Et si on essayait de caractériser nos pièces d'écoute ?

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Février 2020: Nouvelle version plus complète ici: http://forum-hifi.fr/thread-14665.html
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Préambule :

Il y a un élément dans la mise au point d’un système qu’on a tendance à négliger ou à considérer comme une donnée immuable, et qui est pourtant primordial, car son influence est bien supérieure à tous les changements de matériel ou tweaks divers et variés. 

Cet élément c’est la pièce dans laquelle on va installer son système.

Il y a près de 3 ans, quand j’ai décidé de déplacer mon système du salon familial vers une petite pièce en sous-sol, je n’imaginais pas les efforts qu’il allait falloir faire pour comprendre ce qui faisait que ce système qui me semblait marcher très correctement au salon, devenait tout d’un coup très quelconque, et pour être tout à fait honnête, pas terrible du tout, alors que la seule variable était le changement de pièce.

Ceux qui voudraient connaître toutes les étapes du chemin parcouru, peuvent aller lire le fil de mon système (http://forum-hifi.fr/thread-542.html).

On peut aussi se dire que la pièce étant ce qu’elle est, ça ne sert à rien de s’en préoccuper et qu’il suffit donc de se concentrer sur le changement de câbles, de matériel, ou la mise en place de tel ou tel tweak récupéré sur un forum, ou chez un ami audiophile, pour améliorer son système.

Pourtant, pour l’avoir expérimenté longuement à mes dépends, je peux affirmer que le premier paramètre déterminant pour un système quelconque est, de loin, la pièce et son comportement acoustique. 

Les déformations du son engendrées par la pièce, sont, en fait, extrêmement importantes. Personne ne voudrait écouter sa musique avec une forte correction numérique aléatoire du signal musical, n’est-ce pas ? Pourtant si on n’y prend pas garde, c’est exactement ce que fait la pièce à la musique produite par notre système Hifi !

Et je n’irai pas jusqu’à dire que le reste est secondaire car ce n’est évidemment pas le cas, mais pour un matériel donné (source+ampli+enceintes), on obtiendra des améliorations très significatives avec un peu d’attention sur la pièce, alors que les autres améliorations liées aux câbles, alimentations linéaires, traitement du réseau, logiciels de lecture ou que sais-je encore, n’auront le plus souvent qu’une influence minime, voire impossible à percevoir, si les principaux paramètres de la pièce ne sont pas corrects.

Je ne dis pas non plus que ces autres améliorations sont inutiles bien entendu, mais qu’elles peuvent être vaines, ou même contre-productives, si on ne commence pas par regarder où sont les principaux problèmes.

Après chacun fait comme il l’entend (au propre comme au figuré), mais je suis prêt à parier que ceux qui se donneront la peine de faire le minimum requis, en retireront un bénéfice substantiel et qui ne demandera pas, comme c’est parfois le cas avec certains tweaks, d’avoir des oreilles bioniques ou de chauve-souris pour en percevoir les effets.

Bref, après avoir trituré le sujet un peu dans tous les sens, je me suis rendu compte qu’il y avait aussi matière à essayer de caractériser « objectivement » les performances d’une pièce donnée, et en déduire, en quelque sorte, sa capacité à permettre à un système hifi d’y exprimer tout son potentiel.

L’objet de ce nouveau fil est donc de partager ces quelques idées de caractérisation, et de donner quelques informations sur les solutions que j’ai mises en oeuvre pour améliorer les performances de ma pièce, qui peuvent surement aussi s’appliquer ailleurs.

En résumé, on peut voir la pièce comme une sorte de filtre déformant par lequel passe nécessairement la musique, et il peut être intéressant et utile de voir comment fonctionne ce filtre afin d’essayer de le rendre le plus neutre possible.

Itinéraire habituel de l’audiophile qui installe son système :

En règle générale, quand on s’intéresse au sujet de la pièce, c’est, le plus souvent, parce qu’on se demande comment placer au mieux ses enceintes, et on va trouver facilement sur internet, dans la littérature technique et sur les forums, toutes les recettes de cuisine proposées par tous les experts de la hifi (fabricants d’enceintes, revendeurs, consultants acoustiques, forums, etc…).

