Systèmes électroacoustiques

Systèmes de sonorisation (électroacoustiques)

En règle générale, les systèmes électroacoustiques fonctionnent en mono. Très souvent, ils répartissent un ou plusieurs signaux sur plusieurs zones. Les signaux audio transmis peuvent être de la musique d’ambiance, des messages ponctuels ou automatiques ou encore des sons d’avertissement (gongs, alarmes). En général, ces signaux audio ne sont pas mélangés. Un signal audio est transmis dans une ou plusieurs zones données.

On peut affecter des priorités afin d’éviter que plusieurs signaux audio soient envoyés involontairement ensemble, par exemple quand plusieurs messages doivent être transmis dans la même zone en même temps. La plupart des systèmes de sonorisation fonctionnent avec des lignes de haut-parleurs haute impédance.


Système de sonorisation centrale

Dans le cas d’une sonorisation centralisée, les haut-parleurs sont tous installés au même endroit, par exemple au centre du plafond d’une salle.


Système de sonorisation en façade

Quand la sonorisation doit accompagner un événement visuel, le son doit également provenir du lieu où celui-ci se déroule. Si le son provient d’une autre direction, le spectateur est déconcerté. La plupart du temps, ce type d’événement se déroule à l’avant d’une pièce, par exemple sur une scène. On place en général les haut-parleurs à gauche et à droite de l’événement. Il convient de placer les haut-parleurs assez haut de façon à ce que la pression acoustique ne soit pas trop forte à proximité de l’auditeur, et ce surtout pour empêcher d’abîmer l’oreille.


Si la profondeur de la salle est importante, des haut-parleurs peuvent être installés le long des murs ou au plafond pour venir renforcer le système de sonorisation (« Delay-Line »). Pour assurer une bonne intelligibilité, ces haut-parleurs doivent restituer le signal frontal avec un retard (à définir au cas par cas en fonction de la distance à l’installation en façade). Ainsi, on peut donner l’impression que le son provient directement de la scène.

Le délai se calcule à l’aide de la formule suivante: T = d / 340 + 0,01 s

T: Retard (s) d: Différence d’éloignement entre les haut-parleurs de façade / haut-parleurs à retard et l’auditeur (m)


Système de sonorisation décentralisé

Dans le cas où la représentation ne nécessite pas d’amplification dans une direction précise ou se déroule dans une zone avec plafond bas (par exemple dans un supermarché), la sonorisation en façade n’a pas lieu d’être. L’installation centralisée constitue alors une meilleure solution en ce que les haut-parleurs sont positionnés là où ils sont nécessaires.

Les haut-parleurs de plafond doivent être répartis régulièrement sur la surface à sonoriser, en général en gardant la même distance entre tous les haut-parleurs. Un des éléments importants à prendre en compte dans un tel type d’installation est l’intelligibilité recherchée. Celle-ci dépend de plusieurs facteurs:

  • La hauteur de plafond
  • La directivité du haut-parleur
  • Le type d’utilisation (qualité du son)

Plus les haut-parleurs sont montés haut, plus la zone couverte par la sonorisation et donc la gamme audible à hauteur d’oreille (environ 1,5 m au-dessus du sol) est grande; toutefois, la pression acoustique sera moindre que celle d’une installation plus basse. Pour une bonne intelligibilité, la plage de transmission des signaux de l’installation devrait pouvoir restituer des signaux d’une fréquence s’élevant jusqu’à 6 kHz sur toute la zone d’écoute. On considère que l’intelligibilité est acceptable dans une plage de transmission allant jusqu’à 4 kHz; pour la musique d’ambiance, cette valeur n’est pas à prendre en compte car il n’est pas ici question de compréhensibilité d’un message.


Amplificateur

Dans les systèmes de sonorisation, il existe des amplificateurs pour haut-parleurs basse impédance (4-16 Ω) et pour haut-parleurs haute impédance (très souvent 50 V, 70 V ou 100 V), et même des modèles pour les deux types. Pour les haut-parleurs basse impédance, il faut privilégier les câblages courts (jusqu’à 10 m), ou des câbles avec une grande section de conducteur afin de maintenir les pertes de ligne au minimum possible et de préserver une bonne qualité de son. Peu de haut-parleurs acceptent les amplificateurs basse impédance. Les systèmes avec haut-parleurs haute impédance permettent d’utiliser des câbles plus longs et de placer plus de haut-parleurs sur une ligne.


