La sonorisation Public address, ou ligne 100 volts, a été développée pour des installations industrielles afin de distribuer le son sur de grands espaces comme les stades et salles de sport, les hypermarchés, les entrepôts ou usines, les gares ou encore les hôtels/restaurants.
Électricien : lancez-vous dans l’installation sonore !
La sonorisation Public address, ou ligne 100 volts, a été développée pour des installations industrielles afin de distribuer le son sur de grands espaces comme les stades et salles de sport, les hypermarchés, les entrepôts ou usines, les gares ou encore les hôtels/restaurants. Trop peu d’installateurs électriques travaillent sur ce secteur par appréhension, surtout que les cours pour la formation des électriciens ne comprennent pas de modules audio sur la physique acoustique. Le principe de base est le même qu’une installation Hi-Fi mais adapté aux grandes distances. Pour éviter les pertes de signal, on utilise la technique dite « Ligne 100 volts », qui est la base de toute sonorisation Public address. Même si la qualité sonore est réduite, en aucun cas, il ne s’agit d’une ligne de mauvaise qualité. Les avantages sont multiples : réduction de la perte d’énergie sur la ligne HP et de la section de câble réduit, augmentation de la distance entre l’amplificateur et le dernier haut-parleur et un réglage sonore différencié pour chacune des enceintes. À cela s’ajoute un prix beaucoup plus accessible.
Haut-parleurs de plafond : une règle de calcul
Par exemple, dans une salle de restaurant dont le plafond est à 2,9 m de hauteur et la hauteur moyenne des oreilles des auditeurs (assis…) de 1,1 m au-dessus du sol (par conséquent à environ 1,8 m du plafond), la distance entre les divers points de diffusion ne doit pas dépasser 3,6 m. Pour obtenir une couverture sonore encore meilleure, on pourra appliquer un coefficient multiplicateur de 1,5. Dans notre exemple, la distance entre HP sera ramenée à 2,7 m.
Dans les multiples métiers de sonorisation, on trouve les systèmes pour équiper les lieux publics plus communément appelés « sonorisation Public address ». Contrairement aux systèmes de sonorisation qui nous entourent, comme ceux se trouvant dans les véhicules ou les chaînes Hi-Fi ou Home cinéma, les systèmes appelés professionnels ou PA (pour Public Address) doivent respecter quelques règles simples.
Le marché des équipements de systèmes de sonorisation PA est important et stable. En effet, dans chaque lieu public sont placés des équipements de sonorisation (lieux de culte, supermarchés, boutiques, restaurants, mairies, salles de sport, salles polyvalentes…). Malheureusement, rares sont les systèmes qui fonctionnent correctement.
En effet, les technologies pour les équipements privés (Home cinéma, voitures) ont bénéficié de réelles avancées technologiques ces 20 dernières années, souvent en rapport avec les avancées informatiques. D’autres métiers de sonorisation ont aussi évolué comme les studios d’enregistrement et les sonorisations de spectacles, mais les systèmes pour les lieux publics ont tardé à suivre. Aujourd’hui, même si les technologies des produits changent, les techniques et les règles pour sonoriser des lieux publics sont restées les mêmes. Même si depuis peu l’acheminement des signaux bascule de l’audio vers le réseau.
Comprendre le chemin d’un signal audio
Le premier objectif d’un système de sonorisation est d’amplifier un signal audio pour le rendre plus fort et le distribuer. Le système se compose des sources audio, du mélangeur, de l’amplificateur et des haut-parleurs.
1- Les différentes sources audio
Il existe 2 types de microphones. Les dynamiques avec lesquels on doit parler très proche du micro et les électrostatiques où on peut parler éloigné. Il faut préciser que les micros électrets nécessitent une alimentation 9-48V (phantom) fournie par certains mélangeurs ou ampli mélangeurs. On distingue également deux sources électroniques. Les sources de niveaux « ligne » (CD, K7, MP3, FM, lecteurs de messages…) et les platines disques vinyles « phono ».
2- Les différents types de mélangeurs de sources
Les mélangeurs audio servent à mettre au même niveau les différentes sources audio, à les traiter électriquement (Eq, anti-Larsen…), à leur donner un ordre de priorité, à les matricer dans les différentes zones et à les contrôler.
Plusieurs mélangeurs audio existent qui peuvent se classer ainsi :
– Tables de mixage
– Des produits simples, plusieurs entrées, une sortie et pas de traitement audio numérique
– Des produits simples, intégrant un amplificateur
– Des produits de traitement numérique du signal audio
– Des produits de matriçage audio avec ou sans traitement numérique du signal audio
– Des produits de matriçage audio avec ou sans traitement numérique du signal audio avec gestion de pupitres micros
– Des produits de matriçage audio avec ou sans traitement numérique du signal audio avec gestion de pupitres micros et la gestion Normaliser de l’évacuation d’un ERP…
3- Les amplificateurs
On distingue deux types d’amplificateurs que sont la basse impédance (4/8 Ohms) et la haute impédance, plus communément appelés 100V. ATTENTION : les enceintes sont reliées sur les amplificateurs en câblant en PARALLÈLE. Si vous câblez en série, l’impédance de charge va augmenter. Alors qu’en câblant en parallèle des enceintes basse impédance, par exemple 2 enceintes de 4 ohms sur un ampli basse impédance, votre amplificateur aura une impédance de 2 ohms et se mettra en sécurité. Cela provoquera pour la majorité des amplis du marché un court-circuit et l’amplificateur sera en panne !
Les amplificateurs 100V délivrent une tension de 100V sans courant. Ils disposent d’un transformateur qui a pour principale fonction d’augmenter l’impédance de plusieurs centaines d’ohms, permettant ainsi de raccorder des enceintes avec transformateur 100V.
