement entre médium et aigu est de 2 kHz,
Audyssey suppose,
par défaut, que vos enceintes sont mal conçues, en particulier du fait d'un mauvais raccord de directivité entre médium et aigu.

Comment dire...

A ce stade, on pourrait imaginer, toujours aussi naïvement, que Audyssey Pro permette de créer sa propre courbe cible adaptée à ses propres besoins.

Même pas !

Il y a bien un éditeur de courbe de réponse cible :


Mais il manque le principal, c'est à dire l'affichage de la courbe de réponse mesurée de l'enceinte qui sera corrigée.

Et il y a pire : l'éditeur limite la courbe de réponse cible à +/- 3 dB !

Si, comme dans l'exemple ci-dessus avec la B&W Nautilus 801, vous voulez créer avec cet éditeur une courbe cible qui :
- part de - 80 dB à 1 Hz,
- passe par + 2 dB à 25 Hz
- redescend vers - 16 dB à 20 kHz.
C'est juste impossible.

En résumé, et pour être clair, je ne vois pas l'intérêt de cette version "Pro" d'Audyssey...
https://sites.google.com/site/francisaudio69/7-la-correction-acoustique/7-2-quelle-courbe-de-reponse-cible#haut






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