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Acoustique et égalisation

With MMM, you get a measured frequency response between LW Listening Window and ER Early Reflections as per Harman’s terminology. The more the acoustics is damped, the more the measurement is near LW.  So the correction that is calculated online on this website is a mixed correction of direct sound field (ONaxis or LW frequency response), ER and Sound Power (the frequency response at all angles). Here is an explanation :

Cette question revient souvent quand on parle de correction :
Séparons les gammes :
- sous 200-300Hz, les modes de pièce sont toujours présent (dans des salles de tailles habituelles) et il faut généralement amortir les pointes, sans trop combler les creux
- de 200 à environ 500-800Hz, la position de l'enceinte par rapport aux murs, engendre creux et bosses, mais ces problèmes acoustiques peuvent être améliorés par une égalisation électronique (au dessus de ces fréquences, l'influence des réflexions est très dépendante de la position exacte d'écoute mais heureusement le système auditif procure un lissage fréquentiel)
- au-dessus de 600-700Hz, il faut corriger la réponse de l'enceinte si celle-ci n'est pas parfaite
Une méthode est donc nécessaire pour montrer (uniquement) les défauts qui doivent être corrigés (c'est pour ça que nous préconisons la méthode MMM)).
Il faut savoir qu'une correction ratée peut être pire que pas de correction du tout : il est donc important de pouvoir écouter et comparer sans/avec EQ (et niveaux exactement ajustés).

Voici une comparaison de 9 mesures MMM de la même enceinte dans 9 pièces différentes (1à à 30m2, distance de 2 à 3m). Il est clair que :
- sous 300Hz, tout dépend de la pièce
- entre 300 et 800Hz, la pièce et l'enceinte sont liées
- au-dessus de 800Hz, c'est l'enceinte qui donne la réponse. Celle-ci est juste modérée par la distance et l'absorption acoustique (cf les courbes PIR Predicted In-Room de Harman).

Une autre comparaison: la même enceinte dans un chambre sourde et deux pièces non traitées acoustiquement (une pièce mesurée 3 fois). Ici sont affichées les seules différences par rapport à la mesure anéchoïque à 0dB. Au-dessus de 600Hz, la différence est inférieure à 2dB : MMM mesure la réponse de l'enceinte seule, pas la pièce.

Concernant les courbes cibles : dans des conditions habituelles (enceinte avec dôme et grave en clos ou bass-reflex, salle de dimensions moyennes et distance d'écoute vers 3m), la courbe cible "bright" est à environ -1.05dB/oct, la courbe "balance" à -1.4dB/oct et la courbe "warm" à -1.75dB/oct. Cette dernière valeur correspond à peu près aux recommandations Harman (voir les papiers de S. Olive dans l'AES) et la réponse préférée dans le grave correspond au choix 205. (AES convention paper 8994). La nouvelle courbe Dolby Atmos Music de 2021 est proche de -1.5dB/oct au-dessus de 1.6kHz avec LF target = 304.

Also read EVALUATION OF ROOM CORRECTION PRODUCTS in this FAQ where the best corrections found in Sean Olive’s tests show a continuous slope of about -1.2dB/octave.

Une autre possibilité pour se faire une idée de la pente de la courbe cible est d'utiliser target curve calculator.

Toutes les corrections calculées sur ce site sont faites pour des haut-parleurs à hauteur d'oreilles. A cause des HRTF (Head Related Transfer Function), les sons provenant d'une source à une hauteur différente sont perçues différemment : place une enceinte à hauteur d'oreille et une autre identique à une hauteur différente et écouter alternativement du bruit rose pour constater une différence de timbre.

Si l'enceinte centrale n'est pas à la même hauteur que les enceintes L et R, doit-elle alors être égalisée différemment ? La question est délicate.

Dans un studio que j'avais à calibrer avec des enceintes Genelec 1234 et une paire de nearfield PSI A17M, j'ai eu ce problème. Les Genelec étant très hautes, plus de 15° au-dessus des PSI, j'ai du ajuster les EQ des Genelec pour une meilleure similarité de timbre entre les deux modèles.

Dans l'ensemble des graphes, certains sont utiles pour la compréhension des phénomènes acoustiques :

Le graphe S5 de la page ESSENTIALS montre la réverbération TR60 et l'excès éventuel. Souvent l'équilibre n'est pas toujours correct entre les fréquences avec souvent un manque d'absorption dans le grave.

Le graphe S6 de la page ESSENTIALS montre la courbe ETC d'énergie où se distinguent les réflections éventuelles des 20 premières millisecondes. Le son se propageant à 34 cm en 1ms, permet d'estimer la position des réflexions importantes.

Les graphes S19 à S23 de la page ENERGY montre différentes manières avec des résolutions différentes : spectrogramme, waterfall et ondelettes.

