Caractéristiques physiques d'un son selon la distance

[neeco13]

Bonjour à tous.

Je me pose en ce moment la question de définir précisément quelles sont les altérations que le son subit lorsqu'il parcours une certaine distance dans l'air. Je parle ici d'un éloignement dans un milieu ouvert comme un champs par exemple.

Sur une voix, j'ai repéré les paramètres suivants:
- le son est atténué dans les aigus, mais dans quelle mesure?
- les transitoires sont affaiblis.
- les graves sembles atténués également. Je trouve d'ailleurs ça paradoxal puisque les fréquences graves sont celles qui voyagent le pus loin.

Je voulais savoir si certains connaissent des formules physiques ou d'autres paramètres qui permettent de caractériser ça précisément, ou est-ce que des acousticiens ont déjà fait l’expérience à coup de bruit rose ou d'IR?

Merci

[aXLsound]

Je peux aller fouiller dans mes cours d'acoustique physique si tu veux, des formules y'en a plein, pas forcément toutes interessantes à retenir par contre.

Contacte moi en MP

[Labroue]

Bonjour,

vous touchez quelque chose de très complexe. Une réponse en quelques lignes ne pourrait suffire. Dans un cas théorique hyper-simplifié, la puissance sonore émise d'une source omnidirectionnelle va se répartir sur la surface d'une sphère (en 2D). On définira au point d'écoute une intensité acoustique, en fonction de plusieurs paramètres (surface de captation sur la dite sphère, distance d'écoute, milieu de propagation, etc.). Viendra compliquer immédiatement ce cas de figure, plusieurs autres paramètres : une source sonore non-isotropique (pas omnidirectionnelle pour toutes les fréquences), un milieu de propagation non-homogène, avec des températures différentes qui offrent des réfractions différentes pour chaque bande de fréquence, et évidement des obstacles, des couplages, des diffusions, des diffractions et des réflexions les plus diverses. On définit alors une autre intensité acoustique, s'ajoutant à la première, et bien différente de celle-ci, qui est celle du champs diffus, dans des acoustiques de salle et non en espace infini. Le tout est d'aboutir à la définition d'un périmètre critique.

D'autres paramètres seront issus de la considération suivante : au point d'écoute, s'agit-il d'onde plane ou ronde, quelles polarisations, quelles mouvements vibratoires ? Suivant le capteur considéré, pression ou gradient de pression, la courbe de réponse sera nettement différente. Ainsi on définit l'effet de proximité des microphones directifs à gradient de pression.

Autre considération, tout capteur microphonique constitue un obstacle dans le milieu acoustique dans lequel il est immergé. C'est un paramètre constructeur qui modifie beaucoup la perception des aigus en fonction de l'angle, de la distance, de la présence de champs diffus.

Autres considérations, la taille de la source sonore et la répartition de l'énergie sur ces dimensions peuvent engendrer des effets de proximité avec renflement de la perception des graves (contrebasse, bruit d'autoroute, piano, voix de baryton).

Autres pistes, l'existence démontrée d'ondes évanescentes a une influence sur les critères que vous citez.

Bref, il y a au moins trois chapitres à développer sur la question que vous soulevez : celui qui décrit les caractéristiques de la source sonore, celui qui décrit celles du milieu, et celui qui décrit celles du capteur. Ainsi on pourra expliquer les phénomènes que vous ressentez. Je donne dans divers écoles de temps en temps quelques cours d'acoustiques, et croyez moi, une analyse délicate est nécessaire pour répondre à vos question.

Bien amicalement

[Labroue]

Juste un complément plus concret : en Broadcast, lorsque on fait une prise de son de voix en reportage, les journalistes utilisent un microphone omnidirectionnel de pression. Pourquoi ? Simplement, en constatant l'absence totale d'effet de proximité sur les microphones sensibles au variations de pression (le cas de Sennheiser MD21 par exemple), il n'y aura pas de différence de timbre entre une captation à proximité de la bouche (5cm) et une captation à 1m de la tête de l'orateur. Nous percevrons donc le même rapport grave-aigu pour ces eue cas de figure. Seuls changeront les volumes et l'importance des champs diffus. Avec un Shure SM58, cardioïde à gradient de pression, il y aura en revanche des différences énormes; au-delà de 40cm, le SM58 est inutilisable dans les corrections adéquates.

Bien amicalement

[neeco13]

Merci pour toutes ces réponses rapides et fort intéressantes!

Je vais peut-être préciser (ou simplifier) ma question:

- Je prends le cas d'une prise de voix à 1 mètre en chambre anéchoïque avec un micro omnidirectionnel.
- Je voudrais traiter cette voix pour qu'elle sonne de la même manière que si elle avait été prise à 10 mètres en champ libre (en plein air dans la neige par exemple), sans prendre en compte aucune réflexion au sol.

Je ne parle pas ici d'effet de proximité mais vraiment de l'action physique de l'air sur la propagation du son.

