Cardioid, End-Fire, Inverted Gradient, … Ces mots vous parlent?
Il y a plusieurs façons de poser ces caissons de basse, autre que le bon vieux stack, indétrônable pour son SPL et sa descente accrue dans le grave grâce à l’effet de couplage, ainsi que sa réponse impulsionnelle (une basse nette, précise, impactante), un visuel qui en impose, et surtout sa grande simplicité.
Mais on a parfois des contraintes liées à l’environnement, le voisinage, la configuration des lieux, la taille du dancefloor, la scénographie, etc… qui peuvent nous amener à préférer des configurations différentes.
Je vous propose un petit tour d’horizon des principales config de sub array (réseau de caissons de basse en français), j’ai essayé d’être à la fois exhaustif sur les principales techniques et synthétique sur les principales infos à savoir pour faire un choix adapté, connaitre le pour et les contre et vous permettre de choisir un bon compromis en connaissance de cause… Mais le plus important dans tout ça c’est d’essayer donc hésitez pas à tester différentes config et à faire des retours sur le forum Tavernage.fr !
Table des matières
La (non) directivité des infrabasses fréquences.
1/ Le stack
2/ Line array de subs
3/ Cardioïde/Inverted Gradient
4/ End-Fire
5/ ArcSub physique
6/ ArcSub par délai
7/ Deux stacks gauche/droite
8/ Ressources
La (non) directivité des infrabasses fréquences
Les infrabasses c’est omnidirectionnel. C’est-à-dire que les ondes vont dans toutes les directions, même derrière le caisson, contrairement aux medium/hi.
Donc typiquement, si on a un gros mur en béton pas loin derrière les sub, l’onde des basses va rebondir sur les murs et revenir vers l’avant avec un retard par rapport à l’onde qui vient directement des sub. Résultat : une basse baveuse, un retard perceptible, ou pire des annulations dans certaines fréquences.
On peut réduire les dégâts en faisant attention à la distance entre le mur et les subs pour éviter une grosse annulation mais ça va être compliqué d’avoir un son net et précis.
Globalement, en salle, les ondes (et de toutes fréquences d’ailleurs) vont aller rebondir partout sur les murs, au plafond etc… et foutre la merde dans le rendu final de la sono. Décider d’atténuer les basses dans certaines directions peux aider à bien sauver les meubles parfois.
On peut aussi avoir besoin de réduire les basses vers l’arrière pour les musiciens sur scène, pour atténuer la vibration des platines vinyles, pour moins emmerder les voisins (en pleine ville vous limiterez beaucoup les nuisances), épargner un camping de festival ou réduire les nuisances entre 2 scènes trop proches.
L’intérêt des sub array, c’est de donner de la directivité aux basses fréquences. Donc décider de les atténuer dans certaines directions, toujours dans le but de régler un problème. Si ça ne règle aucun problème alors il vaut mieux rester sur quelque chose de plus simple.
Il y a plusieurs manières plus ou moins complexes à mettre en œuvre, plus ou moins efficaces pour annuler les basses vers l’arrière ou sur les côtés. Certaines vont beaucoup affecter la netteté du son, et/ou bouffer du rendement. On va donc faire un petit tour de ce qui existe, avantages, inconvénients, mise en œuvre, vous saurez tout ! …Ou presque… Enfin les bases quoi^^
1/ Le stack
On commence simple, classique, histoire de voir pourquoi le stack, facile et pratique à mettre en œuvre, n’en demeure pas moins le plus efficace quand on a pas de contrainte particulière.
Mise en œuvre :
Je vais pas vous faire un dessin, tout l’monde connais… Pas de délai entre les caissons, pas d’oppo de phase, tout au même gain, ça roule tout seul…
Ça part dans toutes les directions et c’est homogène :
Avantages :
- Effet de couplage (plus de décibel, plus de descente)
- Facile à installer
- Facile à régler
- Bonne réponse impulsionnelle/temporelle (basse nette, percutante)
Inconvénients :
- Les basses vont partout même la ou on en veux pas
- Convient pas trop à du concert esthétiquement
- Peut causer des gros problèmes d’interférence en intérieur
Attention, quand t’as tellement de caissons que ton stack est une muraille de 10m de long, c’est plus aussi simple que ça… ça devient moins nette, et il y aura moins de niveau sur les côtés, voir la config d’après (line array de subs). Globalement la longueur du stack va atténuer les basses sur les côtés.
