Comprendre sonorisation Ligne 100v

Avec ce guide nous souhaitons vous donner les premières clés à la compréhension du fonctionnement d’un système de sonorisation professionnelle.

Termes d’un système de sonorisation

1 – Le son :

Elément physique comportant une fréquence audible située entre 20 Hertz et 20 000 Hertz, un niveau sonore exprimé en Décibel et une vitesse de déplacement qui n’est pas instantanée. Grâce au son nous pouvons communiquer.

Schema de diffusion d'un son

2 – Le niveau sonore :

Il représente le degré de perception du son, il est exprimé en Décibel (dB). Un son se caractérise principalement par son niveau : faible, moyen ou fort.

Elévation du niveau sonore en fonction de la puissance électrique :
Le niveau sonore sera augmenté de + 3 dB / Doublement de la puissance appliquée sur le haut-parleur :

Elevation du niveau sonore selon la puissance

Particularité :
« L’effet de masque » :
Un son peut être superposé à un autre ! En effet si un premier son se trouve être couvert par un autre son plus fort que lui, il y aura « Effet de masque ».

Exemple :

  •  Une musique d’ambiance ne sera pas audible si le niveau du bruit ambiant est plus élevé.
  • Une discussion ne sera pas possible sur un quai de gare SNCF lors du passage d’un train rapide sur ce même quai.

3 – La fréquence sonore :

Le son se caractérise par sa fréquence audio qui lui permet d’être identifié. Les sons perceptibles par l’oreille humaine varient de 20 Hertz à 18 000 Hertz, dans le meilleur des cas, à l’age de 15 ans.
Avec l’age, nous perdons de précision dans la perception des sons aigus et notre limite peut atteindre 12 000 Hertz voir beaucoup moins si nous ne prêtons pas attention à nos tympans.

Bande Passante d’un haut-Parleur :
Elle définie la gamme de fréquences que peut reproduire un haut-parleur. Celle-ci sera exprimée en Hertz et sera visualisée sur un graphique mettant en évidence la courbe de réponse du haut-parleur en fonction des gammes de fréquence appliquées à niveau constant aux bornes de celui-ci.

Exemple de bande passante d'un Haut-parleur

4 – Vitesse de transmission et affaiblissement :

Le son se caractérise également par sa vitesse de déplacement qui est égale à la vitesse du son c’est-à-dire de 340 m/sec ou 1 224 km/h.
Il est également soumis à un affaiblissement du niveau sonore en fonction de la distance parcourue.

Niveau d’affaiblissement en fonction de la distance :
Le son s’affaibli de – 6 dB / Doublement de la distance.

Affaiblissement du son selon la distance

5 – Retard de propagation du son :

L’air ambiant étant un support où le son a bien du mal à se propager aisément et se trouve donc être fortement ralenti dans sa propagation en fonction de la distance du haut-parleur et de l’auditoire.

Retard de propagation du son selon la distance

Dans certaines installations où ce retard induit très indésirable pourra être corrigé par des dispositifs appelés « Ligne à Retard » ou « Delay ».

Exemples d’applications :

  • Les Quais de Gare SNCF
  • Salle de spectacles (Niveau gradins supérieurs)

Les différents types de sonorisation

1 – La sonorisation pro-sound :

C’est la sonorisation appliquée pour les équipements de salles de spectacles, de théâtres, de concerts et aussi dans les équipements de studios de radio télédiffusion.

Dans ce type de sonorisation, la recherche d’une très grande qualité de restitution du son est son facteur principal avec un niveau sonore très élevé sur des portés souvent très longue.

2 – La sonorisation High Fidelity (Hi-Fi) :

C’est l’application domestique de la sonorisation appelée communément « Chaîne Hi-Fi », où la recherche d’un son de très grande qualité et de pureté sont les principaux axes.
La distance de portée reste très courte, environ de 2 m à 10 m.

3 – La sonorisation de lieux publics (Public Adress) :

L’objectif est de réaliser des sonorisations adaptées dans des lieux souvent peu favorables à la propagation homogène du son.
C’est répondre au mieux à des besoins de diffusion de musique d’ambiance, de recherches de personnes par annonce microphone et surtout depuis récemment d’assurer la bonne conduite de l’évacuation incendie dans les lieux classés ERP conformément à la norme EN 54.

La différents composants du système de sonorisation

Les elements constituant un système de sonorisation

1 – Les Sources :

Elles correspondent aux différents éléments qui définissent les besoins d’applications permettant l’exploitation de la sonorisation.

Les Microphones :

Microphones pupitres d’appel avec ou sans sélection de zones, microphones filaires, microphones sans fil (HF) pour l’animation.
Attention : Leur installation doit être réalisée avec soin en utilisant des câbles spécifiques de type micro avec blindage sous tresse minimum 2 paires 6 ou 9/10ème.

