Précis d'électro-acoustique

Dominique Fellot

Description

Destiné à l'enseignement supérieur, ce précis expose en termes clairs et concis les connaissances essentielles en électro- acoustique. Il traite successivement : les bases essentielles de l'acoustique (propagation, niveaux d'énergie) ; les haut-parleurs (rayonnements, fonctions de transfert, enceintes acoustiques, pavillons) ; les caractéristiques du son ; les principes des microphones (moyens d'obtention d'une tension électrique) ; les différents types de microphones (dynamiques, statiques) et leurs directivités ; les techniques de prise de son actuelles. Quelques enceintes acoustiques remarquables sont décrites à la fin de l'ouvrage.

Ce précis est dérivé d'un cours donné à l'Institut Supérieur d'Electronique de Paris. Volontairement court par rapport à l'étendue du domaine abordé, il expose en termes concis et clairs l'essentiel des connaissances en la matière. Les requis en mathématiques et en physique sont ceux des écoles d'ingénieurs et d'université (premier cycle). Des exercices sont proposés, avec leurs corrigés.

Sujets

• Sciences expérimentales
• Physique
• Sciences et techniques
• Physics
• Science

Informations

• Publié par: EDP Sciences
• Date de parution: 01 mars 2007
• Nombre de lectures: 1
• EAN13: 9782759801862
• Langue: Français
• Poids de l'ouvrage: 3 Mo

Extrait

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Précis d’électroacoustique Prise de son et reproduction

Dominique Fellot

Précis d’électroacoustique Prise de son et reproduction

17, avenue du Hoggar Parc d’activités de Courtabœuf, BP 112 91944 Les Ulis Cedex A, France

Conception graphique de la couverture: Juliette Baily Photographies de couverture: tête microphonique TrinnovMontoya ; c Sébastien c enceinte Elipson 4240. Elipson

Figures 3.1, 3.2, 3.3, 3.4, 3.5, 6.2, 6.3, 6.4, 6.6, 6.7, 6.8, 6.9, 6.10 extraites de l’ouvrageThéorie et pratique de la prise de son stéréophoniquede Christian Hugonnet et Pierre Walder ; avec l’aimable autorisation des éditions Eyrolles. c Groupe Eyrolles 1998

Composition : epress Imprimé en France

 c 2007, EDP Sciences, 17, avenue du Hoggar, BP 112, Parc d’activités de Courtabœuf, 91944 Les Ulis Cedex A Tous droits de traduction, d’adaptation et de reproduction par tous procédés réservés pour tous pays. Toute reproduction ou représentation intégrale ou partielle, par quelque procédé que ce soit, des pages publiées dans le présent ouvrage, faite sans l’autorisation de l’éditeur est illicite et constitue une contrefaçon. Seules sont autorisées, d’une part, les reproductions strictement réservées à l’usage privé du copiste et non destinées à une utili- sation collective, et d’autre part, les courtes citations justifiées par le caractère scientifique ou d’information de l’œuvre dans laquelle elles sont incorporées (art. L. 122-4, L. 122-5 et L. 335-2 du Code de la propriété intellectuelle). Des photocopies payantes peuvent être réalisées avec l’accord de l’éditeur. S’adresser au : Centre français d’exploitation du droit de copie, 3, rue Hautefeuille, 75006 Paris. Tél. : [phone].

ISBNEDP Sciences 978-2-86883-960-2

Table

des

Remerciements

Préface

Avantpropos

1

2

matières

Notions d’acoustique 1.1 Propagation des ondes sonores . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1.1.1 Rappels de thermodynamique . . . . . . . . . . . . . . 1.1.2 Propagation d’ondes planes dans un tuyau de section constanteS. . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1.1.3 Propagation d’ondes dans l’espace . . . . . . . . . . . . 1.1.4 Vitesse du son. Influence dePet deT. . . . . . . . . . 1.1.5 Considérations énergétiques. Intensité acoustique ou niveau sonore . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1.1.6 Impédances acoustiques complexes . . . . . . . . . . . . 1.1.7 Application aux ondes planes et sphériques . . . . . . . 1.1.8 Sources théoriques . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1.1.9 Propagation d’ondes planes dans les pavillons . . . . . 1.2 Analyse par schémas équivalents . . . . . . . . . . . . . . . . . 1.2.1 Analogies mécanoélectroacoustiques . . . . . . . . . . 1.2.2 Énergies mises en œuvre . . . . . . . . . . . . . . . . . .