2/ Line array de subs
Plus souvent utilisé en festival, pour les scènes de concert ou un dancefloor techno de plusieurs milliers de personnes, c’est simplement des sub alignés au sol les uns à côté des autres, plus ou moins espacés, entre la scène et le dancefloor. Cette config va donner de la directivité aux basses en fonction de la longueur de la ligne de subs. Plus elle est longue, plus les subs vont s’annuler entre aux sur les côtés. On gagnera aussi en portée, les basses vont plus loin en face.
Mise en œuvre :
On est toujours dans une mise en œuvre simple, les subs sont alignés au sol, pas de réglage particulier
Avantages :
- Facile
- Plus ou moins d’atténuation de basses sur les côtés en fonction de la longueur de la ligne de subs
- Discret et pratique pour du concert, ou du grand dancefloor
- Grande portée
Inconvénients :
- Réponse impulsionnelle un peu dégradée avec la longueur
- Pas de couplage entre les caissons (moins de SPL et de descente)
- Peut devenir trop directif avec les grandes longueurs si ce n’est pas ce qui est recherché
Les sources étant à différents points sur la ligne de sub, en fonction de la ou on se trouve sur les dancefloor on va recevoir les ondes de ces différents caissons avec plus ou moins de décalage. Qui dit décalage temporel dit déphasage pour les ondes. Donc perte de SPL et dégradation de la réponse impulsionnelle.
C’est ce décalage qui va carrément créer l’annulation sur les côtés.
6 subs en ligne – espacement 1m70 – 10m de long
8 subs en ligne – espacement 1m70 – 14m de long
12 subs en ligne - espacement 1m70 - 20m de long
3/ Cardioïde/Inverted Gradient
Il s’agit de mettre une partie des sources (sortie de sub) en retrait (vers l’arrière) par rapport aux autres, en opposition de phase et avec un délai. Plein de variantes ici mais on va se concentrer sur le classique ratio de 1 sub retourné pour 2 subs vers l’avant. Et là on a une vraie atténuation de basses vers l’arrière. Ça marche aussi bien stacké que tout au sol. Et on peu soit retourner l’un des sub, ce qui permet de rester sur un stack unique, soit le poser juste derrière les autres.
Cardio Delta Front Back Front (FBF) au sol
Cardio delta FBFFBF au sol
Mise en œuvre :
Le caisson inversé doit être en oppo de phase et délayé de manière à ce que les subs normaux soient en phase quand on est devant les caissons et en oppo de phase quand on est derrière.
Micro au sol derrière la sono, on tire une mesure pour visualiser la phase (mesure avec loopback nécessaire !) des caissons avant. On mesure le caisson retourné, on met l’ensemble en phase en mettant du délai sur le retourné. Il ne reste qu’à mettre les caissons retournés en oppo de phase et c’est réglé !
Tu peux aussi maximiser l’efficacité de l’atténuation arrière en jouant sur les gains, en espaçant les caissons entre eux de 10cm. Plus de précisions dans les sources que je partage à la fin.
Avantages :
- Belle annulation de basses vers l’arrière, pas mal sur les côtés, et sur une large bande de fréquence.
- Compact, on peut empiler les caissons en stack cardio
- On peut même orienter la directivité en jouant sur la position du sub inversé par rapport aux autres.
- Permet de monter un stack visuellement proche d’un stack classique en inversant seulement les caissons au sol.
Inconvénients :
- Réponse impulsionnelle dégradée.
- Perte légère de SPL.
- Nécessite une voie de processeur et d’ampli dédiée.
Il y a plein de manière de faire ce montage, on peut par exemple poser un sub derrière les autre dans le même sens au lieu de le mettre à l’envers, l’important c’est d’avoir une source derrière les autres et en oppo de phase.
Proche d’un mur, on préfèrera un minimum d’1m de distance pour que la config cardio fonctionne bien, sinon mieux vaut faire un stack classique.
Au sol, on peut aussi jouer sur la largeur de la diffusion en les alignant (principe du line array de subs vu au-dessus, mélangé au cardio inversé).
Va voir les sources à la fin pour approfondir le sujet.
4/ End-Fire
On aligne les sub de l’extérieur vers l’intérieur du dancefloor cette fois. Dans cette config, le premier sub (du fond) n’a pas de délai, puis on ajuste le délai des suivant de manière à ce qu’ils démarrent quand l’onde du ou des précédents arrivent à leur niveau.
