ETUDE PRELIMINAIRE - Académie de Lyon

FICHE 1
PRÉSENTATION
|Titre |Son et architecture |
|Type |Activité documentaire et expérimentale |
|d'activité | |
|Objectifs de |Extraire et exploiter des informations. |
|l'activité |Mesurer des niveaux sonores. |
|Références par|Cette activité illustre le thème II : son et musique |
|rapport au | |
|programme |et le sous thème Son et Architecture. |
| | |
| |en classe de TERMINALE S Spécialité |
| |Notions et contenus |Compétences attendues |
| |Auditorium. |Extraire et exploiter des |
| |Isolation phonique ; |informations. |
| |acoustique active ; |. |
| |réverbération. | |
|Conditions de |Prérequis : Notion de terminale S sur les ondes sonores. |
|mise en ?uvre |Durée 2 x 2 H |
| |Contraintes matérielles : connexion internet. |
|Remarques | |
|Auteurs |Equipe de Physique-Chimie du |Académie de LYON |
| |lycée Albert Thomas de | |
| |Roanne. | |
FICHE 2 MATERIEL Connexion à internet
Sonomètre
Maquette décrite dans l'activité
Divers échantillons de matériaux de construction de même épaisseur.
Etude préliminaire : La nouvelle Philharmonie de Paris.
Doc 1 : D'après : http://www.philharmoniedeparis.com
La nouvelle salle philharmonique de Paris est actuellement en chantier
sur le site de la Villette... Pour être une salle novatrice, aux
performances exceptionnelles, elle devra tirer parti des connaissances
récemment acquises en matière d'acoustique.
Vue d'artiste de la future salle de la philharmonie de Paris. Une salle de concert symphonique a besoin d'un son riche avec un volume
acoustique conséquent et une réverbération latérale décisive alors que pour
d'autres genres, comme des formations de jazz ou de musique du monde qui
jouent avec des instruments amplifiés, une réverbération longue peut
entraîner des effets gênants. Il faut donc faire de véritables choix
acoustiques pour que ce type de salle soit dédié aussi bien à la musique
symphonique qu'aux concerts amplifiés.
A ce titre, la philharmonie de Paris est un projet très différent des
salles classiques en forme de «boîte à chaussures» puisque la scène sera
entourée par le public à 360 degrés, selon une forme enveloppante.
Le concept est de réaliser d'abord un espace dédié à l'utilisation «
symphonique » de la salle, puis d'intégrer ensuite les modifications
nécessaires aux autres configurations pour lesquelles il faut absorber
davantage le son, de manière temporaire, à l'aide de rideaux par exemple :
on parle alors d'acoustique active.
De plus, il existe des limites aux dimensions des grandes salles de
concert. En effet, la puissance d'un orchestre symphonique n'est pas
extensible et, d'autre part, une salle trop vaste générerait un écho
désagréable. Alors, comment conserver une bonne acoustique ? Lorsqu'on
augmente la capacité de la salle, on écarte les murs et donc les réflexions
sonores latérales diminuent. Le son manque de réflexion précoce, donc de
présence et de puissance. De plus, comment installer une proximité et une
communion entre les auditeurs et les musiciens ? Si l'éloignement n'est pas
un problème pour les salles de 1 500 places, il en va autrement des salles
de concert au-delà de 2 000 places, dans lesquelles il a fallu disposer les
spectateurs autrement : plus uniquement frontalement, mais également
derrière et sur les côtés de la scène.
Toutes les salles ne sont que des "tentatives" en termes de performance
acoustique, avec une personnalité et un caractère propre qui demande une
certaine accoutumance de la part des formations musicales et du public pour
apprécier sa sonorité. Maquette au 1/10è, vue intérieure de la grande salle.
Doc 2 : Les études acoustiques de la salle de concerts de la philharmonie
de Paris.
Keiji Oguchi et Marc Quiquerez de Nagata Acoustics, conseillers en
acoustique expliquent leur démarche sur l'acoustique de la salle. Nous assistons les Ateliers Jean Nouvel sur la définition de la géométrie
et des matériaux utilisés pour la structure et les parois internes de la
salle. Pour cela nous avons réalisé une maquette de la salle aux dimensions
1/10e dans laquelle nous avons dû émettre des fréquences de son dix fois
plus hautes pour y reproduire le son. Pour régler et capter ces sons, on
utilise des micros et des ordinateurs à l'aide desquels on les convertit
pour obtenir des données audibles comme dans la salle réelle.
