Sous 200 Hz, c'est la pièce qui commande
Aux fréquences basses, les longueurs d'onde deviennent comparables aux dimensions de la pièce. Le son ne se comporte plus comme un champ diffus mais comme un ensemble d'ondes stationnaires, appelées modes, qui s'installent entre les surfaces parallèles.
Chaque mode a des ventres, où la pression s'additionne, et des nœuds, où elle s'annule. La conséquence est directe : à un endroit de la pièce, une fréquence donnée sera trop forte ; à cinquante centimètres de là, elle pourra être quasi inaudible. Ce n'est pas le caisson qui varie, c'est l'endroit où l'on écoute.
La fréquence du premier mode se calcule simplement, à partir de la célérité du son et de la distance entre deux surfaces opposées. Pour une salle de 5,00 × 4,00 × 2,50 m :
| Dimension | Distance | 1er mode axial | 2e harmonique |
|---|---|---|---|
| Longueur | 5,00 m | 34,3 Hz | 68,6 Hz |
| Largeur | 4,00 m | 42,9 Hz | 85,8 Hz |
| Hauteur | 2,50 m | 68,6 Hz | 137,2 Hz |
Retenez surtout la géométrie de ces modes. Le premier mode de longueur a ses deux ventres contre les murs avant et arrière, et son nœud exactement au milieu de la pièce, soit à 2,50 m dans cet exemple. Un siège placé là n'entendra presque pas 34 Hz, quoi qu'on fasse du caisson.
Au-dessus d'une certaine fréquence, de l'ordre de 100 à 300 Hz selon la salle, les modes se resserrent et se chevauchent, le champ devient progressivement diffus et le placement du caisson perd son influence. C'est en dessous que tout se joue.
Le point qu'aucun réglage ne rattrape
Voici l'idée la plus utile de cette page, et elle décide de l'ordre dans lequel on travaille.
| Défaut mesuré | Ce que c'est physiquement | Ce qu'un égaliseur en fait | Le bon levier |
|---|---|---|---|
| Pic | un excès d'énergie | il retire ce qui est en trop, proprement | l'égalisation |
| Creux | une annulation : deux trajets en opposition de phase se soustraient | rien d'utile. Les deux contributions montent ensemble et continuent de s'annuler : on consomme de la réserve, on chauffe le haut-parleur, on ajoute de la distorsion | la position |
D'où la règle de méthode : on corrige les pics par l'égalisation, et les creux par la position. Un creux profond au siège d'écoute est un problème de géométrie, et la géométrie ne se règle pas depuis un menu. C'est aussi ce que rappelle le guide sur la mesure avec REW, dont l'étape de correction dit la même chose : les pics d'abord, les creux presque jamais.
La méthode du crawl, et pourquoi elle fonctionne
La technique est connue, souvent mal expliquée, et son principe est élégant.
- Posez temporairement le caisson à votre place d'écoute, au niveau de vos oreilles si possible.
- Envoyez un signal grave continu, ou une piste musicale riche en basses.
- Déplacez-vous à quatre pattes, oreille à la hauteur où se trouvera le caisson, le long des murs et dans les emplacements envisageables.
- Repérez l'endroit où le grave vous paraît le plus régulier, ni gonflé ni troué. C'est là que va le caisson.
Pourquoi cela marche relève d'un principe physique, la réciprocité acoustique : dans une pièce, échanger la position de la source et celle du récepteur ne change pas la réponse mesurée. Ce que vous entendez à un emplacement donné, le caisson placé à votre place d'écoute, est donc ce que vous entendrez à votre place d'écoute quand le caisson sera à cet emplacement.
Deux précautions. La méthode vous renseigne sur un siège, celui où vous avez posé le caisson : avec plusieurs places, elle ne dit rien de l'homogénéité entre elles. Et l'oreille juge mal les niveaux absolus dans le grave : cherchez la régularité, pas la quantité.
Le coin : le plus de niveau, rarement le plus régulier
Un coin est un ventre pour tous les modes de la pièce, puisque la pression y est maximale dans les trois directions. Un caisson placé là excite donc tout, et rend le maximum de niveau pour la même puissance. C'est réel et mesurable, et c'est la raison de la popularité de cet emplacement.
Le revers vient du même mécanisme. Exciter tous les modes au maximum, c'est aussi maximiser les écarts entre eux, donc obtenir la réponse la plus accidentée. Le coin donne beaucoup de grave, pas forcément du bon grave.