En fiction, pour simuler cet effet, j'ai tendance à ajouter du delay (même si ça n'est pas réaliste), à enlever du bas - bas médium, des extrêmes-aigus, et à jouer sur le volume.

Merci

[Labroue]

Bien,

À 10 mètres on commence à percevoir, parfois à peine, l'effet de déformation du à l'air, du son d'une voix parlée. Cela est perceptible nettement en fonction du contenu de cet air (brouillard et humidité) et en fonction des différences de température entre le bas (le sol) et le haut (au dessus d'un 1m50). En été par exemple, la campagne est chaude à 15 heures. Le son se propage moins bien qu'en début de soirée pour les gens debout qui conversent à distance. En fait, en début de soirée, la propagation de l'onde sonore est courbe et à tendance à être projetée sur le sol, comme plaquée au sol, et cela a cause des différences de température entre la terre qui a une inertie thermique plus grande que la très basse altitude diminuant rapidement en température. Malheureusement cet effet de réfraction du au milieu de propagation ne sera le même pour chaque bande de fréquence (un peu comme avec la lumière pour laquelle une forte épaisseur d'air devient bleu quand il est traversé par des rayons lumineux à la vertical).

Agir par une simple EQ ne suffira pas, car maintes choses peuvent générer des filtres en peine dans cet histoire. Au mieux vous pouvez faire une EQ en mélangeant le résultat avec le son direct (essayez à 30-50%), la méthode "parallèle EQ". L'idéal serait d'avoir 4 à 6 EQ en parallèle (et surtout pas en série).

Un autre phénomène qui se rencontre couramment est celui qui, par l'épaisseur de l'air, modifie les temps de groupe de l'émission d'un signal tel qu'une voix. Cela entraîne bien sûr des déphasages multiples des harmoniques de chaque son, ce n'est en fait que la conséquence de multiples délais, variant par bande de fréquence. Le vent (ou d'infime déplacement d'air, comme la bise matinale du massif du Morvan) est un gros facteur de modification et en est le principal responsable. Poussé dans les derniers retranchement, on obtient rapidement l'effet d'une sono écoutée de loin en concert de plein air, au bord de la mer en Bretagne. On a tendance à se souvenir du son des cornemuses et autres instruments très populaires de cette région, noyé dans des effets de chorus naturels que seul le vent marin breton sait produire avec perfection.

Parmi les outils que vous pouvez utiliser, l'EQ seul ne fera pas merveille. Le filtrage en peigne à très faible dose pourrait être une première piste. La convolution sur des phénomènes stables est une partie de la solution, bien ne s'agissant pas sur les non-linéaires de la dynamiques ou de variation de fréquence (Doppler). Les variations de fréquence ou une légère modulation de phase est la conséquence de déplacement d'air, entraînant l'apparition de plusieurs milieux de propagation différent et simultané.

Il y a 5 ans, un site internet proposait des IR d'extérieurs : forêt, cour de château, campagne... Je n'ai plus son adresse en tête. Avez-vous regardé les presets proposés de Speakerphone ou de l'Altiverb ?

Ça vaudrait le coup d'essayer de faire ses propres IR à partir de machine à claquer ou de ballon en baudruche. J'en ai fait en mars dernier en salle, malheureusement pas en extérieur.

D'autres subterfuges sont, comme vous le faites, sans être vraiment la solution directe, de reproduire les effets de l'environnement extérieur, comme les échos, les vents et la nature, les bruits en tout genre, en un mot "du décor".

Maintenant, un constat : si aucun éditeur de logiciel ne propose quelque chose de probant, cela veut bien dire que le phénomène n'est pas facile à modéliser ou à convoler, sachant que les effets de déplacement linéaire du milieu de propagation par rapport au microphone sont difficiles à recréer.

Bien amicalement

[neeco13]

Whaou, je ne m'attendais pas à une réponse aussi exhaustive merci!! Je joue aussi avec la convolution bien sûr, mais le résultat avec les reverb dites "outdoor" sonnent rapidement comme des reverb indoor.

[TNT]

labroue parle peut-etre des IRs outdoor de Boom Library.
Perso, je ne trouve pas le résultat probant en milieu urbain, un peu plus pour les forets & co.
Cette collection d'IR n'est qu'en stéréo de surcroit

[Labroue]

Bonjour,

Effectivement le processus de convolution est bien limité dans ce domaine; nous ne pouvons pas tout convolé. Sachant qu'un processeur à convulsion n'est en fait qu'un gros égalisateur, et rien d'autre, il faut l'entourer d'algorithmes extérieurs si l'on veut obtenir quelque chose de réaliste. Apparemment, personne n'en a trouvé de probant à ce jour.

Il y a une piste à creuser par les gens qui font du développement de traitements audios :

trouver des algorithmes modélisant les réfractions dynamiques de l'air et les diffusions dues aux obstacles, voir mêmes les non linéarités (distorsions) dues aux vibrations et résonances du milieu de propagation, provoquées par la transmission d'une onde.

Bien amicalement

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Une grande innovation technologique : ChatBassDrum.jpg