On se retrouve alors avec des recommandations que, personnellement, je trouve très frustrantes, pour au moins 2 raisons.

1. On peut rarement les mettre en œuvre !
   
2. Personne n’explique le pourquoi de ces recommandations !
   

En effet, il faut commencer par éloigner les enceintes de tous les murs, si possible de 1m minimum, parfois plus ou même beaucoup plus, si on veut une réponse en fréquence correcte. Il faut aussi avoir de l’espace derrière soi, car si on est collé au mur arrière on détruit la qualité de l’image.

Il est également recommandé d’avoir un plafond très haut (pour éloigner les enceintes de la paroi plafond), et comme il est difficile d’avoir un plancher très bas… il faut aussi une moquette bien épaisse au sol.

Et pour finir, il faut généralement un triangle équilatéral entre enceintes et point d’écoute.

Donc en résumé, il faudrait installer le système et le point d’écoute en plein milieu d’une très grande pièce, ce qui, sauf très grande pièce dédiée, est souvent incompatible avec l’utilisation normale de ladite pièce…

D’autres recettes, intégrant le fait que tout le monde n’a pas une pièce immense et dédiée, conseillent l’écoute de proximité (near-field en anglais) : soit toujours avec un triangle équilatéral, et toujours le plus loin possible des murs, mais comme la pièce est de taille « normale », l’idée consiste à créer un triangle équilatéral de dimensions réduites (disons 1.8m de coté, voire moins). Ca marche souvent mieux, mais ça ne résout pas tous les problèmes d’acoustique, et surtout, il faut aimer avoir la tête au milieu des enceintes (en tous cas, c’est l’impression que ça me donnait quand j’ai essayé)…

Mais finalement, une fois qu’on a fait le tour de ces recettes, on est souvent aussi perdu qu’avant car personne n’explique le pourquoi de ces recommandations… 

• Quel est le vrai objectif à atteindre ? 
  
• Si on doit faire des compromis, lesquels sont préférables ? 
  
• Quels paramètres sont essentiels et lesquels sont moins importants ? 
  
• OK, on peut se fier à ce qu’on entend, mais comment sait-on qu’on est à l’optimum possible ? 
  
• Y-a-t-il des astuces pour gagner du temps et de l’énergie ?
  
• …
  

Donc, on finit toujours par faire des compromis au petit bonheur la chance, avec l’espace dont on dispose (et souvent aussi en intégrant le WAF), et, sauf alignement exceptionnel de planètes, le résultat obtenu est rarement spectaculaire.

Pourtant, un bon placement des enceintes et du point d’écoute dans une pièce adaptée, est la clé pour obtenir :

• une image 3D (largeur, hauteur, profondeur) précise et définie.
  
• la disparition virtuelle des enceintes (le son pouvant sembler provenir de n’importe où, alors qu’on pourrait jurer que les enceintes sont muettes).
  
• un équilibre tonal correct, qui est essentiel pour le respect des timbres
  

Quels sont les vrais problèmes engendrés par la pièce ?

Je me suis demandé tout au long de mon parcours du « combattant de la pièce audiophile », ce qui faisait qu’une pièce allait permettre au système de donner tout son potentiel et ce qui l’en empêchait.

Et en fait, en creusant le sujet, on se rend vite compte que quelle que soit la pièce (et je dois en avoir mesuré une bonne trentaine un peu partout), on est toujours confronté aux mêmes problèmes. Et ils ne sont pas nombreux d’ailleurs car il n’y en a que trois vraiment importants, et on peut considérer qu’ils sont quasiment indépendants les uns des autres !

1. Le temps de réverbération, et en particulier, sa stabilité sur l’ensemble du spectre audible.
   
2. Les réflexions du son sur les parois (murs, sol, plafond), et surtout les premières qu’on appelle réflexions primaires.
   
