Les panneaux acoustiques

 

Règles d’utilisation des panneaux :

Les positions recommandées pour ces panneaux sont l'arrière et les côtés mais cela n’est pas obligatoire.


Plusieurs panneaux répartis de façon homogène dans le local sont toujours plus efficaces qu'un seul très grand panneau.


Une disposition parfaitement symétrique n’est pas indispensable, en général une symétrie approximative du local et de son aménagement est préférable. 


Lorsqu’un panneau acoustique est fixé sur un mur sans intervalle, il faut déduire la surface du panneau de celle du mur lors des calculs avec la méthode de Sabine.


 


Les panneaux absorbants


La fonction est donnée par leur nom, mais il ne faut pas oublier que tous les matériaux absorbants sont plus efficaces pour les fréquences élevées, et que nous souhaitons le plus souvent des panneaux dont l'efficacité est aussi homogène que possible pour toutes les fréquences.

Ces panneaux sont souvent absorbant d'un seul coté, en les rendant mobiles ou escamotables (par exemple comme des volets accrochés aux murs) on peut modifier dans une certaine mesure le temps de réverbération d'un local en fonction des besoins, il suffit pour cela de retourner certains panneaux afin que leur coté absorbant soit collé contre le mur.

Ils servent normalement à réduire le temps de réverbération, mais ils peuvent aussi atténuer les premières réflexions du son par les murs proche des enceintes. Si vous considérez les murs de votre local comme des miroirs qui reproduisent des "images" sonores atténuées de vos enceintes, il suffit de déplacer un vrai miroir le long du mur et chaque fois que l'image de l'enceinte sera visible de votre place d’écoute, vous avez trouvé une zone de réflexion acoustique.

 

le plus simple est d'utiliser des panneaux en aggloméré de 19mm et de construire un cadre de 4 à 5 Cm de profondeur en vissant ou en collant des lattes de bois de 40 x 25 mm (en brun), pour les grands panneaux rien ne vous empêche de les rigidifier en ajoutant des lattes de bois à intervalle régulier (pour des panneaux inamovibles il est possible d’utiliser directement le mur comme support) Les espaces ainsi défini seront rempli de panneaux de laine de roche ou de laine de verre (en gris), pour éviter le tassement de ce matériau il est possible de planter des clous (ou des vis) et de le fixer sans le tasser en reliant les clous entre eux avec une fine corde (en rouge). Le tout est ensuite recouvert d'un tissu décoratif (en vert).Dans certains cas une fine membrane (en bleu) est cachée sous le tissu pour modifier l’équilibre des performances entre le grave et l’aigu.


Voici les coefficients d'absorption que l'on obtient pour trois constructions différentes basées sur le principe décri ci dessus.



Coefficient de Sabine pour différents types de panneau

125Hz

250Hz

500Hz

1kHz

2kHz

5kHz

Panneau de laine minérale 40 mm

0,300

0,700

0,880

0,850

0,650

0,600

40 mm de laine minérale et membrane en papier kraft

0,320

0.350

0,400

0,420

0,400

0,350

Tôle 0,2 mm perforée à 15% et laine minérale 30 mm

0,260

0,330

0,560

0,790

0,650

0,450


 

Le panneau vibrant


Leur fabrication est simple, on fixe des lattes de bois de la hauteur souhaitée sur le mur, et on fixe sur les lattes des panneaux de contreplaqué ou de bois (par ex. cloué ou mieux, collée avec su scotch double face souple). Ce sont les vibrations de la membrane rigide qui dissipent de l'énergie, le volume d'air clos est quelquefois partiellement rempli de fibre de verre pour absorber l’énergie sur une bande de fréquence un peu plus étendue. Leur efficacité est maximale à la fréquence de résonance du panneau, mais il reste efficace sur une plage d'environ une octave (0.7 x F résonance > 1,4 x F résonance). 



En augmentant le poids des panneaux ou l'épaisseur de la couche d'air élastique on diminue la fréquence de résonance.


Voici trois exemples que je donne comme référence

o Panneau de contreplaqué de 5 mm fixé a 20 mm du mur > absorption maximale vers 400 Hz (alpha = 0.28)

o Panneau de contreplaqué de 5 mm fixé a 50 mm du mur > absorption maximale vers 150 Hz (alpha = 0.47)

o Panneau en isorel dur de 3 mm fixé a 50 mm du mur > absorption maximale vers 150 Hz (alpha = 0.32)

 

Le formulaire "ExcelAcoustique - outils.xls" vous aidera à calculer les panneaux vibrants.
 

Le panneau perforé


Ce sont des panneaux préfabriqués en bois, plâtre ou métal munis de nombreuses perforations. La fréquence de résonance dépend de densité, la surface et la profondeur des trous et de la hauteur du volume d'air. Chaque trou utilise une portion de l'air emprisonné et forme un petit résonateur de Helmholtz. La taille des ouvertures est souvent répartie de façon aléatoire pour obtenir une plage de fréquence efficace plus grande



Je n'ai pas encore trouvé de méthode de calcul ! Mais les fabricants de ce genre de panneaux fournissent en général la documentation nécessaire.
 


Les panneaux diffracteurs


Il faut utiliser des diffracteurs pour répartir de façon homogène le champ acoustique réverbéré sur toute la surface du local. C'est aussi le seul outil qui puisse réduire les échos rapides de certains locaux ayant des formes géométriques mal adaptées.