C’est clair ? Non ? Bon imagines t’es sur le dancefloor et tu vois l’onde qui se déplace au ralenti. Elle part du premier sub, les autres n’ont encore rien fait. Elle avance dans ta direction et quand elle arrive à la sortie du 2ème sub, ce dernier envoi la même onde. On a donc une parfaite sommation des 2 ondes, qui continue son chemin vers le dancefloor. Donc de ton point de vue, il n’y en a toujours qu’une seule, mais plus forte que la première. Cette onde déjà renforcée arrive donc au 3ème sub qui lui aussi va générer cette onde pile au moment ou l’autre arrive sur elle. Paf ! Encore une belle sommation, donc toujours une seule onde de ton point de vue, mais encore plus forte ! Et ainsi de suite avec le 4ème et on va dire qu’après c’est fini, plus de sub, c’est toi qui te prends l’onde dans la gueule et t’es heureux !
Voilà un p’tit dessin pour t’aider à visualiser :
Le schéma vient du site techniquesduson.com qui a un article très détaillé et mathématique sur le sujet, le bon endroit si tu souhaites approfondir tout ça :
Ça marche à partir de 2 éléments mais vaut mieux en faire au moins 3, voire 4 pour avoir une annulation assez importante dans les infras. Au-delà on optimise toujours l’atténuation arrière mais ça commence à être couteux en voies de processeur.
Ça prend beaucoup de place au sol, ce qui rend la config parfois compliquée à mettre en œuvre.
En augmentant le nombre d’éléments, on rend aussi la diffusion des subs de plus en plus directive, donc c’est pas adapté à un dancefloor large. Au contraire, si on imagine une diffusion dans une rue étroite, une salle étroite mais longue, ça peut être un choix très pertinent.
On perd aussi en sensibilité en augmentant le nombre d’éléments car on les ajoute toujours un peu plus loin du dancefloor.
Autre petit inconvénient, vu que le premier sub est loin, généralement bien plus loin que les têtes, on détériore la réponse impulsionnelle autour de la fréquence de coupure, à moins de mettre beaucoup de délai sur les tops, ce qui crée une latence sur l’ensemble du système qui peut devenir gênante.
Mise en œuvre :
Les subs sont à des distances différentes du point de vue du dancefloor, le principe c’est de délayer les subs les plus proches de façon à ce que l’onde de chaque sub arrive en même temps en se sommant parfaitement.
Combien de délai ? Ça dépend de la distance entre les subs. Quelle distance alors ? Ici, pas de calcul de tête, soit tu simules pour savoir exactement ce que tu fais, soit t’as en tête les valeurs qui marchent bien. Si tu prends le temps de regarder les courbes que j’ai simulé un peu plus bas (courbe noir c’est derrière les caissons, courbe rouge, devant) tu verras que en général entre 1m et 1.5m (entre les sorties de caissons !) ça marche bien. Et plus t’as d’éléments, plus tu peux les rapprocher (et plus ça sera directif).
Utilise un calculateur ou simulateur (je conseil le fichier Excel Subwoofer Array Designer de Merlijn Van Veen, Merlijn van Veen - S.A.D. (Subwoofer Array Designer) assez simple à mettre en œuvre rapidement pour plusieurs types de configs, commences par suivre les tutos pour le prendre en main). Admettons t’as choisi un espacement de 1m20 (ça marche bien pour 3 ou 4 éléments), le temps de délai qui correspond à cet espacement est de 3,5ms (merci MyAcousticTool.apk). Pour 3 éléments tu auras donc 3.5ms de délai sur le 2ème sub et 7ms sur le 3ème.
Avantages :
- Bonne atténuation arrière à partir de 3 éléments
- Bonne réponse impulsionnelle dans l’ensemble
- Directivité de plus en plus serré en augmentant le nombre d’éléments/la longueur totale
- Facile à mettre en œuvre (pas de mesure de phase)
Inconvénients :
- Empreinte au sol qui peut être gênante
- Gourmand en voies de processeur/ampli : autant que le nombre d’éléments de la config
- Perte de SPL moyenne
- Pas d’effet de couplage
Voilà quelques simus réalisées avec l’outil S.A.D. :
5/ ArcSub physique
Ici l’idée c’est d’aligner les subs sur une ligne courbée, ou au moins mettre en retrait les subs des extrémités.
