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Qu’est-ce que la directivité d’une enceinte ?

Une enceinte acoustique, comme toute source sonore, possède une directivité. La première qualité d’une enceinte est d’avoir une directivité contrôlée le mieux possible, c’est la première préoccupation des constructeurs professionnels, à la différence de leurs homologues HIFI qui souvent, négligent ce facteur.

Courbe directivité d'une enceinte

Le mauvais contrôle de la directivité (énergie émise en dehors de l’axe) a des incidences sur le champ diffus du local qui peut alors paraître nuisible d’autant plus si celui-ci est réverbérant, l’auditeur ne reconnaissant pas la ‘signature’ de la source sonore à travers les réverbérations du lieu d’écoute.

le contrôle de la directivité à également une grande influence sur la stabilité de l’image sonore en fonction du point d’écoute (sweet spot). On doit alors rester à un endroit bien précis et ne plus en bouger pour pouvoir entendre une stéréo stable.

Quand la directivité est suffisamment contrôlée, nous pouvons classer les enceintes en trois catégories :

  • Les enceintes omnidirectionnelles
  • Les enceintes à directivité constante
  • Les enceintes à directivité croissante
Q est le facteur de directivité qui représente le rapport de l’énergie émise dans l’axe sur l’énergie totale ; Q varie de 1 (onde sphérique) à l’infini (onde plane)

Source réelle ou source virtuelle ?

La stéréophonie est basée sur la création d’une imagerie sonore virtuelle qui permet de créer visuellement et spontanément des objets sonores dans sa tête : on obtient sa réalité, relative certes mais très agréable et source de plaisir, ce que recherchent précisément les mélomanes. Il s’agit de la perception stéréophonique étudiée par Martens au siècle dernier.

Selon ces études, pour un objet sonore virtuel placé au centre de la base stéréophonique dont l’angle d’écoute est de 60°, un retard de 1.1 ms ou une différence de 15 dB entre les enceintes gauche et droite suffit pour créer une latéralisation totale de celui-ci (déplacement de l’objet sonore dans l’enceinte gauche ou droite). On n’obtient plus la création d’une source virtuelle, mais d’une source réelle …qui est l’enceinte acoustique elle-même.é

Ces valeurs dépendent du type de son émis et de leur fréquence, mais aussi de la configuration géométrique du système d’écoute. Ainsi, pour une écoute au casque, ces valeurs deviennent 0.7 ms et 7 dB, ce qui explique la distorsion d’espace que ce type d’écoute induit.

Source réelle et virtuelle
Ce principe d’imagerie sonore est également utilisé en multicanal 5.1 ou 7.1 avec une extension de la base stéréophonique sur 360° et avec 5 ou 7 enceintes.

Incidences du type de directivité sur l’image sonore

Enceintes omnidirectionnelles

Les enceintes omnidirectionnelles donnent un son enveloppant, mais sans précision d’image sonore. Elles sont utilisées en ambiance, par exemple dans les parcs d’attraction et en milieu réverbérant domestique, pour créer une forte immersion sonore. Le ‘sweet spot’ est très large, mais les objets sonores sont anormalement agrandis ! On les trouve souvent en HIFI où les résultats auditifs sont très aléatoires en fonction de la salle d’écoute !

Enceintes à directivité constante

Les enceintes à directivité constante sont moins tributaires du local d’écoute et génèrent une scène sonore virtuelle stable, mais sur une zone d’écoute réduite. Ce type de directivité est très recherché en sonorisation événementielle où on se focalise sur les sources (visuelles) réelles, ce qui minimise l’importance de l’imagerie sonore virtuelle. Par contre, la stabilité en timbre est assurée sur une large zone d’écoute, ce qui est important en diffusion sonore.

Enceintes à directivité croissante

Les enceintes à directivité croissante sont utilisées en monitoring de studio, en retour de scène, en sonorisation multipoints et en HIFI. En fait, ce sont les plus courantes même si les constructeurs ne communiquent pas sur ce point, la directivité étant souvent mal contrôlée !

L’intérêt en sonorisation multi-points (réseau d’enceintes) est de reproduire une zone d’écoute très large et sans rupture d’image sonore lors du passage du champ acoustique d’une enceinte à une autre. En monitoring studio comme en HIFI, cette directivité présente deux énormes avantages :

  • L’équilibre spectral dépend de l’angle de positionnement des enceintes par rapport à l’auditeur, ce qui permet d’ajuster cet équilibre tonal en fonction de l’acoustique de la salle et de la distance d’écoute. Plus la salle est mate et plus les enceintes sont proches, plus l’aigu paraîtra fort et incisif. Ainsi, en faisant converger celles-ci devant le point d’écoute (et non sur l’auditeur), la baisse de niveau dans l’aigu du son direct vient contrebalancer cette agressivité. En utilisation professionnelle, cela permet de garantir la bonne transportabilité du mixage chez le client.En utilisation domestique, en plus de l’adaptation tonale de l’enceinte au local, l’écoute peut s’adapter aussi à la culture et aux goûts de l’auditeur.
  • La convergence des enceintes devant l’auditeur permet un élargissement spectaculaire de la zone d’écoute stable en compensant une différence temporelle par une différence de niveau inverse lors d’un déplacement latéral autour du point d’écoute. Une des conséquences de cette disposition est de permettre une scène sonore virtuelle très naturelle et donc très agréable (si l’enregistrement le permet !). On n’entend plus les enceintes, qui se font alors complètement oublier…

Les ‘Zéphyr’ de la marque Prosodia appartiennent à la catégorie des enceintes à directivité croissante ET contrôlée et permettent donc de profiter pleinement de ces avantages.

Directivité d'une Zéphir
Directivité d’une Zéphir

Il ne faut pas confondre l’orientation de l’enceinte par rapport au point d’écoute (0° à 30°) et l’angle d’écoute qui doit être de 60° (selon les normes ITU). Cet angle fixe de 60° détermine la distance d’écoute optimale en fonction de la largeur de la base stéréophonique (espacement entre les enceintes). Toutes les prises de son stéréophoniques sont effectuées avec cette disposition géométrique, il est donc important de respecter aussi celle-ci pour une installation HIFI si on veut profiter au mieux de l’enregistrement d’origine !

Le rattrapage (∆T-∆Ι ) proposé par cette configuration est un compromis qui dépend de la distance d’écoute et de la directivité des enceintes. Cependant, dans tous les cas, l’amélioration de la zone d’écoute est évidente et très intéressante en mixage comme en écoute domestique.

Pour ceux qui seraient intéressés par plus de détails, je les renvoie à l’étude publiée dans l’AES « How to widen the sweet spot in monitoring 5.1 » par Julien Bassères & Patrick Thévenot : “Convention Paper May 2008”.

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