ACOUSTIQUE 12 - Les Bass Traps à résonateur Helmholtz

Le principe de fonctionnement

Vous prenez une bouteille vide, vous soufflez dedans et un son sort de la bouteille, le résonateur Helmholtz fonctionne de la même façon. Le principe est le suivant, en soufflant dans la bouteille, vous allez faire résonner le corps de la bouteille ce qui va produire un son en sortie du col de la bouteille. Le corps et le col définissent la fréquence qui en ressort. Ainsi, pour pouvoir absorber une fréquence précise, on définit la taille du corps et du col pour résonner sur la fréquence désirée. En résonnant, le résonateur renvoie la fréquence désirée en une phase opposée ce qui a pour effet d'atténuer l'amplitude de cette fréquence à l'extérieur du résonateur.

D'un point de vue plus technique, l'air contenu dans le col agit comme une membrane qui oscille lorsqu'elle est soumise à une onde sonore ou un souffle. Cette "membrane d'air oscillante", compresse et dilate l'air contenu dans la cavité du résonateur. Selon la forme et les dimensions de la cavité, les molécules d'air emprisonnées se compressent et se dilatent les unes des autres avec plus ou moins de facilité et plus ou moins en synchronisation avec la "membrane d'air" du col. Et lorsque les cycles de compression et de dilatation se synchronisent avec le col, le résonateur résonne. Ce qui amplifie l'oscillation de la membrane.

Aussi, l'ajout d'un matériau poreux dans la cavité à pour effet d'amoindrir la vélocité des molécules en les forçant à se frictionner aux parois des cellules du matériau, ce qui amoindrit l'amplitude de la résonance, mais favorise la synchronisation des cycles de compression et de dilatation avec la membrane d'air du col et augmente ainsi de façon considérable, la plage de fréquences d'absorption globale du résonateur.

Le principe est simple, efficace et fonctionne avec n'importe qu'elle fréquence !

Cependant, bien que le résonateur de Helmholtz soit efficace, il nécessite d'être d'une profondeur conséquente pour pouvoir travailler sur les très basses fréquences. Toutefois, il requiert au minimum 4 fois moins de profondeur qu'un simple bass trap à matériaux poreux.

Comme vous l'aurez compris ce type de bass trap n'absorbe que la plage fréquentielle sur laquelle il a été conçu et reflète les autres fréquences comme n'importe quel mur. Ce qui permet d'éviter d'absorber les fréquences que l'on souhaite conserver et d'ainsi éviter l'assourdissement du local traité.

Pour finir, pour que ce résonateur soit efficace, il faut que le corps de celui-ci soit parfaitement étanche et qu'il soit fabriqué avec des matériaux relativement lourds et rigides pour ne pas résonner différemment de ce qui est prévu. L'utilisation de panneau MDF de 22mm est donc un strict minimum pour ce type de bass trap. Sachant que pour les très basses fréquences, une double épaisseur est recommandée.

Avantages:

• Réalisation accessible
• Très efficace s'il est bien conçu
• N'absorbe que la plage de fréquence sur laquelle il a été conçu
• Excellent rapport qualité prix si on le fabrique soi-même
• Peut être fabriqué en courbe comme un diffracteur polycylindrique
• Reflète les fréquences non absorbées
• Très esthétique, peut être peint et creusé en motif artistique
• Résiste très bien à l'épreuve du temps
• Très solide

Inconvénients:

• Nécessite une profondeur conséquente pour pouvoir absorber les basses fréquences
• Il n'existe pratiquement pas de résonateur Helmholtz réellement efficace dans les très basses fréquences sur le marché. Il faut les réaliser soi-même.

a) LES RESONATEURS HELMHOLTZ A PANNEAU PERFORE

Comme je l'expliquais précédemment, les résonateurs Helmholtz fonctionnent comme une bouteille, par conséquent, la forme la plus propice à ce type de résonateur est celle d'une sphère avec un col. Le problème évident est que cette forme est complexe a réaliser et pas du tout optimisée pour les petits studios à cause de la place qu'elle requiert, car en superposant plusieurs résonateurs sphériques les uns sur les autres et côtes à côtes, la moitié de l'espace nécessaire est tout simplement inutilisé.

Pour remédier à ce problème, l'idée est d'utiliser un coffre rectangulaire au lieu d'une sphère pour le corps du résonateur et de le fermer par un panneau plus ou moins épais que l'on perce d'un ou plusieurs trous pour remplacer le col tubulaire d'un résonateur classique.

Ainsi, on adapte le volume du coffre, l'épaisseur du panneau, le nombre de trou et leur taille pour définir la fréquence de résonance du résonateur.

• Plus la profondeur du coffre est grande et que le panneau est épais, plus le résonateur pourra travailler dans les basses fréquences.

• Plus la somme de toutes les surfaces des trous et faible, plus le résonateur travaillera dans les basses fréquences.

• Et plus il y a de trous espacés de façon homogène sur le panneau, plus la surface de captation du résonateur sera optimisée.

Autrement dit, il y a une multitude de possibilité. D'autant plus que les trous peuvent être remplacés par des motifs artistiques.

Néanmoins, ce type de résonateur de Helmholtz n'est pas le plus simple à réaliser, car il nécessite le perçage d'une grande quantité de trous pour qu'il soit le plus efficace possible. D'autant plus si l'on souhaite qu'il soit réellement efficace dans les basses fréquence, puisqu'il faudra alors travailler avec un panneau très épais, ce qui rend le perçage encore plus compliqué. Néanmoins cette solution est la plus rentable pour les industriels, car la perforation du panneau peu se faire en série avec des machines automatisées.

Sachez qu'il faut compter une soixantaine de millimètres d'épaisseur de panneau percé de trous moyens pour un résonateur travaillant aux alentours des 55hz, si l'on veut éviter de devoir percer des milliers de petits trous. Autrement dit, les bass trap à résonateur Helmholtz à panneau perforé sont plus intéressant à réaliser pour traiter les fréquences médiums à cause de l'épaisseur de panneau nécessaire pour traiter les basses fréquences. C'est pourquoi, pour absorber les basses fréquences, je vous conseille la réalisation de bass trap à résonateur Helmholtz à laminaire plutôt qu'à panneau perforé.

b) LES RESONATEURS HELMHOLTZ A LAMINAIRE

Ce type de résonateur à pour principale avantage de corriger toutes les difficultés de réalisation du panneau perforé. Puisqu'il consiste à remplacer le panneau perforé par des lames de bois positionnées côtes à côtes. L'espace entre les lames de bois remplaçant alors les trous du panneau perforé.

Cette solution est sans aucun doute la plus simple pour réaliser un bass trap efficace soi-même. De plus, elle s'avère une solution économique si on utilise des chevrons pour la construction de toiture et qu'on réalise le bass trap sur toute la surface d'une face d'un local, ce qui permet de remplacer le coffre du résonateur par les murs de la pièce.

Si vous hésitez encore sur le choix d'un type de bass trap à construire soi même, ne cherchez plus, les résonateurs à laminaires sont incontestablement les plus faciles à réaliser et les plus fiables.

Pas besoin dans dire plus, si ce n'est que dans le prochain tutoriel, j'explique en détail comment réaliser soi-même ce type de bass trap pour votre studio.