Hautparleurs 2.1 Hautparleur électrodynamique à cône . . . . . . . . . . . . . . x 2.1.1 Fonction de transfert en courant . . . . . . . . . . . . I x 2.1.2 Fonction de transfert en tension . . . . . . . . . . . . U 2.1.3 Impédance du hautparleur . . . . . . . . . . . . . . . . 2.1.4 Rendement du hautparleur . . . . . . . . . . . . . . . . 2.1.5 Formule du rendement selon Thiele et Small . . . . . . . 2.1.6 Schéma équivalent acoustique . . . . . . . . . . . . . . . 2.2 Enceinte close . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2.3 Enceinte à évent . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

vii

ix

xi

1 1 1

2 7 12

12 13 15 16 23 29 29 31

33 33 34 35 37 38 40 40 41 43

iv

3

4

2.4

2.5 2.6

2.7

Précis d’électroacoustique

2.3.1 Analyse du schéma équivalent . . . . . . . . . . . 2.3.2 Rendement du bassreflex à évent . . . . . . . . . 2.3.3 Impédance d’entrée du système . . . . . . . . . . Hautparleurs à pavillon . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2.4.1 Schéma équivalent acoustique . . . . . . . . . . . 2.4.2 Schéma simplifié . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2.4.3 Courbe de réponse théorique et rendement . . . 2.4.4 Autres limitations . . . . . . . . . . . . . . . . . Hautparleur à coïncidence ou coaxial . . . . . . . . . . Filtres répartiteurs . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2.6.1 Élaboration des schémas électriques . . . . . . . 2.6.2 Filtres de Butterworth . . . . . . . . . . . . . . . 2.6.3 Ensemble à trois hautparleurs . . . . . . . . . . 2.6.4 Exemples numériques . . . . . . . . . . . . . . . Exemple de caractéristiques . . . . . . . . . . . . . . . .

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Caractéristiques du son 3.1 Étendue spectrale des sons . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3.2 Niveau sonore . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3.3 Effet de masque . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3.4 Réverbération, champ direct et champ réverbéré . . . . . . . . 3.5 Aspect perceptif . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . S d 3.6 Rapport champ direct/champ réverbéré . . . . . . . . . . . S r 3.7 Flutter écho . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3.8 Réverbération . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3.9 Temps de réverbération optimal . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3.10 Distance critique . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

Microphones 4.1 Le microphone dans le champ sonore . . . . . . . . . . . . . . . 4.2 Mode d’action . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4.3 Mouvement du diaphragme . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4.4 Conversion en vitesse et en élongation . . . . . . . . . . . . . . 4.5 Force développée sur une face de diaphragme . . . . . . . . . . 4.6 Mode d’action en pression . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4.6.1 Conversion en vitesse . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4.6.2 Conversion en élongation . . . . . . . . . . . . . . . . . 4.7 Mode d’action en gradient de pression . . . . . . . . . . . . . . 4.7.1 Comportement en ondes planes progressives . . . . . . . 4.7.2 Comportement en ondes sphériques . . . . . . . . . . . . 4.7.3 Comportement aux fréquences élevées . . . . . . . . . . 4.7.4 Conditions de réalisation d’un microphone à gradient de pression . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4.8 Mode d’action mixte . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4.9 Microphone combiné . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

45 48 48 50 51 52 53 54 54 57 57 59 64 65 66

69 69 69 69 70 72 72 73 73 73 74

75 75 75 76 76 76 76 77 79 79 80 80 81

81 81 83

Table des matières

5

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7

Exemples de microphones 5.1 Microphone dynamique omnidirectionnel . . . . . . . . . . . . 5.2 Microphone dynamique cardioïde . . . . . . . . . . . . . . . . 5.3 Microphone dynamique à deux voies . . . . . . . . . . . . . . . 5.4 Microphone dynamique à ruban . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5.5 Microphones électrostatiques . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5.5.1 Principe . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5.5.2 Préamplificateurs . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5.5.3 Alimentation fantôme . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5.5.4 Bruits dans les microphones électrostatiques . . . . . . . 5.6 Microphones à électret . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5.7 Caractéristiques de directivité . . . . . . . . . . . . . . . . . .

v

85 85 86 87 87 89 89 90 91 93 97 97

Prise de son stéréophonique 99 6.1 Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 99 6.2 Localisation d’une source . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 100 6.2.1 Localisation par différence d’intensité . . . . . . . . . . 100 6.2.2 Localisation par déphasage ou différence de temps . . . 100 6.2.3 Localisation par les deux effets conjugués . . . . . . . . 101 6.3 Prise de son stéréophonique d’intensité . . . . . . . . . . . . . . 102 6.3.1 Système stéréosonic . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 104 6.3.2 Système MS (MiddleSide) . . . . . . . . . . . . . . . . 105 6.4 Prise de son stéréophonique de temps . . . . . . . . . . . . . . 106 6.4.1 Système AB avec deux capsules omnidirectionnelles . . 107 6.5 Prise de son stéréophonique de temps et d’intensité . . . . . . 107 6.5.1 Système en couple, utilisant deux microphones faiblement espacés . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 107 6.5.2 Système AB avec grand espacement (de quelques décimètres à plusieurs mètres) . . . . . . . 109 6.5.3 Système avec obstacle entre les deux microphones . . . 110 6.5.4 Tête artificielle (avec les micros dans les oreilles) . . . . 110 6.6 Prise de son en multicanal dite 5.1 (5 canaux discrets + 1 d’extrêmegrave) . . . . . . . . . . . 111

Quelques enceintes acoustiques célèbres

Bibliographie

Exercices et corrigés

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123

125