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Re: Ayez l'analyse constructive !

Messagepar Bachibousouk » 22 Déc 2012, 18:54

Meci JPL pour ces arguments richement documentés. Il n’empêche que c’est une question de sémantique et que la réverbération dans la littérature française est un terme générique qui englobe les réflexions précoces et le champ diffus. Ce qui ne signifie pas, bien sûr, que vous ayez tort. Pour autant vous ne pouvez pas imposer, de visu, votre propre définition de la réverbération :wink:
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Re: Ayez l'analyse constructive !

Messagepar Jean-Pierre Lafont » 23 Déc 2012, 17:51

Pour autant vous ne pouvez pas imposer, de visu, votre propre définition de la réverbération

Je ne suis pas propriétaire de cette définition. C'est celle que Sabine à donné, celle qu'on m'a enseigné, celle que mes collègues et clients professionnels emploient.
Marschall Long dans son livre "Architectural Acoustics" (Ed: Academic Press) définit la réverbération comme la partie des réflexions située après les l'IDTG et les réflexions précoces:

Image
Bon, tout ça n'est pas bien grave mais j'aimerais savoir comment vous faites pour calculer la réverbération dans la définition que vous citez ?
Les théories sont jolies sur le papier, mais qu'en est-il dans la réalité ?
Pensez-vous pouvoir utiliser les coefficients publiés sur le net et appliquer la formule de Sabine ou de Eyring ?
Notez que tous les coefficients sont mesurés suivant la méthode ISO-354 et ASTM C-423, c'est à dire dans une chambre parfaitement diffuse. Dans d'autres environnements, ces coefficients sont faux.

Mais bon, admettons.
Ce qui m'intéresse aussi c'est comment faites vous pour mesurer une réverbération qui n'est pas diffuse ? Moi, je ne sais pas, mais vous allez peut-être pouvoir m'aider.

Voici quelques exemples de réverbération diffuse mesurée dans des pièces que j'ai traitées pour l'écoute musicale (hifi) et home-cinéma.
Les couleurs montrent que la décroissance est régulière pour chaque bande d'octave.

Image Ecoute musicale 60m3

Image Home cinéma 66m3

Image Media room 58m3

Dans ces 3 exemples, j'arrive à lire le temps de réverbération, respectivement à 400ms, 200ms et 360ms. Il correspond aux prédictions à 10% près.
J'en conclus que la réverbération peut être calculée et mesurée.

L'exemple qui suit montre une pièce insuffisamment corrigée.
Déjà, on remarque un bruit résiduel à -43dB. On ne peut donc pas lire directement le RT60. La réverbération diffuse obtenue avec 1,5 x RT40 est 260ms.
Par contre, l'écho flottant qui la dépasse est à 400ms. Selon vous, que faut-il retenir ? 260ms ou 400ms ?
J'ai pour habitude de dire que la réverbération est 260ms et la décroissance énergétique totale 400ms. Mais ici, le cas est simple.

Image

Voici maintenant deux exemples de pièces d'habitation de volume similaire, meublées mais non traitées.

Image

Image

Pouvez-vous m'indiquer le temps de réverbération pour chacune de ces pièces ?
Comment le calculez-vous dans le cadre d'une prédiction ?

Je compte sur vos réponses et sur le lien qu'on pourrait faire avec les formules usuelles, car ça m'intéresse vraiment.

Pour ce que j'ai appris, ce n'est pas de la réverbération, c'est un mélange d'échos, de réflexions précoces et tardives.
Personnellement, je ne sais pas le calculer, ni le mesurer. Dans ce cas, quel terme sémantique faut-il utiliser pour différencier l'ensemble de ces réflexions avec les exemples précédents ?

Dans les spécifications d'une pièce et dans la conversation, la réverbération est généralement accompagnée d'une valeur. A quoi sert de donner une valeur calculée ou mesurée, si elle n'est pas fiable ? Renseigne-t-elle sur ce que l'auditeur va entendre ou ressentir ?
Mais bon... je ne vais pas lutter.

Ce dernier exemple est un cas particulier. On observe des réflexions dans l'infra grave, inaudibles à l'oreille à cause de la fréquence, mais qui seront incluses dans la valeur mesurée. Où s'arrête la réverb et où commence le bruit ? Là encore, je ne sais pas.

Image

Je comprends le sens que Jouhaneau, Fischetti, Rossi, Beranek, Barron, etc, donnent à la réverbération dans la mesure où ils s'adressent à des volumes considérables. Les modes stationnaires n'existent pas (de toute façon, ils mesurent à partir de 125Hz dans le meilleur cas). La notion d'IDTG, de fraction latérale ont une signification réelle. Par contre, dans les petits volumes où les réflexions précoces et les échos occupent tout le champ réfléchi, le concept de la réverbération perd tout son sens, sauf si le champ est suffisamment diffus.

