Résonances stationnaires et modes propres

Réflexions, Résonances, Réverbération, Echos

Re: Résonances stationnaires et modes propres

Messagepar Jean-Pierre Lafont » 31 Mai 2014, 10:58

Emmanuel Piat a écrit:Bonjour,

dans les traitements acoustiques des auditoriums, amphithéâtre etc. on voit souvent des traitements acoustiques utilisant des lames de bois espacées derrière lesquelles il y a des caissons clos amortis (ressorts) avec un film noir qui rend les caissons étanches (ce sont des résonateurs de Helmholtz). Les lames de bois servent à la fois de diffuseurs dans les aigus et de membranes vibrantes dans le médium grave (masse).

Est ce quelqu'un sait où se procurer ce type de film noir ? C'est une matière assez rigide me semble t'il.

Je n'ai jamais vu de tel disposif, ni sur site, ni en littérature. Jamais entendu parler.
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Re: Résonances stationnaires et modes propres

Messagepar Emmanuel Piat » 31 Mai 2014, 11:48

L'amphi de 400 places de l'ENSMM ou j'enseigne est fait comme cela. L'acoustique y est agréable. La parole porte bien et reste intelligible. Le lieu est plaisant. On s'y sent bien instantanément.

Un autre petit amphi circulaire qui était une horreur absolue d'un point de vue acoustique (aussi bien pour les enseignants que pour les élèves) a été refait récemment par un cabinet d'acoustique (le même ?) et ils ont aussi utilisés ce principe après avoir fait des mesures.

Il me semble que le site de la SAE donne des infos sur ce procédé pour construire des absorbeurs large bande (avec un fichier xls) :
http://www.sae.edu/reference_material/a ... encies.htm

Mise en oeuvre ds une boite ds la boite :
http://www.sae.edu/reference_material/a ... /Walls.htm

Il faut que je vérifie, mais je crois qu'à l'ENSMM le film noir a été solidarisé avec les lames externes (collage ?).
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Re: Résonances stationnaires et modes propres

Messagepar Emmanuel Piat » 31 Mai 2014, 12:54

Par contre sur le site de la SAE, Le principe est présenté avec une approche 2D dans le sens de la profondeur et de la hauteur (fichier xls). Je me demande qu'elles sont les hypothèses de validité de ce modèle.
Dernière édition par Emmanuel Piat le 31 Mai 2014, 13:34, édité 2 fois au total.
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Re: Résonances stationnaires et modes propres

Messagepar Emmanuel Piat » 31 Mai 2014, 13:01

Qq photos trouvées sur le net de l'amphi de l'ensmm (qualité pas terrible désolé) :

Image

Image

Image
Dernière édition par Emmanuel Piat le 31 Mai 2014, 16:54, édité 1 fois au total.
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Re: Résonances stationnaires et modes propres

Messagepar Emmanuel Piat » 31 Mai 2014, 15:23

J'ai trouvé ce produit dont le fabriquant prétend qu'il est adapté aux "Slotted Panels" (il permet le collage en chauffant avec un fer) :

http://www.megasorber.com/soundproofing ... anels.html

Il y a des courbes dans tech spec pour le haut grave / medium...

en pdf : http://thesilencer.com.au/wp-content/up ... Panels.pdf
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Re: Résonances stationnaires et modes propres

Messagepar Jean-Pierre Lafont » 31 Mai 2014, 17:28

Le produit que vous citez n'a pas d'autre propriété que n'importe quel absorbant poreux ou fibreux (mousse ou laine). Cela s'appelle jouer avec la crédulité des gens.

Il suffit pour s'en rendre compte de lire attentivement le brevet:
Le produit comporte une face en toile tissée ou non (page 2: the facing is a knitted or woven fabric). C'est un tissu de verre, de roche ou de céramique (au choix) de 0,1 à 3mm d'épaisseur (0,12 à 1,5mm de préférence).
Le corps du produit est un absorbant classique en mousse polyuréthane, en laine de verre, de roche, de cellulose, de mouton, en coton, en feutre en viscose ou en polyester. Vous voyez, le choix est large. L'épaisseur de l'absorbant peut varier entre 1 et 200mm et sa densité entre 8 et 120kg/m3.
En choisissant un matériau approprié, le produit peut résister au feu. cqfd.
Le dos est couvert par un adhésif double face pour faciliter la pose sur un mur. L'adhésif ne faisant pas partie de l'invention.

