En quoi consiste le couplage mutuel entre plusieurs caissons de graves ?


Vous avez sûrement remarqué que les ingénieurs du son live placent souvent les caissons de graves à proximité les uns des autres, que ce soit posés par terre, sur le côté de la scène ou en haut du système de diffusion line array. Une telle disposition présente-t-elle des avantages ? Et que se passe-t-il exactement ? Avant de répondre à ces questions, revoyons quelques bases de la physique du son.

Longueur d'onde sonore

Commençons par un rappel de la définition de la vitesse (« célérité ») du son « C » (au niveau de la mer, à 21° C / 70° F, dans des conditions atmosphériques normales). Elle est définie comme C = f λ, où « f » représente la fréquence et « λ » la longueur d'onde, et est égale à 344 m/s (1128 ft/s).

Qu'est-ce que la longueur d'onde ? En physique, la longueur d'onde correspond à la périodicité spatiale des oscillations d'une onde périodique ; autrement dit, la distance au bout de laquelle la forme de l'onde se répète. Il s'agit de la distance séparant deux points consécutifs correspondant à un même état de l'onde : par exemple, deux crêtes ou creux successifs, ou deux passages à zéro.

When a sound propagates through air, the air is compressed or rarefied in waves that travel out from the audio source. When those compressed or rarified areas of air hit your eardrum, it vibrates in sympathy with those compression waves in the air and allows you to hear. The wavelengths of audible frequencies to the human ear (20 Hz – 20 kHz) are thus between approximately 17 m (55.8 ft) and 17 mm (0.0558 ft), respectively.

Phénomène de couplage mutuel

Le couplage mutuel est un phénomène physique qui se produit, théoriquement, entre tous les haut-parleurs, quelle que soit leur taille. Cependant, cet article met l'accent sur le couplage mutuel entre les haut-parleurs basse fréquence.

On parle de couplage mutuel lorsqu'au moins deux haut-parleurs reproduisent le même signal, que leurs centres acoustiques sont proches et qu'ils sont orientés dans la même direction pour des longueurs d'onde inférieures à la distance qui sépare leurs centres acoustiques. Dans ce cas, la pression acoustique combinée se propage vers l'avant sous la forme d’une seule forme d'onde, comme si tous les haut-parleurs agissaient comme un seul haut-parleur de plus grande taille.


Si on ne prend en compte que deux haut-parleurs, leurs centres acoustiques doivent être proches, à une distance située entre le 1/4 et la 1/2 de la longueur d'onde de la fréquence qu'ils reproduisent. Plus la longueur d'onde est courte (hautes fréquences), plus la distance qui sépare les deux centres acoustiques doit être réduite pour permettre le couplage mutuel.

Illustration 1 : (à gauche) Aucun couplage mutuel des haut-parleurs car leurs centres acoustiques sont séparés par une distance supérieure à 1/2 longueur d'onde. (À droite) Le couplage mutuel se produit car les centres acoustiques des haut-parleurs sont séparés par une distance inférieure à 1/2 longueur d'onde. (Référence des images: www.bnoack.com)..

Regardons maintenant deux situations différentes. Tout d'abord, si nous installons deux haut-parleurs l'un à côté de l'autre à une distance supérieure à une demi-longueur d'onde de la fréquence reproduite, la sortie moyenne dans l'axe et hors axe mesurée atteint jusqu'à 3 dB (le double de la puissance). En revanche, avec deux haut-parleurs suffisamment proches pour bénéficier de l'effet de couplage mutuel, le niveau de sortie mesuré atteint jusqu'à 6 dB de plus.

Application des avantages

Afin d'illustrer le phénomène expliqué ci-dessus, regardons les spécifications du caisson de graves actif KS118 de QSC. Sa réponse en fréquence (à -6 dB) s'étend de 41 Hz à 98 Hz. Ainsi, comme mentionné précédemment, pour calculer la longueur d'onde la plus courte (en utilisant la formule C = f λ), nous devons prendre en compte la fréquence la plus élevée que le caisson de graves peut produire.

½ longueur d'onde à 98 Hz = 1,75 m (5,7 ft)

Par conséquent, tant que deux caissons de graves KS118 ont leurs centres acoustiques placés à une distance inférieure ou égale à 1,75 m (5,7 ft), le phénomène de couplage mutuel se produira, offrant un niveau de sortie supplémentaire de 6 dB.

Conclusion

Comme on peut le constater, il est relativement simple de profiter du couplage mutuel avec des caissons de graves. Ils peuvent facilement être placés à proximité les uns des autres, à une distance bien inférieure à une demi longueur d'onde de la fréquence la plus élevée qu'ils peuvent reproduire. La possibilité d'obtenir un niveau de pression acoustique élevé à basses fréquences avec un nombre réduit de caissons de graves, incite les organisateurs de tournées, sociétés de production, DJ ou encore installateurs, à rapprocher les caissons de graves. Une façon intelligente d'obtenir des décibels supplémentaires, gratuitement !

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