Exemple: calcul de l'intensité sonore:
Une onde plane parcourt une distance (c) en une seconde et transporte une énergie par unité de surface égale à son intensité (I). La densité énergétique du champ direct par unité de volume est égale à I/c ou encore p²/ro.c². p étant la pression acoustique, ro la densité de l'air et c la célérité (344m/s). Contrairement au champ direct, dans un champ diffus, le son peut venir de n'importe quelle direction. La densité énergétique dans le champ diffus possède donc la même relation au carré de la pression (qui n'est pas une quantité vectorielle) mais une relation différente à l'intensité. L'intensité étant définie comme la puissance par unité de surface dans une direction donnée. Dans un champ diffus, la moitié de l'énergie va dans une direction et l'autre moitié va dans un sens opposé. Quand on intègre l'énergie incidente sur la surface de la demi sphère restante, le cosinus (incidence) réduit l'intensité à nouveau par un facteur 2. Par conséquent, dans un champ diffus, l'intensité n'est que le quart de la puissance traversant une surface d'air donnée, ce qui n'est pas le cas dans un champ spéculaire.
Tous les calculs de l'intensité réverbérée reposent sur ce principe. A condition que le champ soit diffus. Sinon le calcul est faux.

Selon Dalenbäck, il n'existe pas de formule pour calculer la décroissance énergétique non diffuse.
Dès lors, il est trompeur d'utiliser le mot "réverbération" pour désigner le ressenti qu'un auditeur aura de la durée des réflexions car cette durée est gouvernée par d'autres facteurs bien plus difficiles à anticiper, à mesurer et sans rapport avec les sensations perçues.
Si vous utilisez "réverbération" pour désigner la décroissance de l'ensemble des réflexions dans un intervalle de temps, quels termes employez-vous pour distinguer la partie prévisible (audition), prédictible (valeur) et mesurable, de celle qui ne l'est pas (réflexions précoces, sons fusionnés, échos, modes, résonances, vibrations des parois) ?

Lectures recommandées:
B.-I. Dalenbäck, ‘‘The Importance of Diffuse Reflection in Computerized Room Acoustic Prediction and Auralization’’.
http://asadl.org/jasa/resource/1/jasman/v100/i2/p899_s1 Room acoustic prediction based on a unified treatment of diffuse and specular reflection
Dernière édition par Jean-Pierre Lafont le 24 Déc 2012, 17:27, édité 1 fois au total.
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Re: Ayez l'analyse constructive !

Messagepar JIM » 23 Déc 2012, 21:30

Pour moi, il n'y a pas confusion dans initiation à l'acoustique de Fischetti.

p79, pour expliquer grossièrement le comportement en salle, il parle de "son réverbéré".
En fait, "son réfléchi" serait certainement plus approprié puisque qu'il y a le son direct et les réflexions ?
Et après, en fonction de leur nature, on attribue a ces réfléxions des termes, echo franc, echo tonal, réfléxion précoces, diffus (réverbération) ...

4 pages plus loin toujours dans le même livre, on trouve un paragraphe nommé "champ diffus et temps de réverbération". Ca ne peut être plus clair.

On y lit ceci :
le son réverbéré est homogène dans la salle : son intensité est statistiquement la même pour toutes les positions dans la salle (alors que les réfléxions précoces dépendent de la position dans la salle).
Et c'est toujours aussi clair par la suite !

ps : JPL, sur les dernières réponses impulsionnelles, ces ondulations en bas sont du à quoi ? Une résonance ?
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Re: Ayez l'analyse constructive !

Messagepar Jean-Pierre Lafont » 23 Déc 2012, 22:15

JIM a écrit:Pour moi, il n'y a pas confusion dans initiation à l'acoustique de Fischetti.
4 pages plus loin toujours dans le même livre, on trouve un paragraphe nommé "champ diffus et temps de réverbération". Ca ne peut être plus clair.

Fischetti La figure III.3 page 83 montre en pointillés la limite entre les réflexions précoces et la réverbération.
On voit que le contenu de la partie gauche change avec la position du micro de mesure, alors que la partie droite (reverb) est stable.

Jouhaneau, page 9 de "l'acoustique des salles" présente un champ réverbéré contenant des premières réflexions "idéales" avec une décroissance qui se prolonge dans le champ diffus. Cette configuration rarissime permet effectivement de valider le calcul de la réverbération selon les formules usuelles.