Ce n'est pas un mauvais choix par principe : dans une petite pièce, ou quand le placement est contraint, c'est parfois le seul emplacement possible, et le supplément de niveau est utile. Mais ce doit être une décision, pas un réflexe.
Un caisson ou deux ?
Avec un seul siège, un caisson bien placé suffit souvent. Le problème change de nature dès qu'il y a plusieurs places, parce qu'un creux au siège du milieu peut correspondre à un pic sur le côté.
C'est le sujet d'un travail de référence : Todd Welti et Allan Devantier ont montré, en simulant un grand nombre de configurations, que plusieurs caissons réduisent fortement la variation d'un siège à l'autre, et que cette réduction rend l'égalisation ensuite beaucoup plus efficace. Leurs simulations font ressortir deux ou quatre caissons comme des configurations particulièrement favorables dans une pièce rectangulaire.
L'ordre des opérations qui en découle est important, et il est souvent pris à l'envers : d'abord la position, ensuite le nombre, l'égalisation en dernier. Égaliser une réponse très irrégulière d'un siège à l'autre revient à améliorer une place en dégradant les autres, puisqu'un filtre unique s'applique à tout le monde.
Ce qui vient après la position
La place trouvée, trois réglages restent, et aucun ne remplace la précédente.
Le niveau. Il s'ajuste par rapport aux autres enceintes, à la mesure plutôt qu'à l'oreille : le grave donne une impression de niveau très dépendante du contenu écouté.
La phase ou le délai. Le caisson et les enceintes principales doivent s'additionner dans la zone de recouvrement, pas se soustraire. Un mauvais alignement y creuse un trou qu'on attribue souvent, à tort, au placement.
La fréquence de coupure. Elle décide de la zone où les deux sources travaillent ensemble. Trop haut, on confie au caisson des fréquences que la pièce rend directionnelles ; trop bas, on demande aux principales un travail dont elles ne sont pas capables.
Les cas où la réponse est différente
La pièce n'est pas rectangulaire. Les formules de modes axiaux supposent des surfaces parallèles. Avec une pièce en L, un plafond rampant ou des combles, les modes existent toujours mais ne se calculent plus aussi simplement. La méthode du crawl, elle, reste valable : elle mesure ce qui est, sans hypothèse de forme.
La pièce est ouverte sur une autre. Une grande ouverture fuit dans le grave, ce qui atténue les modes mais réduit aussi le renfort de salle. Le volume à considérer n'est plus celui de la seule pièce d'écoute.
Le plancher est en bois sur vide sanitaire. Il rayonne et absorbe dans le grave, parfois beaucoup. Le découplage du caisson change alors davantage le résultat que quelques centimètres de déplacement.
Vous ne pouvez pas déplacer le caisson. C'est fréquent, et ce n'est pas une impasse. Si la source est fixe, c'est le siège qui devient la variable. Reculer ou avancer la place d'écoute de trente centimètres suffit parfois à sortir d'un nœud.
Ce que HTM prédit, et ce qu'il faut vérifier
HTM modélise votre salle et calcule le champ de basses correspondant. Deux outils s'appliquent directement à cette page : la carte du champ de basses, qui montre où se situent ventres et nœuds à une fréquence donnée, et l'optimiseur de caisson, qui cherche les emplacements donnant la réponse la plus régulière aux sièges déclarés, y compris avec plusieurs caissons.
L'intérêt n'est pas de remplacer l'écoute mais de réduire l'espace à explorer : plutôt que de ramper dans toute la pièce, vous partez de deux ou trois candidats plausibles et vous les comparez à l'oreille.
Il faut le dire clairement : ce sont des prédictions, fondées sur la géométrie que vous avez saisie et sur des hypothèses de comportement des parois. Elles ne remplacent pas une mesure. La démarche complète consiste à prédire, puis à vérifier avec une mesure réelle, ce que HTM sait justement confronter à ses propres prédictions : voir le guide sur la mesure avec REW.
Sources
- Todd Welti et Allan Devantier, Low-Frequency Optimization Using Multiple Subwoofers, Journal of the Audio Engineering Society, vol. 54 n° 5, mai 2006, p. 347-364. Notice AES.
- Les fréquences de modes de cette page sont calculées pour une célérité du son de 343 m/s, valeur usuelle à 20 °C. Elles varient légèrement avec la température.
Aller plus loin
Le glossaire définit les termes employés ici, et le guide sur la mesure avec REW explique comment vérifier tout ce qui précède sur votre propre salle. La foire aux questions couvre le fonctionnement de l'application.