Lecteur / Enregistreur de message numérique :

Ils permettent l’enregistrement d’un ou plusieurs messages sur mémoires statiques ou disque dur afin de gérer l’exploitation.
Ils permettent également d’assurer une évacuation de sécurité incendie conformément à la norme EN 54 sous certaines conditions à respecter.

Sources de musiques :

Ce sont les tuners FM, les lecteurs de cassettes simples ou doubles, lecteurs de CD simples ou à chargeur multi disques et aussi plus récemment les lecteurs numériques Mp3.
Etc…

2 – Les Préamplificateurs :

Ils permettent le regroupement des sources audio à sensibilités différentes pour les faire ressortir sur une sortie unique ayant une sensibilité adaptée de 0 dB.
Ils peuvent être du type monophonique ou stéréophonique.

Ces préamplificateurs peuvent être du type « Matrice audio » afin de permettre une diffusion sélective sur plusieurs zones de façon distincte.

Exemple :

Voici un exemple de matrice audio de type 4 Entrées et 4 Sorties distinctes où nous avons programmé celle-ci de façon à avoir :

  • L’Entrée 1 : Affectée sur les Sorties 1, 2, 3 et 4
  • L’Entrée 2 : Affectée sur les Sorties 1 et 3
  • L’Entrée 3 : Affectée sur la Sortie 2
  • L’Entrée 4 : Affectée sur les Sorties 1 et 4

Preamplification et matrice audio

Particularités des préamplificateurs :

Les Inserts ou les Traitements du signal audio.

Des dispositifs permettent de renforcer et d’affiner la qualité audio des systèmes de sonorisation tels que :

Les Equaliseurs Graphiques ou Paramétriques :

Il ont un rôle de correction de la bande audio dans le lieu où elle est diffusée. Ils permettent de réduire ou de supprimer certaines fréquences nuisibles à l’Effet Larsen des microphones sur les Haut-Parleurs.

Les Limiteurs/Compresseurs :

Il ont pour rôle de limiter et de surveiller le son pour qu’il soit toujours de bonne qualité quelque soit le niveau sonore appliqué dans le lieu de diffusion.

3 – Les Amplificateurs de puissance (Booster) :

Ces appareils permettent d’élever le signal audio en provenance du préamplificateur et/ou des traitements de signaux (0 dB) en un signal électrique élevé pour attaquer les haut-parleurs en puissance.
Ils se caractérisent principalement par leurs puissances exprimées en Watts et d’une impédance de sortie en Ohms (pouvant être exprimée en Volts pour les amplificateurs en Haute Imédance).

Ex :

Puissance RMS = 100 Watts
Basse Impédance : 8 ohms
Haute Impédance en ligne = 100 Volts.

4 – Les Haut-parleurs :

Transducteur permettant de transformer un signal électrique en provenance de l’amplificateur en une onde acoustique audible par l’oreille humaine en phase avec le courant électrique.
Le principe est simple, il est basé sur le déplacement des molécules de l’air ambiant qui sont en suspensions et sont transmises vers l’oreille qui les perçoit à son tour !
C’est l’élément le plus important de la chaîne de sonorisation car c’est lui qui donnera le niveau de qualité et d’efficacité de restitution de l’onde acoustique.

Ils ont pour principales caractéristiques :

La puissance admissible exprimée en Watts.
La bande passante exprimée en Hertz (Hz) qui définie leur capacité à restituer les gammes de fréquences audibles par l’homme allant de la plus grave à la plus élevée.
L’impédance exprimée en Ohms.
La pression acoustique exprimée en Décibel (dB) qui donne le niveau acoustique du niveau sonore fourni par le haut-parleur en fonction de la puissance fournie par l’amplificateur. Cette mesure est donnée généralement pour une puissance de référence de 1 Watt pour une distance de référence de 1 m.

Voici le schéma de principe du haut-parleur électrodynamique (le plus couramment utilisé)

HP electrodynamique schema

Principe de fonctionnement :

Le courant « I » en provenance de l’amplificateur arrivant sur la bobine mobile du haut-parleur crée un champ magnétique variable dans l’entrefer qui va provoquer un déplacement de la membrane qui déplacera les molécules de l’air ce qui produira un son audible par l’homme.
Remarque :
Il sera donc très important de bien veiller à brancher les haut-parleurs d’une installation en respectant les polarités + et – du haut-parleur avec celles de la sorties de l’amplificateur également repérées + et –.

A – Les Haut-parleurs à Basse Impédance :

Ceux sont des haut-parleurs dont leur impédance d’entrée est de 4 à 16 ohms qui reçoivent directement le courant électrique en provenance de l’amplificateur sur la bobine mobile du haut-parleur.
L’installation pour ce type de haut-parleur nécessite des câbles de forte section (1.5² MINIMUM, souvent de 2.5² à 6²) sur des distances très courtes 50 m MAXIMUM.
Leur principal avantage est qu’ils sont capables de transmettre une bande passante large en particulier sur les fréquences basses.
Ils sont utilisés généralement dans les installations domestiques Hi-Fi, les installations d’équipement de salles de spectacles de type Pro-Sound, salles polyvalentes.