Rossi écrit page 210 et 211 du livre "Audio", chapitre "Acoustique des espaces":
- Dans l'hypothèse d'un champ diffus et le restant durant la décroissance...
puis un peu plus loin:
- Dans l'hypothèse d'un champ idéalement diffus, on démontre que...
page 211:
- Suite à l'hypothèse d'un champ diffus... on démontre que...
et enfin:
- La loi de Sabine et les propriétés qui lui sont liées ne sont strictement valables que si le champ acoustique est idéalement diffus. Kutruff a démontré que cela n'était rigoureusement réalisé que lorsque... il n'y a pas réflexion spéculaire mais diffusion.


Je n'ai rencontré le cas décrit par Jouhaneau qu'une seule fois, dans... une chambre réverbérante que j'ai corrigé car elle manquait justement de diffusion. Le premier graphe montre la réponse impulsionnelle (notez la régularité), la seconde montre la décroissance du champ réverbéré (10 secondes à l'extrémité non visible) et enfin les diffuseurs dans la chambre (hauteur 6 mètres)..
Image Image Image

Le problème est que dans nos pièces d'habitation, les distances sont trop courtes pour que les premières réflexions se détachent de la décroissance globale. Il faudrait un espace de 27m entre le signal direct et la première réflexion pour éviter la fusion. Par conséquent, le terme réverbération est inapplicable.
Quand la pièce est traitée on calcule l'absorption des surfaces critiques pour que les premières réflexions soient 15dB en dessous du signal direct.

ps : JPL, sur les dernières réponses impulsionnelles, ces ondulations en bas sont du à quoi ? Une résonance ?

A vrai dire, il y a du bruit et une résonance. Je n'ai pas su faire la distinction. Le niveau est un peu plus faible quand la source est éteinte, mais il demeure quand même. (Je parle du dernier graphe, les 2 précédents n'ont pas de bruit).
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Re: Ayez l'analyse constructive !

Messagepar Bachibousouk » 23 Déc 2012, 23:00

La mesure du TR60 dans des locaux où le champ diffus n’est pas établi se pratique assez couramment en mesures normées.

Par exemple, les indices d’isolements standardisées aux bruits aériens ou aux bruits de chocs font intervenir un terme correctif utilisant des mesures de TR60. C’est les normes ISO 140.4 et 140.7 de mémoire. Vous savez sans doute cela mieux que moi !

Ces mêmes indices lorsqu’ils sont «normalisée» utilisent le formalisme de Sabine en imposant un aire d’absorption équivalente.

Bref, la relation de Sabine ou la mesure du TR60 sont monnaies courantes en mesure normée. Bien entendu, faire l’hypothèse du champ diffus dans une pièce domestique est osé, mais je suppose qu’il n’y a pas d’autre façon de faire ?

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Re: Ayez l'analyse constructive !

Messagepar Jean-Pierre Lafont » 24 Déc 2012, 09:54

Bachibousouk a écrit:La mesure du TR60 dans des locaux où le champ diffus n’est pas établi se pratique assez couramment en mesures normées.
Par exemple, les indices d’isolements standardisées aux bruits aériens ou aux bruits de chocs font intervenir un terme correctif utilisant des mesures de TR60. C’est les normes ISO 140.4 et 140.7 de mémoire. Vous savez sans doute cela mieux que moi !

Vous parlez là d'un sujet totalement différent. Il aurait été bon de le dire dès le début, on aurait gagné du temps.

La seule norme qui décrit comment la réverbération doit être mesurée est l'ISO-3382. Elle fait la distinction entre la réverbération et la décroissance sonore:
Decay curve: Decay of sound pressure level as a function of time after the source of sound has ceased (peut-être ce que vous appelez réverbération ?

a) Concernant l'ISO-140, jexplique brièvement pour les néophytes:
Le niveau sonore émis par une source quelconque paraitra plus ou moins fort selon que les surfaces qui l'entourent sont réfléchissantes ou pas. De même qu'une lampe paraitra plus ou moins lumineuse selon qu'elle est placée dans une pièce aux murs clairs ou aux murs sombres, un son sera plus fort dans un environnement réfléchissant.
La raison est toute simple.
1- En champ libre, c'est à dire dans un espace sans réflexions, le son s'éloigne de la source et ne revient pas. On n'entend que la source.
2- Dans une pièce réfléchissante, on entend la source + les réflexions. Le niveau sonore est donc plus élevé.

