ACOUSTIQUE 11 - Les Bass Traps à absorbants poreux

Le principe de fonctionnement des absorbants poreux consiste à diminuer l'amplitude de l'onde sonore en la faisant parcourir un matériau constitué d'une multitude de "cellules" ou "pores" interconnectés les uns les autres, comme de la laine de verre, de roche, de la ouate, de la mousse acoustique etc... 

Pour que se soit possible les cavités constituant le matériau doivent impérativement communiquées entres elles.

Lorsque l'onde sonore parcours les cavités des mousses (cellules ouvertes) ou des laines minérales (pores), les molécules composant l'air se frictionnent aux parois des cavités qui convertissent l'énergie produite par friction en chaleur. Cette friction a pour effet de diminuer la vélocité des molécules et réduire la pression qu'exercent les molécules les unes contre les autres lorsqu'elles se transfert leur énergie "acoustique" et par conséquent, diminue l'amplitude de l'onde sonore.

De plus, la compressibilité du matériau permet une déformation des cavités ce qui a pour effet d'augmenter la friction des molécules contre les parois des cellules. Ainsi, en règle générale, plus le nombre de cavités communicantes et la compressibilité du matériau sont importante, plus l'absorption est efficace. 

Cela dit, la taille des cavités de ce type de matériau est un facteur essentiel dans la plage fréquentielle d'absorption. Ainsi, on constate que plus les cellules sont grandes, plus l'absorption est efficace dans les fréquences basses et plus les cellules sont petites, plus l'absorption est efficace dans les aigus au détriment des fréquences basses.

Toutefois, force est de constater que les aigus sont toujours mieux absorbé que les graves, ce qui malheureusement n'est pas souhaitable dans la grande majorité des locaux à traiter, car il est pratiquement toujours nécessaire d'absorber plus les graves que les aigus.

C'est pourquoi, vous ne verrez jamais de mousses acoustiques ou de laines minérales de façon visible dans une cabine de mixage très haut de gamme bien qu'il soit le matériau idéal pour la construction de chambres anéchoïques communément appelée "chambres sourdes".

L'autre problème est que ce type de matériaux requiert un espace considérable pour pouvoir être efficace dans les basses fréquences et requiert donc une plus grande pièce pour pouvoir être traité convenablement. Ce qui rend cette technologie moins bon marché qu'elle n'y parait pour traiter les fréquences basses.

C'est pourquoi pour tenter de palier à ces problèmes de coût et augmenter la capacité d'absorption du grave des panneaux de faible épaisseur, la plupart du temps, ces bass trap sont constitués d'un "plénum" d'air plus ou moins grand selon la fréquence que l'on souhaite amortir.

En principe, on définit la fréquence minimale d'absorption d'un matériau poreux en divisant la célérité (vitesse) du son par 4 fois l'épaisseur du matériau.

Par exemple un panneau de laine de verre de 20cm d'épaisseur commencera à absorber les fréquences au dessus de 430hz puisque 344 (vitesse du son en ms) divisé par 4 fois 0,2 (épaisseur en mètre) donne 430.

Ce qui revient à dire que pour absorber une fréquence précise, il faut que l'épaisseur du matériau soit au minimum équivalente à 1/4 de la longueur de l'onde que l'on souhaite absorber. Puisque 344 (vitesse son en ms) divisé par 430hz donne une longueur d'onde de 0,8m divisée par 4 donne 0,2m soit l'épaisseur minimale de matériau poreux nécessaire pour son absorption.

Et a défaut de ne pouvoir avoir une épaisseur de matériau plus grande, on peut combler ce manque par un "plenum" d'air.

Dans ce cas, si l'on rajoute 80cm de plénum d'air derrière notre panneau de laine de verre de 20cm, la fréquence minimale d'absorption sera de 344/(4*1) soit 86hz.

Pour se faire, l'espace d'air doit être enfermé dans une boite hermétique fermée par le matériau absorbant pour constitué le plénum sans qu'il n'y est de paroi entre le matériau absorbant et la cavité d'air.

Aussi, ne croyez pas que le simple fait d'écarter un matériau d'un mur constitue un plénum. Un "plénum" est une cavité ! Pas un simple espace d'air ! Chose que malheureusement très peu de gens ont compris...

