Comprendre la directivité

L’enjeu réside dans l’im­pos­si­bi­lité d’avoir une direc­ti­vité constante pour toutes les fréquences audibles. En découlent des diffi­cul­tés pour avoir un niveau et une réponse en fréquence iden­tiques sur tous les points du public.

Une défi­ni­tion & des repré­sen­ta­tions graphiques

La direc­ti­vité peut se comprendre comme la réponse en fréquence rela­tive à la place de l’au­di­teur. On mesure la pres­sion acous­tique à plusieurs endroits, en plaçant un micro sur un cercle dont l’en­ceinte est le centre (en pratique, pour le test, c’est l’en­ceinte qu’on fait pivo­ter d’un certain angle pour chaque mesure). On refait ensuite les mesures pour les diffé­rentes bandes de fréquences où fonc­tionne l’en­ceinte. On obtient alors des diagrammes polaires, où on voit la disper­sion du son en fonc­tion de la fréquence, dans le plan hori­zon­tal ou verti­cal. La posi­tion à 0° corres­pond à l’axe central, perpen­di­cu­laire au plan du baffle. Le micro devrait être centré sur l’élé­ment le plus direc­tif, à savoir le twee­ter (haut-parleur d’ai­gus) mais à une distance suffi­sante de l’en­ceinte pour que les rele­vés soient signi­fi­ca­tifs.

Sur un autre type de repré­sen­ta­tion, le diagramme isobare, on a en abscisses la fréquence, en ordon­nées l’angle par rapport à l’axe de l’en­ceinte. Les zones déli­mi­tées par les courbes repré­sentent les diffé­rences de pres­sion acous­tique par rapport à l’axe central. Enfin, pour une lecture rapide, les construc­teurs affichent souvent la direc­ti­vité sous forme de deux valeurs moyennes : une pour l’angle d’ou­ver­ture hori­zon­tale, l’autre pour la verti­cale (par exemple h x v : 90° x 40°). En pratique, évidem­ment, une direc­ti­vité constante sur l’en­semble du spectre est diffi­ci­le­ment réali­sable.

Contraintes physiques

Les longueurs d’onde des aigus étant beau­coup plus petites que celles des basses (du centi­mètre à la dizaine de mètres), les enceintes n’ar­rivent pas à avoir un angle de diffu­sion iden­tique sur tout le spectre. Selon qu’on se situe dans l’axe ou pas d’une enceinte, on remarque une diffé­rence de timbre dans le son qu’elle émet. En s’éloi­gnant de l’axe, les aigus s’at­té­nuent plus rapi­de­ment que les basses. Et plus les diffé­rences de direc­ti­vité entre les basses et les aigus sont marquées, plus le son réver­béré par la pièce où est instal­lée l’en­ceinte sera déséqui­li­bré.

Il faut que la source (le haut-parleur et son enceinte) soit d’une taille suffi­sante par rapport aux longueurs d’onde des fréquences qu’elle diffuse, pour garder un contrôle de la direc­ti­vité. Dans l’ex­trême bas du spectre, il faudrait des enceintes gigan­tesques et intrans­por­tables pour prétendre contrô­ler l’angle de diffu­sion.

Rela­tion entre la fréquence et la longueur d’onde

De nombreux efforts ont été entre­pris pour résoudre les problèmes de direc­ti­vité, notam­ment dans la concep­tion des haut-parleurs aigus (diaphragme hémi­sphé­rique, lentille acous­tique, pavillon…) pour lutter contre leur hyper­di­rec­ti­vité natu­relle. Pour le bas du spectre, l’idée de coupler acous­tique­ment plusieurs sources, pour en simu­ler une seule de dimen­sion beau­coup plus grande, existe déjà depuis long­temps. On voit aussi des instal­la­tions dites « cardioïdes » dans les basses, où plusieurs enceintes subs sont placées dans des posi­tions bien spéci­fiques. Le prin­cipe est d’an­nu­ler la disper­sion de l’onde à l’ar­rière et sur les côtés grâce aux subs addi­tion­nels, par un réglage précis de la posi­tion, de la pola­rité, de la phase et du niveau. Ceci permet d’at­té­nuer les réflexions para­sites dans une salle, et d’évi­ter de polluer les micros sur scène, mais ça demande plus de maté­riel et le temps d’ins­tal­la­tion est plus long.