Brevet FR2595856A1 — publié le 19870918

L'invention concerne un dispositif de réglage de l'acoustique d'une pièce, y compris le temps de réverbération, du type comprenant plusieurs éléments d'absorption/réflexion du son qui peuvent par exemple être montés dans les coins de la pièce. La demande de brevet suédois n 81.03.345 d*rit l'utilisation d'éléments d'absorption dia uaXpFlaans servant à régler l'acoustique d'une pièce y compris le temps de réverbération. La réponse en fréquence n'est toutefois pas totalement satisfaisante étant donné qu'elle n'est pas suffisamment uniforme, voir Fig. 5b. O10 Conformément à l'invention, chaque élément d'absorption du son est conformé d'une manière telle qu'il soit de préférence disposé dans des positions se trouvant en voisinage d'un coin o la vitesse des particules d'air est particulièrement élevée, utilisant ainsi cette particularité d'une vitesse particulièrement élevée des particules d'air dans des zones déter15 minées. On obtient de cette manière une réponse en fréquence qui est uniforme et on améliore par conséquent les possibilités de réglage du temps de réverbération. En outre, les éléments conformes à l'invention sont flexibles, ce qui a rendu possible des solutions architecturales. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront de la description qui va suivre, à titre d'exemples non limitatifs et en regard des dessins annexés sur lesquels: la Fig. 1 représente un élément d'absorption diagonal connu devant être placé dans un coin, la Fig. 2 illustre le rapport E: ,-/Ep.t d'un champ sonore diffus existant dans un coin, la Fig. 3 représente des courbes d'isoabsorption (E.i-/Ep.t constant) avec des éléments d'absorption diagonaux qui y sont placés et avec différents rapports de la taille à la longueur d'onde, la Fig. 4 représente l'absorption en fonction de la fréquence, la Fig. 5 représente l'absorption en fonction de la fréquence pour différents modes de réalisation de l'élément d'absorption, la Fig. 6 représente la résistance à l'écoulement en fonction de la resse voluniqle A des fréquences dépassant environ 100-300 Hz, l'absorption du 35 son a lieu dans l'élément d'absorption diagonal de la Fig. 1 au cours du déplacement des particules d'air dans un matériau immobile poreux. L'élément d'absorption est disposé dans un coin o les vitesses des particules d'air, voir Fig. 2, sont élevées. La fréquence fl pour laquelle l'absorption est maximale peut se déterminer sur la base d'analyses théoriques du champ sonore dans un coin, comme étant fl = = Hz d 1 sin20 dans laquelle d est l'épaisseur de l'élément absorbant en mètres, tandis que 1 et e sont indiqués sur la Fig. 1. A de plus faibles fréquences (50-200 Hz) et avec des éléments d'absorption diagonaux pour lesquels 1 est inférieur à 2 m, l'absorption du 10 son résulte pratiquement du fait que le matériau en feuille deient oscillant à la fréquence de résonance et du fait que l'énergie est absorbée par perte dans le matériau et perte le long des bords par lesquels ce matériau est fixé. Lorsqu'on provoque ces oscillations de résonance, les zones du champ sonore présentant des variations élevées de pression sont d'une 15 certaine importance. En ce qui concerne un matériau d'absorption plan et diagonal à faible résistance à la flexion par comparaison avec la résistance de l'air confiné, la fréquence de résonance est: f.> = 120 Hz 2D Ulm 1 sin en ce qui concerne la taille et la masse par unité de surface. On vise l'absorption du son la plus élevée possible dans l'intervalle de fréquences 100-4000 Hz et l'absorption s'effectue de préférence de la manière la plus uniforme possible dans cet intervalle de fréquences. Des essais avec des éléments d'absorption dialxa]x plans ont donné des résultats prometteurs lorsque 1 = 0,90 m et 8 = 30', et on peut s'attendre à des résultats encore meilleurs en ce qui concerne des modes de réalisation particuliers qui ne sont pas plans, voir Fig. 5d. Par contre, il 35 faut s'attendre à des processus de fréquences non uniformes pour des modes de réalisation particulièrement peu avantageux. Des problèmes surviennent aux faibles fréquences si les dimensions sont trop petites. En outre, la surface d'absorption que l'on peut obtenir dépend de la diension ce la surface d 'élément d'absorption. Etant donné que la fréquence de résonance f, devrait être d'environ 100 Hz et que 1 est supposé être dans la gamme de 0,90 - 1,80 m, il apparait les conditions requises suivantes pour la masse par unité de surface: m = 1 - 2 kg/m2 étant donné que la masse par unité de surface doit être la plus élevée pour de faibles valeurs de 1. Des essais ont montré que la résistance à l'écoulement devait être légèrement supérieure à celle orroerantà des panneaux de plafond suspendus d'une manière traditionnelle, probablement d'environ r = 10 2000 - 2500 Ns/m3. Ces valeurs dépendent de l'épaisseur du panneau h, ainsi que de paramètres réels du matériau conformément aux formules: m = p h dans laquelle p est la masse volumiqtje et r = (3 h dans laquelle a est la résistance spécifique à l'écoulement. On obtient ainsi , 1,250 sp ce qui peut s'enregistrer sur un diagramme - p sous forme d'une droite, voir Fig. 6. Cette dernière peut indiquer que le diamètre optimal des fibres est légèrement inférieur au diamètre de fibre de la laine de verre habituelle. 