3. Les ondes stationnaires dans le grave.
   

Pour ceux qui voudraient plus de détails sur le temps de réverbération et les réflexions primaires, je vous renvoie au post suivant qui développe un peu plus le sujet. (http://forum-hifi.fr/thread-2702.html).

Et le site de JP.Lafont est également très instructif, notamment sur les ondes stationnaires.

(http://www.lafontaudio.com/criteres.htm)

Schématiquement chacun de ces paramètres influence le rendu de la musique d’une façon différente:

• Le temps de réverbération va surtout impacter les timbres sur l’ensemble du spectre audible, mais aussi la définition et la « clarté », et il est souvent un des principaux responsables d’aigus à tendance agressive.
  
• Les réflexions primaires vont surtout impacter l’image (en fait c’est le facteur principal de dégradation de l’image).
  
• Les ondes stationnaires (qui affectent le grave, schématiquement en dessous de 250Hz) vont perturber les timbres dans le bas du spectre en rendant le grave brouillon, caoutchouteux et souvent monocorde. Cela induit aussi fréquemment une perte de définition dans le bas médium, qui se trouve masqué par l’excès de grave sur certaines fréquences.
  

Et en y réfléchissant, quand on analyse les recettes de placement des enceintes dont je parlais un peu plus haut, on s’aperçoit qu’elles ont surtout pour objectif de réduire l’impact des réflexions primaires et de minimiser les ondes stationnaires au point d’écoute. 

En effet, les réflexions primaires seront d’autant moins gênantes que les parois seront loin des enceintes et du point d’écoute. L’intensité du son s’atténuant avec la distance, si les murs sont plus loin, les réflexions primaires arriveront plus tardivement au point d’écoute, et seront d’autant plus atténuées (vs le son direct) que leur trajet aura été plus long que celui du son direct.

De la même façon, les ondes stationnaires dépendent uniquement de la géométrie de la pièce, et plus celle-ci est grande et asymétrique, plus les fréquences produisant les ondes stationnaires seront localisées dans des zones potentiellement moins gênantes pour l’oreille.

Donc si on veut vraiment améliorer son système, il faut aller plus loin que la recommandation simpliste (et comme dit précédemment, souvent impossible à mettre en œuvre) d’écarter les enceintes des murs !

On notera aussi, au passage, que ces recettes de placement des enceintes n’ont hélas aucun impact sur le temps de réverbération qui lui ne dépend que des caractéristiques intrinsèques de la pièce !

Comment « visualiser » et quantifier les problèmes ?

Je me suis donc intéressé à ces 3 problèmes et tout d’abord à leur visualisation et quantification. 

(Ça doit être une déformation liée à ma formation d’ingénieur, mais j’ai constaté, comme bien d’autres avant moi, que lorsqu’on veut améliorer la qualité de quelque chose (quoi que ce soit), la première chose efficace à faire, c’est de mettre en place une mesure du niveau de qualité en question. Et le simple fait de mesurer suffit généralement à générer des pistes d’amélioration rapide).

Au préalable, il faut quand même que je précise que mon approche est très simplificatrice. Je fais volontairement des raccourcis sur certains sujets, car la modélisation théorique de l’acoustique ne me paraît pas essentielle. 

Je privilégie une approche pragmatique et concrète dans le cadre d’un système Hifi, avec l’objectif de se concentrer sur les actions d’amélioration qu’on pourra mener, plutôt que sur la validité générale d’un point de vue mathématique et/ou physique du sujet (en résumé, ce n’est pas une thèse, c’est juste une recette de cuisine ).

On peut aussi certes disserter à l’infini sur le fait qu’il peut suffire d’utiliser ses oreilles pour arriver au même résultat. Personnellement, mes oreilles fonctionnent correctement mais ma mémoire auditive n’est pas infaillible, et si je me rends compte facilement qu’il y a quelque chose qui cloche, je ne sais pas toujours identifier de façon précise quelle en est la cause, et même, très souvent, je ne sais même pas exprimer clairement ce qu’est ce quelque chose qui cloche !