Avec ces éléments, on peut réfléchir aux traitements acoustiques, leurs emplacements et l'équilibre de l'absorption et de la diffusion selon les fréquences.

 

Un conseil important : avant de corriger, essayer de trouver la meilleure position des enceintes, tester les presets disponibles et optimiser aussi bien que possible. L'égalisation est meilleure s'il n'y a pas de gros défaut à corriger.

Avant les corrections électroniques, paramétriques ou FIR, quelques actions préalables :

  • si possible, faire des traitements acoustiques, par exemple éviter tout "flutter echo" du aux parois parallèles, comme par exemple une fenêtre à la droite du point d'écoute et un mur nu en vis-à-vis à gauche. En claquant des mains, ça correspond à un son qui "zingue".
  • écouter et faire des premières mesures
  • regarder les basses fréquences : attention aux grands creux qui ne pourrons pas être corrigés électroniquement. S'il y a annulation, +10dB sur le signal va aussi donner +10dB sur les réflexions, et l'annulation sera toujours là !
  • pourquoi ne pas utiliser un subwoofer pour faire un système 2.1 : le caisson sera plus facile à placer en position acoustiquement favorable alors que les enceintes principales n'ont pas beaucoup de positions possibles.
  • Une idée sur l'emplacement du caisson : l'acoustique étant symétrique entre la position du caisson et celle de l'auditeur, on peut inverser les deux pour un test. Placer le caisson sur une chaise au point d'écoute et se déplacer dans la pièce pour trouver une réponse correcte permet quelquefois de trouver plus rapidement les bonnes positions.
  • si un creux important est constaté à l position d'écoute, il faut essayer de déterminer la dimension de pièce qui engendre le problème : longueur, largeur ou hauteur ou une combinaison ? On peut alors placer un absorbant mais ce n'est pas toujours efficace : à 80Hz il faut au moins 50cm d'épaisseur pour avoir un certain résultat. un résonnateur à membrane sera moins épais mais il faudra l'accorder précisément selon les résultats des mesures. Autre solution, PSI AVAA : ces bass-trap actifs ne nécessitent pas de réglages, prennent peu de place et peuvent être efficaces, mais ils sont assez onéreux (environ 3500€).
  • avec des filtres actifs, des réglages grave/aigu ou d'autres réglages : procéder d'abord aux mesures, faire des ajustements pour approcher la courbe cible idéale avant de calculer la correction globale par les filtres paramétriques ou FIR.
  • Avant d'utiliser une correction FIR, et surtout quand vous disposez de 2048 taps ou moins, plutôt commencer par des filtres paramétriques dans les basses fréquences sous 100Hz. Cela simplifiera le travail des FIR. Pour ces paramétriques, un sous-dossier REW dans le dossier 48kHz contient des fichiers wav (L, R et LR) qui peuvent être importés dans REW en "Audio datas", utiliser du smoothing puis les fonctions d'EQ auto ou manuelles. Utiliser l'égaliseur adéquat, ce qui n'est pas simple si votre processeur n'est pas dans la liste.

 

Il y a des logiciels pour simuler et calculer les modes propres pour des salles parallélépipédiques aux murs infiniment rigides. Mais ce n'est jamais la réalité. Les modes réels ne correspondent pas parce que les dimensions acoustiques ne sont pas identiques aux dimensions physiques. Généralement on estime une erreur de plus de 5% sur les fréquences. Ce qui signifie que l'égalisation basée sur la simulation sera loin d'être optimale et qu'il est préférable de se baser sur de vraies mesures.

Une bonne égalisation peut changer vos impressions sonores dans certains cas et il peut falloir un peu de temps pour s'habituer. Mais il est à peu près certain que vous ne reviendrez pas en arrière.

Trinnov a publié un intéressant document sur la correction.

Lequel choisir ?

Je recommande les processeurs FIR qui permettent une correction plus simple, plus précise (avec en plus une possibilité de correction de phase).

Il peut s'agir de processeurs logiciels ou de processeurs matériels dont voici quelques modèles que j'utilise (les prix sont HT et approximatifs) :