Nous cherchons d'abord à repérer les effets d'écho, puis nous déterminons
où se trouvent les surfaces qui les favorisent pour pouvoir les éliminer.
En effet, la présence d'écho est toujours un problème car l'écoute est
perturbée lorsque que l'on entend à deux reprises un son identique, une
fois en provenance de la scène, et une seconde fois depuis une autre
direction.
Ces problèmes réglés, nous étudions et confirmons les performances
acoustiques de la salle en les comparant avec celles d'autres salles
considérées comme acoustiquement excellentes.
Le type de son privilégié aujourd'hui allie clarté et longue réverbération.
La réverbération définit la durée pendant laquelle on entend un son dans
une salle une fois que la musique a cessé. On peut contrôler le temps de
réverbération et l'enjeu est de l'ajuster.
Les chefs d'orchestre et les musiciens exigent d'avoir un bon retour du
son, ce qui concerne l'acoustique de la scène elle-même. Nous parvenons à
obtenir de bons résultats, comme ici, en installant des réflecteurs
sonores, le canopy, à environ quinze mètres au-dessus de la scène. Doc 3 : Réverbération RT60.
Pour une fréquence donnée, le RT60 correspond au temps pour lequel on a une
décroissance de 60 dB de l'intensité acoustique après l'arrêt de la source. Théoriquement, on peut évaluer le RT60 à l'aide de la relation de Sabine : RT60 = (k x V)/A où V est le volume de la salle en m3
k : le coefficient de proportionnalité dépend de la fréquence du son. Le k
moyen vaut 0,16 (SI)
et A : la surface d'absorption en m2 calculée avec la relation : A = ( Si
(i où les (i sont les coefficients d'absorption sonore des matériaux
utilisés pour chaque surface.
Le RT60 idéal d'une salle dépend de son utilisation. Cependant on cherche
toujours à ce qu'il soit le plus homogène possible par rapport à la
fréquence des sons émis. Questions :
1- Explicitez à l'aide de vos connaissances sur le son et les docs à
votre disposition, les termes en caractères gras des textes.
. Riche : son chaud, avec beaucoup d'harmoniques.
. Volume acoustique : en lien avec l'intensité sonore.
. Réverbération : temps pendant lequel le son persiste alors que l'on a
coupé la source.
. Absorber : Atténuer le son en utilisant un matériau dans lequel les
ondes sonores se propagent mal.
. Echo : Phénomène qui met en jeu les réflexions sonores sur les
différentes surfaces (murs, plafond) et qui génère un son identique au
son direct mais suffisamment éloigné dans le temps de celui-ci pour
que l'oreille l'entende deux fois. C'est un effet gênant sur l'écoute.
. Réflexion : renvoi, par un obstacle, du son direct dans une direction
déterminée.
. Puissance : fait référence à l'énergie sonore.
. Géométrie : mot utilisé dans le sens de forme ici.
. Matériau : nature du milieu. 2- Relevez, dans les documents, trois problèmes relatifs à la conception
d'une salle de grande taille puis complétez le tableau suivant en indiquant
de façon simple mais précise la nature acoustique du problème puis en
proposant les solutions qui ont été envisagées pour tenter de résoudre ces
problèmes. |Problèmes et nature du problème. |Solutions envisagées |
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|Problèmes et nature du problème. |Solutions envisagées |
|Réverbération trop longue : les sons se |Utilisation de matériaux absorbants et|
|mélangent alors trop les uns des autres. |de géométrie particulière pour |
| |favoriser les réflexions précoces. |
|Eloignement des spectateurs : sons perçus |Répartition des spectateurs à 360° |
|moins puissants, manque de présence sonore.|autour de la scène. |
|Absence de retour du son vers la scène |Mise en place du canopy pour assurer |
|(pour les musiciens) : comment jouer |les réflexions du son par le plafond. |
|ensemble si on ne s'entend pas ? | | 3- Pourquoi les sons utilisés pour l'étude de l'acoustique de la salle
dans la maquette ont-ils besoin d'être traités par un système micro +
ordinateur ? L'oreille ne perçoit des s