ACOUSTIQUE. (suite)

Plaçons-nous alors dans la salle, pendant l'émission d'un son. Si les parois étaient totalement absorbantes, l'auditeur ne percevrait que le son direct. En réalité, les sons réfléchis ajoutent leur intensité (figure 2). L'idéal est, bien entendu, que l'intensité globale soit la même en tous les points de la salle.

Faisons maintenant cesser brutalement l'émission du son. Avec des parois totalement absorbantes, l'intensité sonore reçue par l'auditeur cesserait tout aussi brutalement. En réalité, l'auditeur va continuer à entendre, pendant un certain temps, les sons réfléchis qui lui parviennent plus tard que le son direct. C'est le phénomène de la réverbération. (Comme l'intensité des sons réfléchis est d'autant plus faible qu'ils parviennent plus tard, la courbe de décroissance de l'intensité sonore reçue a toujours l'allure de la courbe de la figure 2.)

Pour caractériser le certain temps évoqué ci-dessus, les acousticiens mesurent le temps de réverbération du local, défini par convention comme la durée nécessaire pour que l'intensité sonore ne soit plus que le millionième de l'intensité initiale. En fait, cette convention n'est pas très réaliste, car les sons réfléchis cessent d'être audibles bien avant que leur intensité soit tombée aussi bas : le temps de réverbération perçu est nettement inférieur au temps de réverbération conventionnel. (Pour mesurer le temps de réverbération, on fait émettre par le haut-parleur un son continu que l'on interrompt brutalement. Un micro placé dans le local est relié à un enregistreur rapide de niveau sonore, qui fournit la courbe de la figure 2.)

Le temps de réverbération est un élément capital de l'acoustique d'un local. Tout message sonore (parole, musique, etc.) est en effet une suite de sons. Si l'un de ces sons parvient à notre oreille alors que les sons réfléchis du son précédent sont encore audibles, le message perçu sera confus, voire inintelligible.

Une écoute satisfaisante demande donc que le temps de réverbération ne soit pas trop long.

Il ne doit pas non plus être trop court. Un temps de réverbération très court signifie en effet qu'il n'y a pratiquement pas de sons réfléchis. Or, c'est grâce aux sons réfléchis que l'on peut homogénéiser les intensités sonores perçues par les différents auditeurs. En outre, sinon surtout, l'absence de sons réfléchis donne l'impression d'un son sourd. Quiconque assiste à l'exécution en plein air (véritablement en plein air, c'est-à-dire sans qu'un mur de fond de scène ne réfléchisse les sons) d'une œuvre musicale conçue pour l'exécution en salle sent bien qu'« il manque quelque chose ».

Tout cela suggère la notion d'un temps de réverbération idéal. En réalité, ce temps idéal dépend de la nature du message sonore, ce qui complique d'ailleurs singulièrement la conception des salles polyvalentes. La parole demande un temps de réverbération (conventionnel) inférieur à la seconde, valeur au-delà de laquelle le discours devient vite confus, sauf à parler lentement et distinctement. Jazz et musique de chambre s'accommodent bien d'un temps un peu plus long (de 1 à 1,5 s) ; orchestre, opéra, chœurs, admettent un temps encore plus long (de 1,5 à 2,5 s). S'agissant des salles de cinéma, où il faut restituer correctement la parole, le temps de réverbération idéal se situe entre 0,8 seconde pour les petites salles et 1 seconde pour les grandes salles. (Toutes choses égales par ailleurs, le temps de réverbération croît avec les dimensions de la salle, puisque le trajet et, donc, le temps de parcours des sons réfléchis sont allongés. Les critères sont par conséquent moins sévères pour les grandes salles que pour les petites.) Dans les salles récentes correctement conçues et réalisées, cet idéal est respecté.

(Dans les édifices religieux, le temps de réverbération est souvent très long. Cela résulte de la conception même de ces édifices. La parole d'une seule personne doit pouvoir être entendue par un auditoire important. La seule méthode consiste à utiliser au maximum la réflexion des sons, d'où l'emploi de la pierre lisse ou du marbre et le recours fréquent à des surfaces concaves, puisque les lois de la réflexion des sons sont les mêmes que celles de la lumière. Le temps de réverbération élevé oblige l'orateur à une certaine lenteur d'élocution pour que les syllabes ne se chevauchent pas, et il explique par ailleurs le caractère particulier de la musique liturgique.)

Le temps de réverbération caractérise la durée nécessaire pour que les diverses absorptions étouffent le son. Or, l'absorption des parois, ou des revêtements de paroi, varie avec la fréquence ( son). Le temps de réverbération varie donc lui-même avec la fréquence.

Les valeurs indiquées ci-dessus correspondent aux fréquences moyennes, celles où l'on trouve l'essentiel du son utile. Aux fréquences basses, on trouve généralement des valeurs plus élevées.

L'écho.

On confond parfois réverbération et écho. En réalité, il y a écho lorsqu'il s'écoule au moins un dixième de seconde entre l'arrivée du son direct et l'arrivée du son réfléchi : l'auditeur perçoit alors deux sons distincts, phénomène fréquent en montagne. Compte tenu de la vitesse du son (plus de 330 m/s), cela implique une différence de longueur des trajets d'au moins 33 mètres. L'écho ne peut donc éventuellement se rencontrer que dans les grandes salles. (Si c'est le cas, il est évidemment impératif de recouvrir de matériaux fortement absorbants la paroi qui donne lieu à écho.)

Les résonances.

Tout son peut être considéré ( son) comme une superposition de sons simples dont chacun provoque (figure 3a) une variation périodique de la pression de l'air de part et d'autre de la valeur moyenne de cette pression.

Lorsque l'un de ces sons simples parvient à l'auditeur par deux trajets différents (compte tenu des réflexions sur les parois), l'auditeur reçoit en fait deux sons, décalés dans le temps l'un par rapport à l'autre en fonction de la différence des temps de parcours. Selon cette différence, ces deux sons peuvent être en phase (figure 3b) ou bien déphasés (figure 3c), un cas particulier de déphasage étant (figure 3d) l'opposition de phase. (Sur ces notions,  phénomènes périodiques.) L'auditeur perçoit évidemment la combinaison des variations de pression produites par les deux sons. On voit aisément (figure 3) que le résultat est extrêmement variable selon les cas et que les intensités sonores sont susceptibles aussi bien de s'additionner (sons en phase) que de se retrancher (sons en opposition de phase).