Système basse impédance

Quand on utilise des haut-parleurs basse impédance, il faut impérativement veiller à ce que l’impédance totale des haut-parleurs branchés ne soit pas inférieure à l’impédance terminale minimale de l’amplificateur. Si l’impédance totale de tous les haut-parleurs branchés est trop faible, cela peut entraîner des dysfonctionnements, voire des dommages, au niveau de l’amplificateur. Les câbles entre l’amplificateur et le ou les haut-parleurs ne devraient pas dépasser les 10 mètres de longueur. Si le câble est plus long, les pertes de ligne deviennent trop importantes ; il faut alors les réduire à l’aide de câbles à grosse section de conducteur afin de maintenir un son de bonne qualité.

En règle générale, on ne raccorde à un amplificateur que des haut-parleurs identiques comme la distribution de la puissance entre les haut-parleurs dépend du montage et de l’impédance.


Systèmes 100 volts

S’il faut sonoriser des grandes superficies, il est préférable de recourir à des systèmes 100 V afin de minimiser les pertes de ligne. Les systèmes haute impédance se distinguent par un niveau ligne pouvant atteindre 100 V au niveau maximal du signal. Les liaisons de transmission haute impédance se font également en 70 V ou en 50 V afin de les rendre plus compatibles en termes d’ajustement du niveau et d’extension de l’installation. Les systèmes 100 V offrent d’autres avantages encore par rapport aux systèmes basse impédance:

  • Une installation facile
  • La possibilité de raccorder de très nombreux haut-parleurs
  • La possibilité d’étendre le système et d’ajouter des haut-parleurs (montage en parallèle)
  • La possibilité de régler le volume de chaque haut-parleur, de les éteindre et de les allumer séparément sans influencer les autres haut-parleurs
  • La possibilité de faire fonctionner sur une même ligne différents haut-parleurs de différentes puissances
  • La possibilité d’utiliser des câbles longs/de couvrir de grandes distances
  • Les câbles d’alimentation des haut-parleurs ont une section faible
  • Les pertes de ligne sont minimes
  • Le calcul de la puissance d’amplification nécessaire est simple: la somme des puissances des haut-parleurs ne doit pas dépasser la puissance nominale de l’amplificateur.

Contrôle des lignes de haut-parleurs

Pour éviter les problèmes électriques après avoir modifié un système de sonorisation ou après l’installation d’un nouveau système, il est recommandé de contrôler les lignes de haut-parleurs avant leur raccordement à l’amplificateur. Ceci peut se faire en mesurant l’impédance de la ligne.

La formule suivante montre la relation entre la puissance électrique, l’amplitude maximale du signal et l’impédance: Z = U2 / P

Z: Impédance (ohms) U: Tension (volts) P: Puissance (watts)

Dans ce calcul, on utilise l’amplitude de signal maximale pour 100 V (soit 10 000). Exemple : Sur une même ligne, on a branché des haut-parleurs dont la puissance totale atteint 75 W. Quelle est l’impédance de la ligne de HP ? Z = 10 000 / 75 = 133 Ω


Relation section de câble-haut-parleur et longueur de câble

Le tableau ci-après indique la section de conducteur nécessaire en fonction de la longueur de câble. Les lignes de haut-parleurs des systèmes de sonorisation sont conçues de telle façon que les pertes ne dépassent pas 10 %.

Section de conducteur en mm2

 

Longueur de câble

 Puissance 50 m 100 m 200 m 300 m 500 m 750 m 1000 m
 30 W 0,05 0,09 0,19 0,28 0,47 0,71 0,95
 60 W 0,09 0,19 0,38 0,57 0,95 1,42 1,89
 120 W 0,19 0,38 0,76 1,13 1,89 2,84 3,78
 240 W 0,38 0,76 1,51 2,27 3,78 5,67 7,56
 360 W 0,57 1,13 2,27 3,40 5,67 8,51 11,34
 420 W 0,66 1,32 2,65 3,97 6,62 9,92 13,23