Le but ? Compenser la directivité induite par une longue ligne de subs (évoqué plus haut). Ça permet d’arroser large, au-delà de la ligne de sub sur les côtés du dancefloor, et de réduire la portée.
Mise en œuvre :
Ça peut se simuler pour savoir précisément ce qu’on fait mais en gros on va définir un angle d’ouverture de diffusion des basses fréquences en fonction de comment on veut arroser plus ou moins large et on installe les caissons en suivant cette courbe.
Avantages :
- Contrôle de la directivité avec une grande longueur de subs
- Simple à mettre en œuvre (pas de processing)
- On peut vraiment jauger le niveau de compromis entre ouverture de la directivité et la perte de SPL en jouant sur l’angle d’ouverture
Inconvénients :
- Perte SPL
- Moins bonne réponse impulsionnelle
Donc en gros on va atténuer les interférences entre subs qui créent de l’annulation sur les cotés de la sono et les orienter plus vers l’arrière du mur. En contrepartie, on crée de l’interférence entre subs sur le dancefloor mais sans créer de l’annulation, ça va juste atténuer les sommations des différents sub sur le dancefloor via un déphasage relativement léger (en fonction de l’angle de courbure choisi), d’où une perte de SPL et une basse plus baveuse du fait qu’on brouille la phase.
6/ ArcSub par délai
C’est tout simplement un ArcSub virtuel. Au lieu de déplacer physiquement les subs, on les retarde pour faire comme si ils étaient physiquement reculé. Je ne m’attarde pas là-dessus, les résultats sont très proches de l’ArcSub physique vu au-dessus. C’est à la fois plus simple de poser les caissons en ligne mais il faut avoir beaucoup de voies de processing dédiés au subs en contrepartie.
Une technique à simuler aussi pour savoir ce qu’on fait.
12subs en ligne VS ArcSub 12 subs 45° (longueur 20m)
7/ Deux stacks gauche/droite
Simple, très courant en petit concert pour éviter de cacher la scène… Mais à partir d’une certaine distance entre les 2 stack (je dirais 2-3mètres en simulant avec S.A.D.) ça devient progressivement un nid à interférences… Très mauvaise homogénéité. A ne pas reproduire chez soi ! Enfin dans la mesure du possible…
Regardez moi ce carnage :
2 stacks L/R espacés de 6m - 50Hz à gauche - 100Hz à droite
2 sub L/R espacés de 8m - 50 et 100hz
Eh oui ! C’est d’la merde !
Mais des fois on a pas trop le choix alors pour atténuer la merde on peu ajouter un peu de sub en plein milieu discrètement et/ou faire des stacks en cardio/end-dire orienté vers l’extérieur pour envoyer moins d’énergie au milieu, avoir 2 diffusions L/R plus directive et ainsi minimiser les interférences entre les 2 stacks.
Voir aussi le Dave Rat’s End-Fire ici :
8/ Ressources
Voilà ! Je suis pas allé aussi que j’aurais voulu dans les explications techniques, c’est super chaud de parler de phase et d’interférences mais je pense que le principal est là.
Hésitez pas à donner vos avis sur des configs que vous avez testés, si il manque des infos, apporter des nuances, ou des tips etc… on est là pour partager !
Les logiciels gratos pour simuler :
Subwoffer Array Designer : le fichier Excel de Merlijn Van Veen (son site est une mine d’or) :
Danley Design Dool 2D : L’outil de simulation de Danley, assez rapide à prendre en main mais pas le plus performant : Download Danley Design Tool 2d by Danley Sound Labs
EaseFocus 3 : Logiciel de simu 3D gratuit de AFMG : EASE Focus 3 - Free Download | Ahnert Feistel Media Group
D’autres présentations de sub array :
Présentation de différentes config cardio, très synthétique et bien illustré : https://amateaudio.com/wp-content/uploads/dc/technical/Webinar%20Subwoofer%20Arrays%20PDF.pdf
Ici, plus d’exemples cardio et autre, plus détaillé et bien illustré également : https://www.electrovoice.com/media/downloads/wp_subwoofer_arrays_v04.pdf
Des variantes pour jouer encore plus sur la directivité horizontal (gauche/droite) ou vertical : https://www.babbel-haeger.de/fileadmin/babbel-haeger/downloads/KS28_Cardioid_configurations_TB_EN.pdf
Et pour approfondir le sujet :
…Et pour aller encore plus loin :