Je résume: prenez, une laine de verre, de roche, polyester ou une mousse PU ou autre couverte par un tissu ayant une transparence acoustique et bongo ! vous l'avez.
Je conseille aux sceptiques de lire attentivement le brevet de M. Hui-Xiong-Law (qui ne manque pas de culot).

Le matériau poreux est très différent (et beaucoup plus plausible) que le film auquel vous faisiez allusion et que je n'ai jamais vu.
dans les traitements acoustiques des auditoriums, amphithéâtre etc. on voit souvent des traitements acoustiques utilisant des lames de bois espacées derrière lesquelles il y a des caissons clos amortis (ressorts) avec un film noir qui rend les caissons étanches (ce sont des résonateurs de Helmholtz). Les lames de bois servent à la fois de diffuseurs dans les aigus et de membranes vibrantes dans le médium grave (masse).
Est ce quelqu'un sait où se procurer ce type de film noir ? C'est une matière assez rigide me semble t'il.

Le caisson n'est pas étanche, ça ne diffuse pas dans les aigus et les lames ne vibrent pas.

Evidemment, si on met des lattes de bois devant une cavité on crée un col dans lequel une lame d'air vibre et on obtient un résonateur de Helmholtz. C'est pas très difficile à faire: soufflez dans une bouteille.
Les courbes publiées sur le brevet et sur la publicité font référence à la norme de mesure ASTM-C423-A, très avantageuse pour ce type de produit. (un coefficient supérieur à 1 n'entre pas dans le calcul d'absorption d'une pièce d'écoute: (ln 1-a) est impossible si a>1.
Sous incidence normale, l'absorption dans les mediums doit être autour de 0,7 ou 0,8 ce qui n'est pas si mal.
J'ai fait une petite simulation rapide pour vous montrer.

Image

Des résonateurs de Helmholtz, j'en ai construit des centaines.
En voici un exemple. Excusez le style de la déco, cette construction date de 1982 (Artistic Palace - Boulogne). Sur la 3e photo, Dominique, toujours chef d'atelier chez Akustar, 32 ans plus tard.

Image Image Image

Je m'en sers encore parfois dans la gamme Akustar "Cinéma Privé". http://www.cinemaprive.fr
Pour info, je suis propriétaire de la marque et du brevet. Mais je n'utilise pas ces produits exotiques et surtout pas de film étanche.

Résonateurs: Images extraite du brevet et du catalogue "Cinéma Privé".
11 = cavité ouverte
13 = col
12 = colonne d'air (vibrante)
14 = amortisseur (laine de verre ou Megasorbeur si vous préférez l'exotisme).

Image Image
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Re: Résonances stationnaires et modes propres

Messagepar Emmanuel Piat » 31 Mai 2014, 18:05

Le caisson n'est pas étanche, ça ne diffuse pas dans les aigus et les lames ne vibrent pas.
Evidemment, si on met des lattes de bois devant une cavité on crée un col dans lequel une lame d'air vibre et on obtient un résonateur de Helmholtz.


Merci c'est parfaitement clair. J'ai ma réponse !
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Re: Résonances stationnaires et modes propres

Messagepar Emmanuel Piat » 31 Mai 2014, 18:39

Finalement si j'ai encore une question...
C'est pour appréhender un peu mieux la physique de la chose...

Dans les modèles classiques du résonateur de Helmholtz on a une cavité d'un volume donné et un col. Voir le début de cette thèse par exemple : http://tel.archives-ouvertes.fr/docs/00 ... _Hayne.pdf

Que se passe t'il qd on met plusieurs cols comme ds votre petite simu ? ils communiquent tous avec le même volume... Y a t'il ds ce cas des phénomènes de couplages ? Par exemple dans la simu xls de la SAE (qui vaut ce qu'elle vaut...), on voit que si on augmente la largeur des lattes (donc l'espacement entre les cols qui communiquent avec un même volume), la fréq. de résonance descend... Quelle est la logique derrière cela ?

Désolé de vous embêter...

