POSITION ENCEINTES - La directivité des enceintes

LA DIRECTIVITÉ DES ENCEINTES

On appelle "directivité d'une enceinte" le phénomène de propagation directionnelle du son.

Dans le monde de la Hi-fi, les amateurs disent qu'une enceinte à une "bonne directivité" lorsque celle-ci est capable de diffuser un son de façon distincte et claire dans un angle suffisamment large pour couvrir une grande zone d'écoute. Ce qui veut dire que l'enceinte est capable de diffuser le son de façon à ce que l'auditeur puisse distinctement percevoir l'ensemble du spectre sonore sans pour autant devoir se positionner parfaitement face à elle.

Par conséquent, le paradoxe est de qualifier de "bonne" la directivité d'une enceinte qui est moins directive. D'autant plus que d'un point de vue technique, la véritable difficulté n'est pas de diffuser dans un angle large, mais dans un angle restreint.

Car le véritable problème est que pour pouvoir diffuser une onde uniquement dans l'axe du haut-parleur, il faut que le diamètre de celui-ci soit au minimum équivalent à la longueur de l'onde qu'il diffuse. Ce qui veut dire que pour diffuser une fréquence de 100hz uniquement dans l'axe du haut-parleur, le diamètre de celui-ci doit être au minimum de 3,4m, alors que pour une fréquence de 10 000hz, 3,4cm de diamètre suffit.
Par conséquent, vous comprenez pourquoi les aigus se font moins ressentir lorsque vous êtes positionné à coté de vos enceinte plutôt qu'en face.

Ci-dessus, vous pouvez observer une représentation fictive en vue de dessus de la directivité fréquentielle d'un haut-parleur en fonction de sa taille. La figure de gauche représente le champ d'un haut-parleur de 17,5cm de diamètre, la figure du milieu, un haut-parleur de 61,5cm et celle-de droite un HP imaginaire de 200cm.

Pour remédier à ce problème de taille de haut-parleur et réduire le champ de diffusion des basses fréquences à un champs projeté uniquement à l'avant d'une enceinte, il est nécessaire de placer et régler une autre enceinte de façon à ce qu'une partie des ondes quelle diffuse s'opposent a celles qui sont projetées vers l'arrière. Ce qui revient à créer une sorte de "bass trap" électroacoustique. De ce fait, une multitude de configurations sont possible pour obtenir ce genre de diffusion que l'on nomme "cardioïde".

Ici, on peut observer que la ligne de caissons de basses est composée de plusieurs colonnes de 3 subs empilés les uns sur les autres. Dans cet exemple, on peut remarquer que pour obtenir une directivité cardioïde et donc limiter la diffusion des basses fréquences sur la scène, 1 caisson de basse sur 3 est positionné dans le sens inverse. Source Photo : Roche [CC BY-SA 4.0], via Wikimedia Commons

Au contraire des basses fréquences qui peuvent imposer la nécessité de réduire leur angle de diffusion à cause de la taille trop réduite des hauts-parleurs, le champ de diffusion des fréquences aigus peut au contraire nécessité d'être élargi afin d'obtenir une meilleure homogénéité dans l'espace. Et dans ce cas de figure, soit on augmente le nombre de haut-parleurs diffusant les fréquences plus aigus, soit on utilise des réflecteurs pour refléter le son dans plusieurs directions.

Ci-dessus, vous pouvez observer des enceintes omnidirectionnelles de la marque Duevel utilisant des réflecteurs positionnés en face des haut-parleurs médiums et aigus pour disperser le son en un champ sphérique horizontal au sol. Source des images : https://www.duevel.com/home/loudspeaker.shtml

LA DIRECTIVITÉ D'UNE ENCEINTE DE STUDIO

Dans les cabines de mixage, les enceintes utilisées sont étudiées pour retransmettre le son de la façon la plus neutre possible afin de le contrôler et non l'embellir contrairement aux enceintes Hi-fi. Et c'est pour ainsi dire qu'on les nomme enceintes de "monitoring".

La directivité de ce type d'enceinte est donc "naturelle", car pour éviter au maximum les distorsions du son et ne pas trahir l'image stéréo originel du mix, l'élargissement du champ de diffusion des aigus par réflexion et le rétrécissement de celui des graves par système cardioïde ne sont pas adoptés. 

Les deux figures de gauche représentent le champ de diffusion en 3D d'une enceinte monitoring composée de 2 hauts-parleur de 16,5cm et d'un tweeter de 4cm. Les deux figures de droite représentent cette même enceinte doublée et placée pour une écoute stéréo.

Autrement dit, les enceintes monitoring ont un champ de diffusion étroit pour les aigus et omnidirectionnel pour les fréquences basses. Ce qui implique de tout d'abord bien réfléchir à leur positionnement pour pouvoir en déduire la puissance qu'elles devront délivrer pour couvrir la zone d'écoute.

Et c'est pour ces raisons que ce type d'enceintes se distinguent avant tout en 3 trois catégories selon la portée de leur champ de diffusion, à savoir:

• Les "Near field" aussi appelées enceintes de proximité.
  De 50w à 150w, leur position d'écoute optimale se situe entre 1m et 2m. 
• Les "Mid field" aussi appelées enceintes de proximité moyenne.
  De 150w à 500w, leur position d'écoute optimale se situe entre 2m et 4m.
• Les "Far field" aussi appelées "Main monitor" ou "Ecoute principale".
  De 500w à 2000w, leur position d'écoute optimale se situe au delà de 4m.

Dans une cabine de mixage professionnelle on trouve au minimum 2 systèmes audio de classe différente. Dans les grandes cabines on retrouve en générale une paire de monitoring "Near Field" posée sur le banc de la table de mixage, accompagnée d'une paire de "Far field" directement incrustée dans les parois du traitement acoustique de la pièce et plus rarement une paire de "Mid field" en plus posée sur des pieds placée derrière la console de mixage.

Les deux cabines de mixage ci-dessus possèdent une paire d'écoute "Far field" possédant sur leur "tweeter" des pavillons afin de concentrer l'énergie des aigus vers l'auditeur et une paire de "Near field" directement posée sur le banc de la console de mixage. Source photo de gauche: JacoTen [CC BY-SA 3.0]. Source photo de droite: henson recording.

Pour faire simple, l'utilité d'avoir plusieurs "classes" de monitoring est de pouvoir comparer la compatibilité d'un mix destiné à être diffusé sur différent système audio. Concrètement un mixage d'un titre destiné à être écouté en discothèque sera en priorité contrôlé avec des "Far field" alors qu'un mixage destiné à être écouté via une télévision ou des petites chaine hifi commune sera plus contrôlé avec des "Near Field" et des "Mid field".

Mais d'un point de vue plus orienté en "technique de mixage", l'utilité réelle est d'avoir une écoute "directe" avec des "Near field" et une écoute de "ressenti" avec les "Far field". Car la proximité des "Near Field" avec l'ingénieur du son et leur positionnement plus éloigné des parois du local, font qu'en "principe" (notez bien les guillemets), l'empreinte acoustique de la pièce est moins présente, ce qui permet d'être plus pointilleux sur certains réglages pour ensuite observer le rendu général sur des "Far field" ou des "Mild field" et mieux ressentir le mixage global...

Quoi qu'il en soit, vous comprendrez par la suite que ces "techniques" sont en réalité des combines pour essayé de contourner les problèmes acoustiques du local.