Un autre point important à mentionner, c’est qu’on ne peut pas vraiment mesurer une pièce dans l’absolu. On mesure toujours un couple enceintes/pièce, et on verra que le choix des enceintes n’est pas anodin, ou tout du moins, il induit ses propres contraintes sur la sévérité des 3 problèmes qu’on va avoir à gérer.

Donc, parmi les caractéristiques de la pièce qu’on va essayer de quantifier, on va en avoir certaines qui sont vraiment intrinsèques à la pièce (comme le temps de réverbération par exemple) et d’autres dont la criticité va aussi dépendre des caractéristiques des enceintes (l’angle de dispersion horizontale et verticale influe sur les réflexions primaires par exemple, ou l’extension dans le grave influe sur l’importance des ondes stationnaires).

Cela étant, dans une approche pragmatique du sujet, on peut quand même considérer que ces caractéristiques sont surtout liées à la pièce (du fait de sa géométrie et de la nature des surfaces) et que le choix des enceintes fait simplement partie des solutions potentielles pour gérer les problèmes engendrés par la pièce en question.

Enfin, et comme je l’ai dit précédemment, il y a beaucoup d’autres paramètres importants que la pièce, qui influent sur le rendu sonore. Je ne parle ici que de ce qui concerne la pièce car c’est l’objet du post, et parce que je pense comme je l’ai dit précédemment que c’est un facteur clé de réussite lors de l’installation d’un système. 

Et aussi parce que je pense que ces autres paramètres sont indépendants de ceux de la pièce. Chacun (électroniques, sources, réseaux, câbles, …) influe sur le rendu final mais je crois qu’aucun n’est capable de compenser les déficiences d’une pièce (à part bien entendu la correction numérique dont c’est l’objet principal), et donc, à mon avis, on peut/doit les traiter indépendamment.

Le « kit » d’évaluation de la pièce (plus exactement du couple pièce/enceintes) :

Pour évaluer/quantifier les 3 problèmes cités plus haut, on n’a finalement besoin que de 4 indicateurs principaux. 

Ces 4 indicateurs sont :

• Le RT60, et plus précisément de celui que REW nomme Topt.
  
• Le Spectrogram.
  
• L’Energy Time Curve (ETC)
  
• Le Decay.
  

On pourrait y adjoindre également la très classique réponse amplitude/fréquence, mais le Decay donne aussi cette information, à mon avis de façon plus utile, pour la caractérisation de l’influence de la pièce. La réponse amplitude/fréquence sera par contre essentielle lorsqu’on voudra mettre en œuvre une correction numérique.

La bonne nouvelle c’est que REW fournit tous ces indicateurs en standard, mais la mauvaise nouvelle c’est que REW ne les affiche pas de façon lisible et pratique par défaut !

Donc, la première difficulté avec REW est de faire afficher correctement ces graphes car les paramètres par défaut ne sont hélas pas vraiment parlants ! 

Mais, fort heureusement, REW conserve les derniers réglages effectués, et donc il suffira de mettre les bonnes échelles une fois pour toutes et ensuite tous les graphes s’afficheront toujours correctement.

Je suggère donc de régler chacun des graphes avec les paramètres tel qu’indiqués sur les exemples ci-dessous (bien s’assurer que toutes les cases sont cochées comme sur les graphes ci-dessous, que les échelles x et y sont bien les mêmes, et que les valeurs des réglages sont bien les mêmes – attention, je n’utilise pas toujours les réglages par défaut de REW).

Même si ça n’est pas strictement nécessaire, au cas où, voici les liens vers des infos concernant l’utilisation de REW :

Le Tuto sur l’utilisation de REW est là : http://forum-hifi.fr/thread-1157.html

Et celui sur l’interprétation des mesures : http://forum-hifi.fr/thread-1693.html

 

Réglages RT60 :

Réglages Spectrogram :

Attention : ne pas oublier de cliquer sur Generate (en bas à gauche) pour faire afficher le graphe.

Réglages ETC :

L’onglet ETC se trouve sur la fenêtre Overlays.