Sinon j'ai aussi une question annexe plutôt de type mise en oeuvre pour m'éclaircir les idées : vouloir absorber du grave avec un résonateur de Helmholtz, c'est un truc sensé ou pas (je ne parle pas de l'espace nécessaire, mais du principe) par rapport à une solution de type membrane montée sur un caisson clos amorti ?
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Re: Résonances stationnaires et modes propres

Messagepar Jean-Pierre Lafont » 01 Juin 2014, 05:58

Que se passe t'il qd on met plusieurs cols comme ds votre petite simu ? ils communiquent tous avec le même volume... Y a t'il ds ce cas des phénomènes de couplages ?

Idéalement, il faudrait une cavité séparée pour chaque ouverture. Il y a bien un phénomène de couplage et on perd un peu d'absorption mais ça n'affecte pas la fréquence.

Par exemple dans la simu xls de la SAE (qui vaut ce qu'elle vaut...), on voit que si on augmente la largeur des lattes (donc l'espacement entre les cols qui communiquent avec un même volume), la fréq. de résonance descend... Quelle est la logique derrière cela ?

Ben... c'est simple. Quand on souffle dans une grande bouteille, le son est plus grave que dans une petite. Pour un même volume global, le volume par ouverture est plus grand quand on en diminue le nombre. Donc la fréquence baisse.

vouloir absorber du grave avec un résonateur de Helmholtz, c'est un truc sensé ou pas (je ne parle pas de l'espace nécessaire, mais du principe) par rapport à une solution de type membrane montée sur un caisson clos amorti ?

Oui, c'est tout à fait réalisable et plus simple à calculer que les membranes. Dans ce cas, il n'y a généralement qu'une seule ouverture circulaire avec un col assez long et un gros volume derrière. ça ressemble à la chaudière et la cheminée d'une locomotive à vapeur... avec des dimensions comparables...
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Re: Résonances stationnaires et modes propres

Messagepar Emmanuel Piat » 01 Juin 2014, 19:09

Merci pour vos réponses. On comprend pourquoi les bass traps sont plus courants. Même si j'enfonce des portes ouvertes, en lisant les 1ers chapitres de la thèse référencée au-dessus, on se rend aussi compte que le résonateur de Helmoltz a une sensibilité paramétrique plutôt élevée (qui induit des écarts non négligeables entre modélisation et dispositif réel) et qu'il est très difficile de le rendre large bande en couplant pleins de résonateurs... C'est néanmoins un principe puissant encore très étudié aujourd'hui au niveau matériau.
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Re: Résonances stationnaires et modes propres

Messagepar Jean-Pierre Lafont » 01 Juin 2014, 19:27

Une bouteille de Coca vide absorbe près de 20 Sabin à la résonance. (équivalent de 20m² de fenêtre ouverte).
Posez un casier de 24 bouteilles dans la pièce. Vous n'entendez aucune différence. Pourtant l'absorption est colossale !
Mais la largeur de bande est tellement étroite (de l'ordre du Hertz) qu'il faudrait produire exactement cette fréquence (+ autres facteurs) pour se rendre compte d'un changement.

Un résonateur à bande large voit son coefficient diminuer fortement, sauf si on compense par des dimensions imposantes.
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Re: Résonances stationnaires et modes propres

Messagepar Emmanuel Piat » 02 Juin 2014, 07:21

Est-ce vraiment un problème si le facteur de qualité baisse ? Un résonateur doit certes absorber avec efficacité en régime continu, mais il doit aussi avoir un comportement correct en régime transitoire, notamment à l'extinction du signal. S'il se met à restituer de l'énergie décroissante via son "inertie" (je pense ici surtout à la solution basse trap), n'aura t'on pas l'impression qu'un mode propre de salle calé sur la fréq. de résonance est bien atténué (point positif) mais avec des effet de trainage qui restent marqués (point négatif) qui donc qui viennent brouiller les attaques et les extinctions ? Il me semble qu'un facteur de qualité élevé n'est pas synonyme d'un bon comportement transitoire temporel autour de la fréquence de résonance à absorber (filtre réjecteur). Par contre, il permet d'avoir un bon rendement en absorption en régime continu à la fréquence de résonance (bonne dissipation de l'énergie convertie en chaleur par la LdV).

