homogénéité de la réponse d'une salle non sonorisée

Le principe de conception d'une grande salle ne diffère pas bien sûr de celui évoqué dans traitement : généralités. Mais les dimensions importantes ont comme conséquence d'accroitre la dificulté à satisfaire une bonne homogénéité des sons.
En se référant à la loi théorique de propagation voir propagation et figure ci-contre, on constate qu'un Temps de Réverbération fort permet une faible diminution des niveaux sonores entre l'émission et le champ réverbéré, au-delà de la distance critique Dc où les niveaux sont les plus faibles. Ce qui donne une meilleure homogénéité, c'est à dire des différences de niveaux peu importantes entre devant et fond de salle, et des niveaux plus confortables parce que plus élevés si la salle n'est pas sonorisée. C'est pour cela que les salles anciennes ont des réverbérations plus importantes. Le cas extrème des églises nous montre une bonne adaptation au besoin : un orateur, même avec une petite voix, peut se faire entendre par plusieurs centaines de personnes sans amplification; mais avec l'inconvénient de l'obligation de parler lentement pour être compris. voir écoute et réverbération
L'écoute musicale nécessite une homogénéité sur tout le spectre audible, la courbe de variation du niveau en fonction de la distance doit être identique à toutes fréquences, sinon les niveaux relatifs des différentes fréquences ne sont pas les mêmes en tous points, les spectres sont déformés : on dit que la salle "colore" les sons. Pour satisfaire cette condition, il suffit que le Tr soit constant avec la fréquence. Ce qui est simple à dire, mais pas à réaliser ! voir traitement généralités et matériaux absorbants. Les grandes salles ne sont jamais parfaites, elles ont forcément quelques manques de linéarité, ce qui fait leur "personnalité", mais aussi que toutes les places ne sont pas aussi bonnes.

Temps de Réverbération optimal et polyvalence des salles

Un Tr fort est donc une qualité pour l'homogénéité, mais un défaut pour l'intelligibilité. Comme expliqué dans traitement : généralités, ces conditions simultanément nécessaires conduisent à la nécessité d'un compromis judicieux sur la valeur du Temps de Réverbération Tr de la salle, d'un Tr optimal qui dépend de son volume et du type de signaux sonores, c'est à dire de la musique qu'on veut y écouter correctement.
On peut déjà en conclure qu'une salle donnée ne sera bien adaptée qu'à un style de musique, ou tout au moins à un ensemble de styles dans lesquels les variations temporelles des sons (au minimum, les tempos ou tempi, plutôt, mais aussi les familles d'instruments, l'utilisation qui en est faite dans les arrangements) sont semblables. C'est bien ce qu'on entend dire de la part des mélomanes, des chefs d'orchestre, des musiciens.
Ou bien alors il faut envisager une acoustique variable : un Tr, donc des matériaux absorbants e surface, différents selon les oeuvres diffusées. Ce qui existe, mais est très complexe donc très couteux, grâce à des grands panneaux, sur les murs latéraux, pivotants ou coulissants, télécommandés et motorisés bien sûr, faisant apparaitre en surface des matériaux différents.
En dehors de cette solution, si on veut réaliser une salle d'une certaine polyvalence, il faudra faire un autre compromis, en choisissant un Tr intermédiaire entre les solutions idéales pour plusieurs types de sons. voir abaque dans traitement acoustique, écoute, méthode. Il ne faut pas rêver, la polyvalence reste assez faible .... Ce que nous évoquons ici n'a que peu de rapport avec le terme "salle polyvalente" utilisé par nos mairies pour désigner une salle de basket dans laquelle on fait de temps en temps un bal (pas grave ...) ou un concert (souvenirs de "galères") ; mais vu l'investissement réalisé, il est difficile aux décideurs locaux d'admettre que "polyvalente" n'est qu'un terme administratif destiné à élargir les possibilités de subventionnement !
On entend souvent dire que faire une bonne salle, ç'est très cher. De toutes façons, construire ou réhabiliter une salle de spectacle est une dépense somptuaire, qu'elle soit bonne ou pas ! Avec une bonne conception, le prix de revient ne dépend pas de la qualité, ou si peu, l'économie n'a aucun sens. Il est indispensable de définir précisément l'utilisation, de penser la qualité acoustique, de faire appel à des spécialistes, dès le début d'un projet. Il faut tout faire pour éviter d'être obligé de "reprendre", de corriger l'acoustique au bout de quelques mois ou années : c'est cette situation qui coute trop cher et est en général administrativement impossible.

géométrie, absorbants, diffuseurs

Dans une salle de spectacles ou de conférences la ou les sources sonores sont le plus souvent en un emplacement défini, à une extrémité, sur la scène si elle existe, et les auditeurs regardent et donc écoutent vers cette direction. Cette orientation si elle est toujours la même est évidemment à prendre en compte.
Pour satisfaire au mieux l'homogénéité, il faut que les spectateurs soient positionnés à des distances les plus égales possibles de la source. Horizontalement, la géométrie qui permet de placer le maximum de personnes à une distance la moins variable possible est l'arc de cercle. Verticalement, la meilleure solution est la pente montante en s'éloignant, c'est à dire l'amphithéatre, inventé par les Grecs qui n'avaient pas de sonorisation.
Les meilleures géométries sont celles se rapprochant le plus de cet idéal, la salle plane et en forme de rectangle beaucoup plus long que large n'est pas une bonne solution. Toutes les salles anciennes respectent ce principe, alors pourquoi pas toutes les nouvelles.?
Pour favoriser les premières réflexions voir écoute et réverbération,on place les absorbants nécessaires en fond de salle, et des surfaces réféchissantes proches des sources sonores, donc de la scène. Ces réflecteurs sont positionnés de manière à orienter la propagation en direction de la zône d'écoute à favoriser, schéma ci-contre. Ainsi rend on les sources en quelque sorte directives, et on s'affranchit un peu de la loi de propagation d'une source omnidirectionnelle voir propagation; on gagne encore en homogénéité. On peut en profiter pour installer un absorbant épais ou un résonateur derrière.
Des surfaces réfléchissantes globalement convexes, à géométrie non plane, appellées déflecteurs ou diffuseurs, placés en hauteur ou même latéralement, judicieusement positionnés, ont le même intérêt. voir diffusion
Leur forme, en fonction de leur position, doit permettre de réfléchir de manière bien homogène les sons vers la zône d'écoute, mais de préférence pas vers la scène.
On peut utiliser les volumes importants sous la scène et sous les gradins pour réaliser des résonateurs ou bass-trap absorbants les basses fréquences voir ondes stationnaires, avec des parois séparatives très rigides.

influence de l'audience

Le calcul des absorbants nécessaires à la satisfaction du Tr optimal voir traitement acoustique doit absolument être effectué en tenant compte de l'influence de l'audience (nombre de personnes) et de sa variation possible : il faut que le Tr en dépende le moins possible. La bonne solution est de prévoir des sièges ayant la même absorption vides qu'occupés (pour un siège ou une personne, la donnée peut être la surface d'absorption Sxalfa en mètre carré par unité voir matériaux absorbants.
Une salle dont la réverbération varie beaucoup en fonction de la présence ou non du public, et c'est le cas des salles très réverbérantes, pose des problèmes aux musiciens faisant une répétition salle vide, et se retrouvant subitement avec une réponse de la salle complètement différente en commençant leur concert. Les professionnels sauront en tenir compte et anticiper les phénomènes. Cette situation n'est pas très confortable, encore moins si on utilise une sonorisation.