Particularités :
Leur installation en effectuant un branchement en parallèle des haut-parleurs en basse impédance est très limité car il faut respecter la loi des impédances :

Ex :
2 haut-parleurs de 8 ohms en parallèle donne une impédance résultante de 4 ohms.
4 haut-parleurs de 8 ohms en parallèle donne une impédance résultante de 2 ohms à ce stade il y a un risque de réaliser un court-circuit aux bornes de l’amplificateur et sera en surchauffe !

Il faudra aussi respecter la formule du calcul de puissance suivante :

Puissance amplificateur Inférieure ou égale à la Puissance Totale des Haut-parleurs

B – Les Haut-parleurs en Haute Impédance dits Ligne 100v :

Ils sont identiques à ceux en basse impédance, mais il dispose d’un petit transformateur en entrée du haut-parleur qui permettra d’élever son impédance ce qui permettra de brancher un grand nombre de haut-parleurs sur une même ligne d’un amplificateur sans se soucier du calcul de l’impédance résultante

Branchement HP ligne 100v

L’alimentation des haut-parleurs de ligne 100 Volts se fait à partir d’amplificateurs également équipés d’une sortie ligne 100 Volts.

Leur installation très aisée en branchement en parallèle où l’on ne se soucis pas de la distance entre l’amplificateur et le premier haut-parleur mais on doit cependant respecter la formule fondamentale suivante :

Puissance amplificateur Supérieure ou égale à la Puissance Totale des Haut-parleurs consommée

La section des câbles utilisés pour ce type d’installation sera moins élevée que celle des branchements des Haut-parleurs en basse impédance, c’est-à-dire à partir de 1.5² à 4² selon les distances.

 

Les différents Haut-parleurs et leurs applications

1 – Les Haut-parleurs encastrés ou faux plafonds :

Ils se présentent sous forme d’une grille ronde équipée d’un transducteur de 10 cm à 21 cm de diamètre ayant une directivité de 120° et d’une puissance de 5 W à 20 W.

Installation haut-parleur encastre

Particularité :

Certain haut-parleurs encastrés ont une puissance nettement plus élevée 20Watts ce qui leurs permettront d’être installés à une hauteur de 5 m. à 8 m.

2 – Les enceintes sphériques :

Ce sont des haut-parleurs en forme de boule avec un transducteur de 13 à 17 cm de diamètre, d’une puissance de 10 à 20 Watts et d’une directivité de 100° à 120°.
Elles sont installées de manières suspendues par leur câble d’alimentation.

Installation sphere acoustique

3 – Les Projecteurs de son :

Ce sont des enceintes de forme cylindrique dont la principale particularité est leur directivité qui se présente sous une forme de goutte d’eau allongée.
Leur puissance varie de 5 Watts à 40 Watts.
Leur installation en oblique leur permettra de diffuser jusqu’à une distance de 10 m à 20 m. selon leurs applications.

Installation projecteur de son

Particularité d’installation :

Les projecteurs de son (PDS) ne doivent pas être installés face à face afin d’éviter le phénomène d’absorption au centre.
Leur installation dans le même sens est vivement conseillée pour leur donner une bonne propagation du son.

4 – Les Colonnes acoustiques :

Ce sont des enceintes qui comportent une suite de transducteurs placés en colonne d’où leur appellation. Leur particularité est de diffuser le son de manières à éviter les zones inutiles évitant ainsi les parois d’un lieu réverbérant.
Ce type de haut-parleurs sera utilisé en priorité dans les lieux très réverbérants tels que : Eglises, Mosquées, Hall d’accueil, Amphithéâtres, Salle de spectacles etc…
Leur directivité sous forme d’une part de gâteau cintré sur la verticale assure une diffusion uniquement sur l’auditoire.

Schémas et Installation :

Leur avantage principal est de pouvoir diffuser une pression acoustique constante quelque soit la position de l’auditeur dans la zone du « Lob » de diffusion de la colonne acoustique.

Installation colonne eglise

5 – Les enceintes compactes :

Ce sont des enceintes de forme rectangulaire équipées d’un transducteur large bande ou de 2 transducteurs pour séparer les aigues et les graves.
Leur but est de diffuser un son de grande qualité pour des applications de salles de conférences, salles de spectacles, salles de réunions, salles polyvalentes, etc…
Elles peuvent être soit de type basse impédance (8 ohms), soit de type haute impédance en ligne 100 Volts.

Installation enceinte sonore

6 – La colonne acoustique de type ARRAY :

C’est une mise en colonne acoustique d’un grand nombre de haut-parleurs afin d’assurer une diffusion à partir d’un point unique sur des distances variables contrôlées.
Les applications sont les systèmes installés pour des salles de spectacles de grandes tailles, les salles de concerts de type « Zéniths » Palais omnisports, etc…

Installation HP line array

Assistance pour la réalisation d'un système de sonorisation

  • Ce champ n’est utilisé qu’à des fins de validation et devrait rester inchangé.