Donc pour le traitement du grave, il me semble qu'il vaut mieux privilégier des caissons absorbants avec des Q plutôt moyens (et donc plutôt large bande en régime continu, ce qui est une bonne chose même si l'efficacité est réduite) et en mettre bcp pour avoir un bon compromis de performance entre régime continu (grâce au nombre) et transitoire (grâce à une réponse temporelle plus propre)... En plus avec une telle approche le fait que la fréq. de résonance ne soit pas parfaitement calée n'a plus guère d'importance. Mais je suis peut être ds l'erreur...
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Re: Résonances stationnaires et modes propres

Messagepar Jean-Pierre Lafont » 02 Juin 2014, 08:36

Donc pour le traitement du grave, il me semble qu'il vaut mieux privilégier des caissons absorbants avec des Q plutôt moyens (et donc plutôt large bande en régime continu, ce qui est une bonne chose même si l'efficacité est réduite) et en mettre bcp pour avoir un bon compromis de performance entre régime continu (grâce au nombre) et transitoire (grâce à une réponse temporelle plus propre)... En plus avec une telle approche le fait que la fréq. de résonance ne soit pas parfaitement calée n'a plus guère d'importance. Mais je suis peut être ds l'erreur...

Non, vous n'êtes pas dans l'erreur. C'est la bonne méthode.

Toutefois, il n'est pas facile de l'appliquer car:
- elle coûte cher
- elle prend de la place
- elle défigure le salon de madame
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Re: Résonances stationnaires et modes propres

Messagepar Emmanuel Piat » 02 Juin 2014, 12:07

Je comprends.

Mais si on expliquait aux gens (comme c'est le cas sur ce forum) comment se comporte une salle dédiée (je laisse à madame son salon) en dessous de la fréquence de schroeder et le bénéfice qu'il y a à traiter les graves (même si ça restera tjrs un compromis) les réserves pourraient tomber. Les caissons sont certes grands mais de faible profondeur. Comme il faut les intégrer aux murs dès le démarrage après mesure de la salle, le coût ne dois guère être différent de celui de n'importe quel "habillage" de salle fait par un professionnel incluant du bois, du placo, du tissus etc. (de toute façon, ce qui coute le plus dans l'histoire c'est tjrs les heures de travail du professionnel...).

Est ce que certains pro font des caissons absorbants sur le sol devant l'écran ? En mettant un réseau de butées distribuées à l'intérieur du caisson, on pourrait marcher sur le diaphragme rigide sans endommager la suspension (si on reste ds le domaine d'élasticité de celle-ci). Ou autre solution, on peut simplement mettre un entourage "lâche" en skai pour l'étanchéité avec un diaphragme monté sur des vrais ressorts (un peu comme un matelas). Qd on est à plat, c'est plus simple.
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Re: Résonances stationnaires et modes propres

Messagepar christubes » 02 Juil 2015, 12:11

Peut être que celà à dejà été expliqué ici: la derniere fois je me suis amusé a envoyer du 20 Hz dans une petite piece de 10 m² et de me balader avec un sonomètre dedant. J'ai constaté que le niveau sonore était constant sur 2 db prés dans toute la pièce. Mais j'ai remarqué curieursement qu'il se forme autour du sub un neoud acoustique en forme de sphère d'un rayon de 45cm environ don le centre de cette sphère est le centre acoustique du HP. seul endroie en fait où la pression est trés basse. contre les paroies le niveau était plus grands, et d'autant plus grand que cette paroie est la plus loin du HP. J'ai essayé avec 3 placements du sub : contre un angle au sol, au sol à 25% de la longueur et au milieu. Même constat. Il me semble qu'a 20 Hz dans cette pièce je suis en mode "pression" pur. C'est currieux car même l'effet de perte de niveau avec la distance tel qui se produirait en exterieur n'apparait pas dans ce mode . Au contraire, j'avais 80db en moyen dans la piéce et 82 contre les murs.

Qui peut m'expliquer scientiphiquement le phénomène?
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Re: Résonances stationnaires et modes propres

Messagepar christubes » 02 Juil 2015, 12:16

Autre constatation: en augmentant la fréquence, le diamètre du "cercle de nul acoustique" augmente, à 40hz il a doublé de rayon. à partir de 50Hz je commence à voir des variations de niveau dans la piéce, correspondant aux modes stationnaire.
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Re: Résonances stationnaires et modes propres