  • QSC QSYS, max 16384 taps par canal (avec un max de 4x8192 pour le modèle Core110F), superbement configurable, multicanal 8in/16out, des fonctions très complètes mais assez cher (4000€ environ pour le petit modèle Core110F)
  • Trinnov, avec 4096 taps par canal compétés par des filtres IIR (total de taps selon processeur stéréo ou multicanal). Processeur haut de gamme mais utilisable uniquement avec son logiciel de mesure et de correction, (à partir de 4000€ en stéréo). La nouvelle gamme Nova est moins chère mais je n'ai pas encore eu le temps de la tester.
  • MiniDSP OpenDRC, max 6144 taps per channel (with total of 2×6144), cheap and stable, only available with digital I/O, less than 300€
  • MiniDSP 2x4HD or Flex, max 2042 taps and min 6 taps per channel (the total of 4096 for all channels gives 2042+2042+6+6). Both are cheap. Because those processor work at 96kHz, the FIR correction file of 2042 taps at 96kHz is equivalent to 1021 taps at 48kHz.
  • Xilica Solaro QR1 ou FR1, 4096 taps max par canal (total 6x4096), à noter que les FIR ne peuvent pas être chargé dans des presets pour l'instant, extrêmement configurable (presque comme un QSYS) avec choix des cartes d'E/S et télécommande par Ipad ou tablette, prix à 900€ pour QR1 (8 slots) et 1600€ pour FR1 (16 slots) sans les cartes (analogiques pas très chères mais numériques curieusement plus chères). a noter que ces processeurs peuvent être configurés à 96kHz mais les filtres FIR restent à 4096 taps donc moins efficaces alors en basses fréquences.
  • t.racks FIR DSP408 : max 2048 taps par canal limité à un total de 4096 taps pour l'ensemble des canaux, économique sous 600€
  • Jetez un coup d'oeil à cette autre liste de processeurs FIR.

Du côté des logiciels, vous pouvez utiliser un engin de convolution comme Brutefir, intégré dans un lecteur ou un streamer. Equaliser APO ou Camila DSP sont des solutions intéressantes. les logiciels sont souvent peu chers ou même gratuits, mais nécessitent un ordinateur (un petit Raspberry Pi peut suffire) mais demandent des configurations plus complexes, ce qui n'est pas pour tout le monde.

Les processeurs matériels sont quelquefois limités en puissance de calcul donc en taps FIR. Mais tous disposent aussi d'EQ paramétriques qui permettent de compléter les filtres FIR dans les basses fréquences. En France (petite pub), vous pouvez les acheter chez Company 44.1 avec éventuellement la configuration et l'installation sur site.

Les égaliseurs paramétriques sont de type IIR. Avec un égaliseur paramétrique, suivez la méthode normale du site.
When you get your results and if you choose “measure and correct”, the directory named “correction” contains xyLrew.wav, xyRrew.wav, aso…, files.
Si vous avez installé REW , importer ces fichiers xyLrew.wav avec file/import/import audio data.
Selon votre marque et modèle d'égaliseur, choisir la fonction EQ de REW pour ajuster vos corrections.
Pour la courbe cible, essayer de recopier la courbe cible proposée par loudspeakers.audio.

Par le calcul auto, les deux types de correction sont obtenues ce qui vous permet de choisir. Les filtres linéaires sont dénommés xxx-hyblin-L.wav et ceux à phase minimale xxx-hybmin.wav. En fait, les filtres à phase linéaire sont plutôt hybrides car la phase n'est pas corrigée dans les très basses fréquences.

Les artéfacts de pré-écho n'existent pas en phase minimale mais le calcul des corrections à phase linéaires est conçu pour éviter tout risque de pré-écho audible. Il est conseillé de commencer avec une correction à phase minimale puis de comparer avec la phase linéaire.

Si vous disposez d'un processeur FIR avec 2048 taps ou moins, il est souvent plus efficace d'utiliser une correction à phase minimale.

L'audibilité des distortions de phase est controversée : les distortions importantes sont audibles mais les distortions habituellles telles que celles dues aux filtres d'enceintes ou le délai de groupe des bass-rélex ne sont pas évidentes. David Griesinger a publié une idée intéressante sur la nécessité d'éviter ces distortions, clic droit pour télécharger sa présentation

Avec plus de coefficients (taps), la correction est plus précise dans les basses fréquences. Mais une correction trop précise peut être gâchée par des conditions modifiées : température ou humidité, portes ou fenêtres ouvertes ou fermées, nouveau mobilier, etc... En pratique et à 44.1 ou 48kHz, 2048 taps est un minimum et je ne pense pas que plus de 16384 soit vraiment utile ou même recommandé. De plus, la plupart des processeurs FIR disposent aussi de correcteurs paramétriques pour éventuellement compléter la correction dans les basses fréquences. En général, il est plutôt recommandé d'utiliser entre 4096 et 8192 taps. Mais si vous n'avez que 2048 taps ou moins, il est vraiment préférable d'utiliser une correction à phase minimale.

Avec la plupart des processeurs, commencer d'abord par corriger le grave avec des EQ paramétriques puis remesurer pour calculer la correction FIR.

Il faut aussi se rappeler que pour des fréquences d'échantillonnage plus élevées, il faut proportionnellement plus de taps : 8192 à 48kHz sont équivalents à 16384 à 96kHz.