(Attention à ne pas oublier de sélectionner dBFS dans la case en haut à gauche, si on veut obtenir cet affichage).

Réglages Decay :

Attention 1: ne pas oublier de cliquer sur Generate (en bas à gauche) pour faire afficher le graphe.

Attention 2: il faut déselectionner tous les temps sauf 160ms et 200ms dans la légende sous le graphique, sinon c’est plus difficile à lire.

Une fois qu’on a obtenu ces indicateurs, qu’on les a affichés correctement avec les bonnes échelles, il reste évidemment à pouvoir les lire/interpréter pour en déduire un diagnostic, et ensuite un plan d’action éventuel !

Pour cela, il faut déjà avoir une idée de quelle serait la cible « idéale » à atteindre sur chacun de ces indicateurs. 

C’est un sujet pour lequel il existe pas mal d’infos sur le net et ainsi que de littérature, mais c’est généralement en vrac et pas toujours cohérent entre les différentes sources… 

Je me suis donc fait mes propres grilles d’évaluation à partir de tout ce que j’ai pu lire, et surtout de mes propres expérimentations. 

La corrélation mesure/écoutes, est d’ailleurs, un exercice que je trouve extrêmement instructif car il permet de se faire une idée assez concrète de ce qui a vraiment de l’influence et de ce qui en a moins. 

Quelle cible « idéale » ?

Pour le RT60, j’ai déjà donné pas mal d’infos dans le post suivant (http://forum-hifi.fr/thread-2702.html).

Mais, en résumé, il y a d ‘abord le RT60 moyen « cible », que l’on trouve sur internet via la formule suivante : Tm (RT60moyencible) = 0.25 x Racine Cubique (V/100), où V est le volume en m3 de la pièce.

Cette formule donne un RT60 moyen cible un peu faible à mon avis, surtout pour les petites pièces. Je préfère utiliser un coefficient de 0.3 ou même 0.33 à la place, mais ce n’est pas fondamental non plus…

En pratique, on peut prendre comme règle générale qu’avec un RT60 moyen en dessous de 0.2s, on risque d’avoir une pièce trop amortie, manquant de vie et avec une scène sonore qui manque d’espace, et qu’au dessus de 0.5s, on augmente le risque de perte de détail, d’agressivité dans les aigus et de fatigue auditive.

Et ensuite, peut-être plus important encore, c’est la stabilité du RT60 sur la totalité du spectre des fréquences, qui est clé, et qui devrait idéalement être dans la fourchette ci dessous (Tm étant le RT60 moyen cible).

Ce qui, dans un cas réel favorable, peut donner quelque chose comme ci-dessous :

Et dans un cas moins favorable, mais bien réel…

Pour le Spectrogram, on va surtout s’intéresser à ce qu’il se passe entre 20Hz et 300Hz (au dessus, on a plus d’informations avec le Decay).

L’objectif « idéal » est, pour une atténuation du son de 40dB, de ne pas dépasser 450ms entre 20Hz et 40Hz, 350ms entre 40Hz et 300Hz (et si on veut regarder l’ensemble, il faudrait avoir le reste au dessus de 300Hz à peu près stable à une valeur aux environs de 200ms).

Dit comme ça, c’est pas hyper simple à visualiser , et donc j’utilise la grille ci-dessous.

En pratique, dans les petites pièces, et sous 200Hz, c’est un challenge TRES difficile, du fait des ondes stationnaires (voir plus bas).

On pourra donc considérer que dans les pièces de moins de 25m2 (et 60m3), obtenir un spectrogram qui tient sous la ligne noire du haut est déjà un bon résultat.

Et on verra que pour améliorer ce paramètre dans une petite pièce, il est difficile d’échapper à un minimum de traitement passif.

Un exemple correct ci-dessous :

Et dans un cas moins favorable :

Pour l’ETC, j’ai aussi déjà donné pas mal d’infos dans le post suivant (http://forum-hifi.fr/thread-2702.html).

Et pour simplifier la lecture, j’utilise la grille suivante, qui donne le niveau maximum en fonction du temps.