20 En variante, on peut utiliser un revêtement a-Jrettat de manière appropriée la résistance à l'écoulement. Afin d'éviter que les signaux haute fréquence soient réfléchis à partir d'une surface trop fortement comprimée, la résistance spécifique à 1 'écoulement ne doit pas être trop élevée. Les paramètres du matériau dbivent être choisis dans les intervalles suivants: h p mm 100 kg/m3 125. 103 Ns/m4 mm 50 kg/m-' 63.10 Ns/m4 Les Fig. 5a - e représentent les caractéristiques de différents modes de réa30 lisation de l'élément d'absorption. La Fig. 5a représente un élément d'absorption ovale fournissant une réponse en fréquence très peu uniforme étant donné que cette réponse en fréquence offre un dtécdarentcxurd/X = 0,7, ce qui correspond à une disposition du matériau d'absorption dans des positions présentant les oscillations les plus faibles. L'élément d'absorption diagonal de la Fig. 5b fournit également une réponse très médiocre étant donné que, dans tous les cas, seule une partie de l'élément d'absorption est située à l'endroit prsetant les oscillations les plus élevées. On obtient un perfectionnement mner en disposant l'élément d'absorption diagonal de manière dissymétrique, sous un angle différent de 45', fig. 5c. La Fig. 3 repinte l'effet d'un tel élément d'absorption sur le champ sonore pour différentes fréquences. Il apparait que la réponse doit nécessairement offrir un d'cdhsmEnt (représenté à environ 500 Hz). La Fig. 5d illustre un mode idéal de réalisation de l'élément d'absorption, cet élément étant disposé dans des zones comprenant un champ sonore particulièrement fort. La Fig. 5e illustre 5 l'élément d'absorption d'une variante de réalisation asymétrique, c'est-à-dire d'un mode de réalisation en forme de L asymétrique. La Fig. 6 représente les résistances à l'écoulement en fonction de la masse volutniue pcourdivers types matériau. D'une manière facultative, on peut modifier les éléments d'absor10 ption du son en fonction d'une ou plusieurs valeurs de paramètre de la pièce, éventuellement d'une manière telle qu'ils compensent une modification possible des valeurs de paramètre en question. On peut par exemple utiliser les éléments d'absorption du son dans une salle de concert et les régler en fonction des conditions particulières 15 requises par un orchestre en ce qui concerne le temps de réverbération, etc..., éventuellement au cours d'un concert. Les éléments d'absorption sont placés soit dans un ou plusieurs coins de la pièce, soit le long du pourtour du plafond, éventuellement en combinaison avec un sous-plafond perforé et perméable au son et affleurant 20 l'élément d'absorption, ce qui offre un bon effet architectural. REVENDICATIONS 1. Dispositif de réglage de l'acoustique d'une pièce, y compris le temps de réverbération, du type comprenant plusieurs éléments d'absorp tion/réflexion du son qui peuvent par exemple être montés dans les coins de la pièce, caractérisé en ce que chaque élément d'absorption du son disposé au 5 voisinage d'un coin ou le long du pourtour du plafond est conformé d'une manière telle qu'il soit de préférence situé en des emplacements o le champ sonore est particulièrement fort. 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que chaque élément d'absorption du son est ondulé ou en forme de L, d'une manière 10 asymétrique. 3. Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que la distance séparant la crête et le creux d'une ondulation correspond sensiblement à un quart de la longueur de l'andulatinn. 4. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, 15 caractérisé en ce que chaque élément d'absorption du son est disposé de manière asymétrique. 5. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que chaque élément comporte un revêtement accroissant la résistance à l'écoulement. 6. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que les éléments d'absorption du son peuvent être modifiés en fonction d'une ou plusieurs valeurs de paramètre de la pièce. 7. Dispositif selon la revendication 6, caractérisé en ce que les éléments d'absorption/réflexion du son peuvent être modifiés d'une manière 30 telle qu'ils compensent une modification possible des valeurs de paramètre en question. 8. Dispositif selon la revendication 7, caractérisé en ce que les modifications sont commandées par un microprocesseur capable de comparer l'acoustique à une acoustique voulue. 9. Dispositif selon la revendication 6, caractérisé en ce que les éléments d'absorption du son sont réglés et/ou déformés en fonction des conditions particulières requises par un orchestre en ce qui concerne le temps de réverbération, etc.., éventuellement en liaison avec un concert. 10. Dispositif selon la revendication 9, caractérisé en ce que 40 l'élément réglant l'acoustique est relié à l'un des instruments de musique.