1. Atténuation du son dans l’air

Dans un environnement sans obstacles, le son s’atténue en raison de la dispersion sphérique et de l’absorption par l’air. La perte de niveau de pression acoustique (SPL) avec la distance dans un espace libre se calcule à l’aide de l’équation de la loi de l’inverse du carré:

Où :

SPLd est le niveau de pression acoustique à une distance d.
SPLr est le niveau de pression acoustique à la distance de référence r (typiquement 1 mètre).
d est la distance mesurée.
r est la distance de référence.

2. Réflexion et absorption du son

Lorsqu’un son interagit avec des surfaces dans un espace clos, une partie de l’énergie est réfléchie tandis qu’une autre est absorbée. Le coefficient d’absorption (α) d’un matériau se définit comme:

​​

Où :

Eabsorbed est l’énergie absorbée par la surface.
Eincident est l’énergie totale de l’onde sonore avant d’impacter la surface.

Les matériaux avec un α proche de 1 absorbent presque toute l’énergie (par ex., tapis, panneaux acoustiques), tandis que ceux avec un α faible reflètent la majeure partie du son (par ex., béton, verre).

3. Réverbération dans les espaces clos

La réverbération résulte de multiples réflexions sonores à l’intérieur d’un espace. Le temps de réverbération (T60) est le temps nécessaire pour que le son diminue de 60 dB après l’arrêt de la source et se calcule à l’aide de la formule de Sabine: 

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Où :

V est le volume de la pièce en mètres cubes.
A est la surface totale d’absorption de la pièce en mètres carrés.

Une réverbération excessive affecte l’intelligibilité du son, tandis qu’une réverbération trop faible réduit la perception du naturel.

4. Diffraction et Dispersion du Son

La diffraction se produit lorsqu’une onde sonore rencontre un obstacle et se courbe autour de celui-ci. La diffraction dépend de la longueur d’onde (λ) et de la taille de l’obstacle (D). Si λ est supérieure à D, le son contournera l’objet sans atténuation significative.

La dispersion se produit lorsque le son interagit avec des surfaces irrégulières, se propageant dans plusieurs directions. Elle est utilisée en acoustique pour améliorer la diffusion dans les auditoriums et les studios d’enregistrement.

5. Calcul des délais dans les systèmes audio

Lorsque plusieurs sources sonores sont utilisées dans un système de sonorisation, des délais doivent être appliqués pour synchroniser l’arrivée du son. Le délai (t) se calcule comme suit:

​

Où :

d est la différence de distance entre la source principale et la source secondaire.
v est la vitesse du son dans l’air (environ 343 m/s à 20 °C).

Cet ajustement est crucial pour les tours de retard et les front-fills afin de maintenir la cohérence sonore dans tout le lieu.

Application dans la conception des systèmes audio

Dans les environnements extérieurs, la loi de l’inverse du carré est essentielle pour calculer la couverture appropriée d’un système audio.
À l’intérieur, le choix des matériaux absorbants et la gestion du temps de réverbération sont cruciaux pour éviter les problèmes d’intelligibilité.
Dans les grands espaces, la mise en œuvre correcte des délais et de la dispersion sonore permet d’améliorer l’uniformité de la couverture.

Conclusion

Comprendre la propagation du son dans différents environnements permet de concevoir et d’optimiser avec précision les systèmes audio. Grâce à des calculs appropriés de l’atténuation, de la réverbération et des délais, une expérience d’écoute claire et uniforme peut être garantie.