Ce qui donne par exemple dans un cas favorable:

Et dans un cas moins favorable :

Pour le Decay, idéalement, on cherche à avoir 20db d’écart entre la courbe (amplitude/fréquence) la plus haute (celle à 0ms) et celle à 160ms (avec un lissage au 1/24 d’octave). 

En pratique, si c’est relativement facile à obtenir au dessus de 200Hz, c’est très difficile en dessous de 100Hz…

De fait, un très bon niveau sous 100hz pourra être aux environs de 15db d’écart avec un lissage de la courbe au 1/6 d’octave pour 160ms. Et un niveau acceptable serait aux environs de 10dB d’écart (toujours avec lissage au 1/6 d’octave) pour 200ms.

Ci-dessous un exemple de pièce plutôt très mauvaise (lissage 1/24) :

On voit qu’on tient à peine les -10db à partir de 400Hz, mais en dessous c’est juste catastrophique du fait des ondes stationnaires dont on voit très bien les différents modes (pics et creux) en particulier sous 200Hz…

 

Et un cas bien meilleur puisqu’on voit qu’il tient -15db sous 100Hz même avec un lissage au 1/24 d’octave.

Ceux qui voudraient utiliser les grilles d’évaluation indiquées ci-dessus, peuvent télécharger les templates au format GIF (permettant de gérer la transparence) que j’ai fabriquées sur le lien suivant :

https://www.dropbox.com/s/jru7g8lrbu70vj...s.zip?dl=0

Celles-ci sont superposables facilement sur les images créées par REW dans n’importe quel logiciel permettant l’import d’images. J’utilise personnellement Powerpoint, car il permet d’ajouter facilement des titres et autres commentaires si nécessaire. L’ajustement des échelles se fait simplement en alignant les repères existant sur les grilles avec le graphe créé par REW.

Et ça donne quoi sur des pièces dans la vraie vie ?

Pour ceux qui seront arrivés jusqu’ici , j’ai fait une petite compilation d’un certain nombre de pièces « normales » que j’ai pu mesurer, pour donner une idée de ce à quoi ça ressemble.

J’en ai déjà 4 à la maison avec un système différent (salon, chambre, salle télé, et sous-sol), j’ai pu en mesurer aussi un certain nombre chez des amis audiophiles, et j’en ai aussi reçu pas mal de la part d’audiophiles sollicitant un avis sur le sujet.

En les regardant au travers des grilles que j’ai données ci-dessus, on peut plus facilement se faire une idée des difficultés qu’on peut rencontrer.

Certes ça ne dit pas tout, loin de là, mais ça indique les endroits où il peut être astucieux et efficace de chercher des améliorations.

Et il existe des solutions à tous ces problèmes, vous verrez la pièce où était mon système (salon), puis la pièce au sous-sol à l’arrivée du système, et enfin la pièce du sous-sol aujourd’hui après les quelques traitements que j’ai mis en œuvre et que je détaillerai dans un post à venir pour ceux qui voudraient s’inspirer de quelques idées d’amélioration.

Enfin, il y a également une grande pièce avec des murs en torchis située à Orléans chez un audiophile bien connu sur ce forum, entre-autres, pour ses réalisations d’enceintes DIY. Son système est une référence incontestable pour tous ceux qui ont eu la chance de pouvoir l’écouter. Ça ne devrait donc pas être une surprise pour quiconque de voir que la pièce dans laquelle est installé ce système, soit remarquable sur l’ensemble des critères !

J’ai compilé tout cela dans un PDF car pas facile de poster tout cela via l’insertion d’images.

On peut le télécharger là :

https://www.dropbox.com/s/fccfbd0u6vaj6l...s.pdf?dl=0

Je posterai surement aussi d’autres pièces pour illustrer différents cas de figure.

Prochain chapître  : 

Comment se débrouiller avec les problèmes identifiés et quelques idées de solutions qui ont marché dans mon sous-sol.

Et c'est ici : http://forum-hifi.fr/thread-8728-post-17...#pid175344