Messagepar Jean-Pierre Lafont » 02 Juil 2015, 14:23

Cela signifie que la pièce est petite ou qu'elle est très amortie.
Si le premier mode n'apparait pas avant 50Hz, aucune dimension de la pièce n'est supérieure à 3,5m.
L'espace modal est compris entre le mode axial lié à la plus grande dimension et la fréquence de Schroeder.
En dessous du premier mode, la pression est uniforme.
La pression près du sub est celle que vous auriez en champ libre. Dans la pièce, vous mesurez surtout l'augmentation de pression qui résulte de la somme des réflexions sur les parois.
La pièce étant plus courte que le quart de la longueur d'onde, vous êtes partout dans la zone de pression.
Si elle remonte près des parois c'est que le champ n'est plus homogène (il y a plus de particules dans une direction que dans les autres), la vitesse des particules devient très basse à cet endroit.
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Re: Résonances stationnaires et modes propres

Messagepar christubes » 02 Juil 2015, 14:55

C'est exacte, JP, la pièce fait 3m50 x 2m70 x 2m50 ( L x l x h ) Une mesure avec le sub contre un angle et le micro à l'angle opposé donne sur la mesures des pics aux fréquences: 47Hz 61Hz 68Hz et 87Hz. Ensuite j'ai fait un test, le sub au milieu, un micro dans la sphère ( zone proche/avant le nul ) , et un autre à l'exterieur (aprés le nul) . Fréquence 30Hz: Les signaux captés par les micros: ils démarent dans la même polarité mais le micro éloigné démarre 5ms en retard ( soit 1,7m ce qui est conforme à la distance physique des micros). Ensuite, ils deviennet vite en opposition de phase puis au moment où le burst se coupe, on voit un peut de décroissances et pendant cet instant, les ondes sont en phases. Enfin, ce que je voulais surtout vérifier c'est que les signaux de chaques coté d'un noeud acoustique sont bien en opposition de phase. Merci encore JP pour vos explications.
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Re: Résonances stationnaires et modes propres

Messagepar christubes » 02 Juil 2015, 17:18

Une petite remarques sur les micros cardio: essais avec un cardio placé dans le noeud d'un mode stationnaire, il ne "voit " pas l'annulation de la fréquence, il mesure toujour le pic de résonnance.

Test fait en exterieur: une enceinte placé face et à 2 mètre d'un mur. Avec le micro omni entre l'hp et le mur je voit la réponse en peigne généré par la reflexion du mur, avec le cardio dirigé vers l'HP, je voit une coube nikel quelque soit la distance du micro. Micro cette fois contre le mur, l'omni donne une réponse à +6db, le cardio non. Si je dirige le cardio vers le mur je voit la réponse de la réflexion. Ici vu la taille du mur, j'ai un vrais miroir acoustique.

Mesure d'une enceinte en salle dans le bas, le cardio donne une courbe plus proche de l'hp et moin perturbé par les réflexions. Le soucis avec les cardios c'est que le niveau de grave augmente dés qu'il sont à moin d'1 mètre de la source et en champs trés proches ils deviennent même omni dans le bas.

Mais je me suis toujours demandé comme pouvait t'on rendre les micros cardioide ( je parle des cardios avec l'ouverture arriere et non pas les cardios constitués à partir du melange d'une capsule à pression et une à gradient ) alors qu'ils sont minuscule faces aux longueurs d'onde utilisé? Même en salle reverberantes ils changent la notion de distance critique, on à l'impression d'être plus prés du musicien en ayant toujour le son de l'instrument tel qu'il sonne à la distance capté et non pas comme une prise fait de plus prés qui fait apparaitre les bruits "parrasites" du musicien.
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Re: Résonances stationnaires et modes propres

Messagepar christubes » 02 Juil 2015, 17:30

Il est bien connu que si on place un auditeur dans une salle de concert, à l'endroie où il est on place un micro omni pour enregistrer et on lui fait écouter l'enregistrement sur des HP, celui ci aura la sensation que le musicien est beaucoup plus loin à la réstitution quant live et la notion de distance critique aura changé. ( sauf prise avec tête artificiel et écoute au casque à la même place ) la solution est soit d'avancer les micros vers la source qu'on veut capté, soit utiliser des cardios. Sans les rapprocher, ils font le travail de "l'ocalisation" que fait l'auditeur en salle. Ce que je leurs reproche aux cardios, c'est qu'au niveau de la restitution de l'acoustique du local ils sont moin fidèles, sutout quant l'acoustique de la salle va bien avec la musique. Il y a également la perte de niveau des basses, mais ça à la rigueur on fait un EQ et hop ! mais quand même passé en desous de 50Hz ça coupe sevère. Et alors les petites membranes genre earthwork cardio c'est pire.
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