Un diffracteurs est tout simplement un objet solide et ayant des dimensions suffisamment grande (quelques dizaines de cm de coté), qui offre des surfaces de tailles différentes sous diverses orientations qui réfléchissent les sons dans toutes les directions.

Par chance tous les meubles de votre local d'écoute sont bien entendu des diffracteurs, mais si votre décor est plutôt du genre Zen, il faudra probablement envisager de construire des panneaux diffracteurs. Le plus simple est en général d'installer des rayonnages de bibliothèque sur une grande partie du fond de la pièce et de remplir de façon aléatoire les rayonnages avec des livres de DVD etc... (Même vide les grandes surfaces de bois peuvent améliorer la situation).
 

Panneau diffracteur à deux dimensions

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Voici une photo d’un panneau de Schröder de la société allemande W-Vier, il est constitué de cases de 20 Cm de côté dont la profondeur est variable (se sont en fait des étagères avec des fonds mobiles) La répartition aléatoire des profondeurs des cellules permet une meilleure diffusion aléatoire du son.

 


Les cellules d'un tel panneau fonctionnent pour les longueurs d’onde inférieures ou égale au double de leur taille (Hauteur et Largeur). Le modèle ci-dessus avec ses cases de 20 x 20 Cm fonctionne correctement a partir de 850 Hz et au dessus (calculez D = (H + L) / 2 et  Flimite = 2 x 340 / D). L'efficacité diminue rapidement en dessous de cette fréquence limite.

 
Fréquence limite basse
F  en Hz
L en m - Largeur des cellules
H en m - Hauteur des cellules


Le matériau de construction idéal est le bois parce que son coefficient d'absorption est presque le même pour toutes les fréquences. Pour un fonctionnement correct il fau un minimum d’une vingtaine de cellules

 Une variante intéressante consiste à alterner de façon aléatoire des surfaces aux caractéristiques acoustiques très contrastées. Par exemple, en construisant un damier alternant des carreaux réfléchissants, en matière dure et rigide, et des panneaux absorbants en fibre de verre, le tout est recouvert de tissus acoustiquement transparent.
 

Le formulaire "ExcelAcoustique - outils.xls" vous aidera à calculer les panneaux de Schröder.


 

Les panneaux réflecteurs


Ce sont de simples surfaces rigides et solides (panneaux de particule du genre novopan) de forme plates ou convexes (jamais concave si non elle pourrait concentrer le son en un point précis), il est possible de les recouvrir d’un vernis dur ou même d’une feuille métallique. Leur utilisation est plutôt rare dans le domaine du home cinéma et est réservée aux salles de spectacles comme des théâtres ou des salles de concert

 

Le résonateur de Helmholtz,

 

Si vous avez calculé ou mesuré les 10 ou 20 premières résonances du local il est facile de voire si parmi celles qui sont inférieures à 150 Hz plusieurs d'entre elles sont très proches entres elles voire identiques. C'est le cas de figure classique des pièces presque carrées par exemple (4.00m x 4.10m x 2.75m) il y aura trois groupes de résonances gênantes (42, 42.5 Hz), (59, 61 Hz) et (74, 75, 84, 85, 86 Hz). Ces groupes de résonances sont gênant pour la reproduction des sons graves et vous pouvez envisager de réduire ces défauts acoustiques en utilisant un (ou plusieurs) résonateur accordé sur la moyenne de chacun de chaque groupe de résonances. C'est le domaine du résonateur de Helmholtz


Le résonateur de Helmholtz est simplement une boite de grande dimension équipée d'une ouverture dont la longueur et la surface ont été calculés pour obtenir la bonne fréquence de résonance. Il agi sur une plage de fréquences couvrant 15% de part et d'autre sa fréquence de résonance, son efficacité est relativement limité, mais c'est le seul outil dont on dispose pour réduire les résonances aux très basses fréquences. Il est aussi préférable de construire plusieurs résonateurs de taille moyenne accordés sur des fréquences légèrement décalées, plutôt qu'un appareil de trop grande taille dont l'efficacité est théoriquement identique, mais qui n'agit qu’en un seul point du local.

 

 
L = Longueur de l'évent (Cm)
D = Diamètre de l'évent rond (Cm2)
l = Largeur de l'évent rond (Cm2)
h = Diamètre de l'évent rond (Cm2)
F = Fréquence d'accord (Hz)
V = volume interne (Dm3 ou L)

 

IIl suffit de construire une boite rigide de 50 litre au moins (la forme importe peu) percer un trou permettant le passage d'un tube en PVC (pour canalisation d'eau usée) et y coller le tube coupé à la bonne longueur.
 
En théorie, son efficacité est maximale quand l’ouverture est placée près d’un angle du local (là ou les pressions des résonances produites par la hauteur la largeur et la profondeur s'additionnent). Mais d'après certains essais effectués par des visiteurs de mon site, il semble que l'efficacité de ce procédé reste très limitée. Je suppose que l'explication vient du fait que la seule surface qui absorbe de l'énergie est celle de l'évent. Cette surface est tout de même très petite proportionnellement à celle des murs provoquant les résonances gênantes, même si l'efficacité de cette surface est proche de 100% à la fréquence de résonance, les volumes d'air circulant dans l'évent restent hélas trop faibles !


Le formulaire "ExcelAcoustique V3.xls" vous vous aidera à déterminer les fréquences de résonances gênantes et "ExcelAcoustique outils.xls" à calculer des résonateurs de Helmholtz.


 


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