Décryptage des principes fondamentaux
Dans la lignée d’une journée de formation L-Acoustics, nous vous proposons de réviser vos bases concernant les line arrays à courbure variable. Qu’est-ce que la WST ? Quel est l’effet de la hauteur d’accroche d’un array ?
De sa forme ? De l’angle entre les boîtes ? Du nombre total d’enceintes ? À partir de quelle fréquence l’array maîtrise-t-il sa directivité ? Etc.
Qu’est-ce qu’un line array ? « ensemble d’enceintes espacées de façon à ce que des interférences constructives interviennent dans l’axe de l’ensemble et les interférences destructives sur les côtés ». Cette formation exposait précisément ce concept. Le plus souvent, on se souvient qu’une telle source, dite linéaire, présente une atténuation de 3 dB SPL seulement lorsqu’on double la distance d’écoute, au lieu de 6 dB SPL avec des sources ponctuelles. Mais les line arrays présentent bien d’autres atouts…
Source ponctuelle/source linéaire
Pendant longtemps, pour avoir plus de puissance en spectacle amplifié, on s’est contenté d’empiler les enceintes ; autant de sources sonores ponctuelles, équipées dans l’aigu d’un pavillon assurant une directivité plus ou moins constante dans le plan horizontal et vertical (angle de couverture, défini par une chute de 6 dB SPL du niveau de pression sonore). Mais cet empilage (les « châteaux ») se traduisait immanquablement par des interférences, alternativement destructives et constructives selon les fréquences, qui dégradaient le front d’onde acoustique résultant, donc la qualité sonore, et provoquent un risque accru de larsen, de nuisances sonores…
Pour éliminer ces problèmes d’interférences, il faudrait que la ligne d’enceintes superposée se comporte comme une seule « grande source linéaire ». Il est nécessaire, pour cela, d’appliquer une « mise en forme de l’onde », ou WST (Wavefront Sculpture Technology). C’est Christian Heil, avec le V-DOSC (Diffuseur d’Ondes Sonores Cylindriques) qui a le premier maîtrisé cette mise en forme, en 1992. On gagne alors sur tous les tableaux : davantage de son direct et moins de champ diffus pour le public, avec une meilleure qualité globale due à l’absence d’interférences destructives entre les sons provenant des différentes enceintes.
Il faut satisfaire plusieurs critères physiques pour assurer un front d’ondes cohérent dans une source linéaire : la distance verticale entre les centres acoustiques des haut-parleurs de grave/médium doit être inférieure à Lambda/2, ce qui implique des enceintes de hauteur réduite, en configuration d’Appolito, deux boomers/médium aux extrêmes et le tweeter au centre ; la déviation du front d’onde à la sortie de chaque guide d’onde d’aigu doit être inférieure à Lambda/4, ce qui implique un guide d’ondes spécifique ; et le facteur de radiation du guide d’ondes de l’array doit être supérieur à 80 %, ce qui impose un « trou » entre enceintes réduit au minimum.
L’idée est de bien comprendre le comportement directionnel d’une ligne source, de connaître les paramètres affectant la qualité sonore côté public, et de maîtriser son déploiement physique. Physiquement, il faut se rappeler que plus la fréquence est élevée (donc la longueur d’onde faible), plus le son est directif. De 20 Hz à 20 kHz, la longueur d’onde passe de 17 m à 17 mm : un rapport 1000, d’un immeuble à une pièce de 1 centime, ce qui laisse présager de sérieuses prises de tête quant à la directivité d’un système de sonorisation…
En effet, dans l’idéal, l’énergie sonore émise par le système de sonorisation doit être ciblée (ne pas aller partout dans la salle, mais rester canalisée dans une zone spécifique) ; cette zone doit être réglable (pour s’adapter à la géométrie du public) ; et la directivité (angle correspondant à -6 dB SPL) doit être constante en fréquence (sous peine de détimbrage dès qu’on s’écarte trop de l’axe). Avec des longueurs d’onde variant dans un facteur 1000, c’est, d’un point de vue physique, mission impossible.
La question est alors de déterminer, pour une distance donnée par rapport au système line array, la bande de fréquences sous contrôle au niveau de la directivité – celles pour lesquelles l’auditeur se trouve alors en champ proche (near field), où la source linéaire semble « grande » et où le front d’onde est contrôlé, par opposition au champ lointain (far field) où la source linéaire semble « petite », et le front d’onde diverge. Dans le premier cas, la source sonore est linéaire (line source) ; dans le second, elle devient ponctuelle (point source) et directive. Dans le cas d’un line array, l’auditeur doit se trouver dans le near field.
Fresnel et ses zones
Pour étudier les radiations de plusieurs sources sonores proches, comme les enceintes d’un line array (non incurvé ici, pour simplifier), on utilise le concept de zone de Fresnel, qu’on peut définir, à une fréquence donnée, comme une « couronne » de demi-longueur d’onde dont le centre est la tête de l’auditeur placé à une distance donnée.