Les filtres FIR ajoutent un délai au signal. Pour des FIR symétriques, le délai correspond à la moitié des coefficients. Pour un processeur de 4096 taps à 48kHz, le délai est de 2048/48000 soit environ 43ms. Ce qui n'a pas d'importance pour l'écoute de la musique mais peut poser un problème de lipsync avec la vidéo et surtout embêter un musicien pour du re-recording. dans ces cas, plutôt utiliser un FIR à phase minimale.

Notre technologie hybride utilise une réponse non symétrique et le délai est environ moitié d'un filtre FIR symétrique.

Take care if your system has main front loudspeakers with FIR EQ (so are delayed) and a subwoofer with just parametric EQ (so without any delay), you certainly will have to add some delay to the subwoofer…You can check this with the graph p5 that shows a comparison of timings at different frequencies.

Python Open Room Correction est une méthode écrite par Mason Green et basée sur les travaux de Balazs Bank dont les publications sont disponibles sur le site de l'AES. Il s'agit de corrections avec filtres parallèles à fréquences fixes converties en filtres FIR. Plus d'infos sur les scripts de Mason Green ici : https://github.com/greenm01/porc

Les corrections correspondantes sont nommées avec le suffixe "porc".

Le problème principal avant ou après les mesures est la séance d'écoute. Comment ne pas être influencé par les courbes, les forums ou les amis ?

je peux juste donner quelques conseils :

  • écouter en mono avec une seule enceinte mets mieux en évidence les défauts
  • essayer aussi avec une oreille bouchée (!), c'est bizarre mais l'écoute binaurale (avec deux oreilles) amène un mécanisme de décoloration
  • choisir des morceaux qui permettent de mettre en évidence les défauts plutôt que des morceaux qui font plaisir
  • se rappeler qu'avec certains morceaux, ce n'est pas le hp ou la correction les plus agréables qui sont les plus neutres

Quelques recommandations (j'en rajouterai) :

  • Suzan Vega, Tom’s diner : doit être très sec avec moins de la pièce et une réverbération minimale
  • Tracy Chapman, Fast car : cette chanson a un spectre très large de 40 à 15000Hz dont il faut pouvoir apprécier l'équilibre (Jennifer Warnes, Bird on a wire est une autre possibilité)
  • Ricky Lee Jones, Ghetto of my mind : a morceau très dynamique avec la batterie enregistrée (presque ?) sans compression. Il y a constamment plus de 30dB entre les pointes et la valeurs RMS moyenne

Les pics en fréquence sont généralement plus corrigés que les creux. Ainsi le niveau de la correction est réduit pour éviter tout risque d'écrêtage. Lors des comparaisons auditives, il est donc absolument nécessaire de pouvoir compenser ce niveau (volume) en position de correction d'environ 4 à 8dB.

loudspeakers.audio est la seule solution à distance et sans logiciel à installer. Mais pour la correction des enceintes et pièce, d'autres possibilités existent :

  • Trinnov est une solution complète logiciel+appareil mais relativement onéreuse
  • Dirac est généralement vendu avec un processeur associé, comme MiniDSP
  • Audissey MultEQ est disponible avec certains amplis A/V
  • Acourate est une solution logicielle de bonne réputation
  • JuiceHifi Audiolense est seulement sous forme logicielle zdroj článku
  • DSpeaker Antimode est fournie avec l'appareil associé
  • Genelec GLM est un logiciel pour mesurer et corriger uniquement les enceintes Genelec SAM avec, dans la dernière version GRADE, un rapport complet, voir ce sujet un peu plus haut dans cette FAQ.
  • DRC, conçu par Denis Sbragion, est gratuit et très performante de calcul de filtre FIR mais demande un niveau technique certain
  • MSO Multiple Subwoofers Optimizer est un outil puissant pour optimiser les fréquences basses pour un ou plusieurs subwoofer ou enceintes

Sur certains forums, vous trouverez peut-être des comparaisons entre ces produits et la solution loudspeakers.audio. Il est particulièrement intéressant de comparer les mesures avant/après EQ mais peu de produits proposent cette possibilité. Si vous avez déjà ou si vous essayez ces autres produits, vous pouvez toujours utiliser loudspeakers.audio pour l'intéressante comparaison avant/après.

En 2009, Sean Olive a présenté à l'AES puis publié un document “The Subjective and Objective Evaluation of Room Correction Products” avec des tests d'écoute pour comparer les résultats de 5 produits avec la réponse sans égalisation. voir ici.

Il est intéressant de constater que :

  • la meilleure correction est basée sur une mesure RTA moyenne dans un volume de 1 à 2m autour de la position d'écoute (très proche de la préconisation MMM)
  • les mesures après la meilleure des corrections montre une pente constante d'environ -1.2dB/octave, ce qui est proche des valeurs moyennes calculées par notre site, entre la courbe "neutral" à -1.4dB/oct et la courbe "bright" à -1.05dB/oct