Toutefois, en contrepartie, les autres plages fréquentielles seront absorbées en effet de "peigne", ce qui crée une irrégularité d'absorption et n'efface en rien le fait que d'autre plages fréquentielles seront plus absorbées que celles qui sont visées.

Par conséquent, vous comprendrez que 90% des basstrap en forme de cube coupé en deux vendus dans le commerce, sont tout simplement inefficace dans les basses fréquences, car ils ne dépassent pratiquement jamais les 40cm d'épaisseur.

L'autre problème de taille que j'expliquais plus haut et qui est démontré dans le graphique ci-dessus, est que ce type de bass trap absorbe plus les aigus que les graves. autrement dit, plus vous allez vers l'aigu, plus le panneau absorbe, et au contraire, plus vous descendez vers le grave, moins celui-ci absorbe, ce qui pour un studio de son est un vrai problème.

Avantages:

• Facile à réaliser et/ou poser
• Intéressant pour corriger les aigus et les hauts-médiums
• Très efficace pour créer une chambre sourde (mais ce n'est pas le but d'une cabine de mixage)

Inconvénients:

• Peut s'avérer onéreux si l'on souhaite absorber des basses fréquences
• Absorbe bien plus les aigus que les graves (effet chambre sourde)
• Nécessite une place énorme pour pouvoir être efficace dans les basses fréquences
• 90% des bass trap utilisant cette technologie vendus dans le commerce sont inefficace dans les basses fréquences, car il ne sont pas assez profond.
• Matériaux qui peuvent se dégrader plus ou moins au fil du temps
• Nid à poussières

LES DIFFERENTS TYPE DE MATERIAUX POREUX UTILISES POUR L'ABSORPTION ACOUSTIQUE

En matière de sonorisation acoustique, les matériaux poreux les plus utilisés sont incontestablement les laines de verre et de roche, ainsi que les mousses alvéolaires de polyuréthane et de mélamine.

Les laines minérales de verre et de roche ont pour principale avantage d'être 4 fois moins chère que les mousses alvéolaires en polyuréthane et 20 fois moins chère que celles en mélamine, ce qui en font les matériaux les plus économiques.

Cependant, les laines minérales ne sont pas aussi performantes que les mousses polyuréthane qui elles le sont moins que celles en mélamine. Mais leur faible coût permet plus aisément de se lancer dans la construction d'appareils pour améliorer l'acoustique d'une pièce.

a) LES ABSORBANTS A LAINE DE VERRE OU LAINE DE ROCHE

Les laines minérales sont incontestablement le type de matériau le plus utilisé en matière de correction acoustique. Qu'elle soit de verre ou de roche, ces laines minérales sont les absorbants les moins chères et les plus facile à se procurer, car pratiquement toutes les grandes surfaces de bricolage en vendent sous de diverses épaisseurs et qualités.

Par conséquent, les questions qui reviennent en permanence dans les forums dédiés au traitement acoustique sont :
Quelle laine doit-on choisir ? Laine de roche ou laine de verre ? De quelle densité ? De quelle épaisseur ?

La réponse est loin d'être simple, car aucune laine n'est identique, et contrairement à ce que beaucoup pense, la densité n'est pas un facteur primordial pour décider quelle laine minérale choisir.

Car en réalité, il y a une multitude de caractéristiques à prendre en compte pour définir quel matériau est le meilleur, à savoir la taille, la tortuosité et la quantité de ses cavités, qui peuvent se traduire par une valeur de résistivité à l'écoulement de l'air, mais aussi la compressibilité du matériau et de sa structure...

La densité n'étant qu'un élément secondaire, elle est souvent proportionnelle à l'AFR pour un même type de matériau, ce qui fait d'elle une valeur de remplacement lorsque l'on ne connait pas l'AFR d'un produit.

PLUS LA RESISTIVITE A L'ECOULEMENT DE L'AIR EST FAIBLE, PLUS LA LARGEUR FREQUENTIELLE D'ABSORPTION SERA GRANDE.

La résistivité à l'écoulement de l'air s'exprime en Pascal Seconde au Mètre carré, ce qui s'écrit Pa.s/m2 et les fabricants, dans un soucis de simplification ont pour habitude de l'exprimer en AFR, qui veut dire Air Flow Resistivity.
Ainsi, AFR5 veut dire 5000 Pa.s/m2, AFR7 veut dire 7000 Pa.s/m2

Aussi, il est plus facile de trouver de la laine de verre avec un AFR5 qu'une laine de roche.
La laine de Roche ayant généralement un Pa.s/m2 bien plus élevé.