Quand on mesure l'isolement entre 2 pièces mitoyennes, on émet un bruit dans une pièce (dite émettrice) et on mesure le niveau résiduel dans l'autre pièce (réceptrice). Si les parois de la pièce réceptrice sont réfléchissantes, le bruit résiduel paraitra plus élevé et la mesure de l'isolement sera faussée. Le mur mitoyen n'étant pas responsable de ce phénomène.
Pour cette raison, la norme ISO 140 relative à la mesure de l'isolement entre les locaux applique un facteur de correction qui tient compte des réflexions présentes dans la pièce réceptrice.


b) Formule de Sabine
En 1895, l'université de Harvard a confié au jeune professeur de physique Wallace C Sabine la mission d'améliorer l'intelligibilité (désastreuse) de la salle de conférences du Fogg Art Museum. Il faut savoir qu'à cette époque, l'architecture des salles de lecture des collèges et des université était celle des églises avec des murs en pierre, des piliers, des voûtes et des arcs gothiques. Les réflexions étaient naturellement diffuses. Ainsi, Sabine a nommé "réverbération" l'ensemble des réflexions (sous entendu diffuses) consécutives à l'extinction d'une source sonore.

Le temps de réverbération correspond à la durée nécessaire pour que la décroissance atteigne un niveau inaudible fixé à 1 millionième de la pression initiale (-10^6, soit -60dB).

Dans ces conditions, la formule qui permet d'obtenir le temps de réverbération est Tr = (4 . ln 10^6/c) . (V/A)
où V est le volume de la pièce,
A représente la somme des produits des surfaces exposées par leur coefficient d'absorption respectif,
ln10^6 est le logarithme naturel de la décroissance = 13,81
c est la célérité du son dans l'air (343m/s)
et enfin "4" correspond à la diffusivité (voir explication dans un post précédent).
En simplifiant, la formule devient: Tr= 0,161V/A
Si le champ n'est pas parfaitement diffus, le facteur 4 doit être adapté en conséquence et le coefficient 0,161 n'est plus valide. Dans un champ réfléchi unidirectionnel, 0,161 devient 0,4 ce qui change un peu les choses.
Sabine a écrit: "pour qu'il y ait une réverbération, la densité des réflexions doit être suffisante pour qu'on ne puisse pas les distinguer les unes des autres. Dans le cas contraire, on est en présence d'échos" et la formule ne fonctionne plus.

c) Mais revenons aux normes.
La mesure de l'isolement n'ayant que faire de la forme, de l'espacement, de la distribution, de la répétition, du cycle modal des réflexions, on a naturellement repris la définition de Sabine sans se préoccuper de la diffusivité du contenu. Ici pas de calcul prédictif, on mesure seulement. La norme ISO 140 tient compte de la durée de la réverbération pour chaque octave, mais elle ignore son enveloppe. Ceci n'a pratiquement pas d'influence sur les figures d'isolement.

Par contre, il en va autrement pour l'évaluation de la réverbération dans les salles d'écoute où l'enveloppe revêt une importance capitale. Là, nous sommes dans un contexte très différent et le mot réverbération n'a plus vraiment le même sens car il sous entend intelligibilité. Dans le faisceau des réflexions il faut distinguer la réverbération et l'écho.
La norme ISO-140 ne fait pas cette distinction car c'est sans effet sur le résultat cherché, ce qui n'est pas le cas dans le contexte d'une pièce d'écoute. Elle ne dit pas comment on mesure la réverbération.
L'ISO-354 qui sert à mesurer les coefficients d'absorption en chambre réverbérante donne une place capitale à la diffusion. Les mots diffus, diffusion, diffuseur, sont cités 28 fois dans la norme.

La norme ISO-3382 explique comment la réverbération doit être mesurée. Elle est même faite pour ça (24 pages). Elle précise que:
- La source doit être omnidirectionnelle: The sound source should be as close to omni directional as possible... Commercial domestic loudspeakers are not acceptable as an omni-directional source.
- La décroissance doit être linéaire, sinon l'expression du Tr par une valeur unique n'est pas possible. In cases where the decay curve is not a straight line, a unique reverbération time cannot be said to exist.
- L'EDT (Early Decay Time) doit être mesuré car il plus important que la décroissance. EDT is subjectively more important and related to perceived reverberance.
- Idem pour la proportion d'énergie précoce et tardive. Early to late arriving sound energy ratio should be calculated for either 50ms or 80ms time limit depending on whether the results are intended to relate to conditions for speech (cinema) or music respectively.
Rien à voir avec l'évaluation grossière du Tr employé dans les mesures d'isolement. Ne nous trompons pas de sujet.

d) Résumé:
La plupart des textes anglo-saxons emploient "sound decay" quand les réflexions ne sont pas suffisamment diffuses et réservent le mot "reverberation" au champ diffus et uniforme, propriété incontournable pour le calcul et la prédiction de la sensation sonore.
La différence peut paraître subtile mais elle a son importance.
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