C'est pourquoi par défaut, on préfère s'orienter sur la laine de verre pour avoir plus de chance de trouver un faible indice de résistivité à l'écoulement de l'air.

Pour conclure sur ce point, je vous conseille vivement d'utiliser de la laine de verre souple, nue, sans revêtement kraft et avec un AFR5 pour vos bass trap.

Si vous en trouver en AFR4, vous avez beaucoup de chance et si vous ne trouvez pas mieux que AFR7 est bien ce n'est pas si grave que cela, par contre je vous déconseille d'utiliser de la laine ayant un AFR supérieur à 7.

Le seul inconvénient de ce type de matériau est d'être constitué de micro particules qui sont potentiellement cancérigène. Bien que cela ne soit pas démontré et qu'il ne s'agit pas de particules comparable à celle de l'amiante, il n'est pas impossible que dans le futur, les chercheurs reconsidèrent la non toxicité de ce genre de produit.

C'est pourquoi je vous recommande vivement d'emballer vos laines minérales avec du pare vapeur et de les y enfermer. Ne vous fiez pas à ceux qui vous préconisent d'emballer vos laines avec du tissu acoustique, cela est tout simplement ridicule. Emballez les avec du pare vapeur et si vous le souhaitez pour des raisons esthétiques, vous pouvez les emballer ensuite de tissu.

b) LES ABSORBANTS EN MOUSSE A CELLULES OUVERTES

Tout d'abord, il faut distinguer deux types de mousses, celles qui sont à cellules ouvertes et celles qui sont à cellules fermées. Celles qui sont à cellules ouvertes ont une propriété d'absorption acoustique réelle, c'est pourquoi on les appelle communément "mousses acoustiques", alors que celles qui sont à cellules fermées n'ont pas de bonne propriété d'absorption acoustique et ont plutôt tendance à réfléchir le son.

Pour distinguer l'une de l'autre, c'est très simple, les mousses à cellules ouvertes sont des mousses constituées de petites bulles percées contrairement aux mousses à cellules fermées qui sont constituées de petites bulles... fermées.

L'avantage des mousses à cellules ouvertes est qu'elles peuvent être bien plus performante que les laines minérales en matière d'absorption sonore. Cependant leur prix est de 4 à 20 fois plus chère qu'une laine de verre.

Les principaux facteurs augmentant la qualité d'absorption d'une mousse acoustique sont les mêmes que celles des laine minérales.

Bien qu'il existe une multitude de mousse acoustique fait de matières différentes, les mousses en polyuréthane et les mousses en mélamine se distinguent des autres par leur efficacité.

Les mousses polyuréthane ayant généralement des cellules plus grandes que les mousses mélamine, sont par conséquent les plus efficace pour l'absorption des fréquences basses alors que les mousses mélamines sont les meilleures pour l'absorption des fréquences aigus et bien souvent des médiums aussi.  

Tout comme les laines minérales, les mousses acoustiques absorbent bien plus les aigus que les graves. Et contrairement à ce qu'affirment beaucoup de vendeurs spécialisés, les bass trap de type "corner trap" coupés en triangle de 60cm de cotés et uniquement composés de mousse acoustique n'en sont pas vraiment en réalité.

Pour preuve, voici les résultats de mesures acoustiques que j'ai effectué avec et sans "corner trap" en mousse de chez "Auralex".
Les courbes parlent d'elles même, les corners trap n'absorbent qu'au plus bas les fréquences avoisinantes les 215hz, ce qui ne correspond pas à des fréquences basses mais à des fréquences en bas médium.

LES "BASS TRAP" DE TYPE "CORNER TRAP" UNIQUEMENT EN MOUSSE, NE SONT DONC PAS DES "BASS TRAP" MAIS DES "BAS MEDIUMS TRAP".

Comme pour les laines minérales, les mousses acoustiques ont besoin d'espace et d'épaisseur pour pouvoir absorber les basses fréquences, c'est pourquoi les cabines anéchoïques ou communément appelée "chambre sourde" sont conçues avec des mousses mélamine pouvant dépasser 1 mètre de profondeur.