4- Les haut-parleurs 100V
Une enceinte peut être équipée d’un ou plusieurs haut-parleurs dans une même boîte afin de créer une onde sonore. Mais ce qu’il est impératif de retenir est qu’à chaque fois que l’on multiplie par 2 la puissance, on gagne 3 dB, et toutes les enceintes (sauf les colonnes) perdent 6 décibels à chaque fois que l’on double la distance d’écoute.
Perte de 6 décibels si on double la distance d’écoute.
L’oreille humaine « parfaite », qui n’existe pas, pourrait percevoir les fréquences comprises entre 20 Hz et 20 000 Hz, pendant que l’oreille humaine moyenne perçoit entre 35 Hz et 18 kHz.
Donc, plus la réponse en fréquence d’une enceinte est étendue et sans distorsion, plus vous percevrez un grand nombre d’informations. « Surtout dans les aigus, car ce sont les plus hautes fréquences, les sifflantes, qui vous donneront de la précision et des détails », précise Olivier Dick, chargé de projet chez Côte Network Multimédia. Privilégiez donc des enceintes 2 voies avec tweeter !
Un autre souci fréquent est le court-circuit acoustique, quand la masse d’air déplacée par la membrane du HP est dans le même volume qu’à l’arrière de celui-ci !
La conséquence est la perception d’un son de mauvaise qualité (pratiquement que des fréquences médium à très bas niveau).
Malheureusement, cela arrive souvent avec des HP de plafond à bas prix qui ont un système de fixation à ressort. Au bout de quelques mois, les ressorts se détendent et le HP n’est plus hermétique avec le plafond !
Comment appréhender un projet de sonorisation
Arrivé sur les lieux, l’installateur doit se poser une série de questions pour définir l’application.
– À quel niveau sonore doit-on sonoriser le bâtiment ?
– Faut-il privilégier la parole ou la musique ou les deux ?
– Quelles sont les zones à sonoriser (distance, hauteur sous plafond) ?
– Faut-il des pupitres micros d’appel ?
– Quelles sont les sources audio et combien faut-il en prévoir ?
– De quelle manière le client veut-il utiliser son système (commande déportée, smartphone, depuis la régie…) ?
– Y a-t-il une spécification particulière ?
– L’architecture du bâtiment permet-elle d’installer tout type d’enceinte ? (plafond, murales, à suspendre, encastrées dans le mur, invisible…) ?
– Y a-t-il une note sur l’acoustique du bâtiment ?
– La sonorisation doit-elle être couplée au système incendie (alarme, message diffusé) ?…
Pour toute application, il convient de ne pas oublier que le lieu de diffusion sera bruyant et que le son varie selon les heures de fréquentation. Les mesures du bruit ambiant doivent s’effectuer aux heures de pointe. Pour de la musique d’ambiance, le niveau de diffusion doit être de 10 dB supérieur au niveau de bruit ambiant. Pour la diffusion de messages avec une bonne intelligibilité, le niveau doit être de 15 dB supérieur au bruit ambiant.
Les haut-parleurs : couverture sonore et placement des haut-parleurs
Le placement des HP doit assurer la meilleure couverture acoustique d‘un lieu avec un nombre minimum de points de diffusion. Cette couverture effective ne doit pas seulement permettre d’entendre le son, mais doit assurer une bonne intelligibilité en tout point de l’espace à sonoriser. Dans un espace clos, comme une boutique, il faut avoir conscience qu’en s’éloignant du haut-parleur, l’intensité sonore directe diminue pendant que celle renvoyée par les murs augmente. Pour assurer un facteur d’intelligibilité élevé, il faut optimiser le rapport entre champ direct et champs diffus. Cela est généralement obtenu, à la fois du point de vue pratique et économique, en plaçant les haut-parleurs à proximité des auditeurs. Il est donc préférable de disposer une multitude de HP de faible puissance placés de façon à ce que les auditeurs se situent dans la zone de champ direct plutôt qu’une paire d’enceintes de forte puissance localisée en un seul point. « Les haut-parleurs pour système de distribution sonore sont dotés de transformateurs permettant de les adapter à la ligne en fonction de la puissance désirée », tient à préciser Christophe Palluat de Besset, directeur commercial chez Sound Directions, intégrateurs et importateurs.
Pour faciliter l’implantation de HP de plafond, l’installateur appliquera une règle simple. « Il est conseillé d’espacer les HP d’une distance maximum égale au double de la distance du plafond aux oreilles des auditeurs, puis diviser par 1,5′ », confirme Christophe Palluat de Besset.
Le choix de l’amplificateur
Après avoir déterminé la puissance requise pour chaque transformateur de HP, vous allez effectuer la somme de ces puissances afin de définir quelle est la puissance que doit délivrer l’amplificateur. La présence d’un transformateur implique un phénomène de perte par insertion. C’est pourquoi l’amplificateur doit être capable de fournir une puissance supérieure à la puissance théorique requise par l’ensemble des HP. Olivier Dick rappelle qu’il convient de prévoir une puissance supérieure de 20 %.
La section du câble
La résistance électrique s’oppose au passage du courant. Cette résistance est inversement proportionnelle à la section des câbles utilisés. Afin de réduire la résistance de ligne et la perte d’énergie qu’elle entraîne, il est recommandé d’utiliser des câbles en cuivre de section suffisamment élevée. Ceci est particulièrement important avec les enceintes passives de faible impédance. Le coefficient de transfert de puissance dans un câble est déterminé par (R charge / (R câble + R charge))².
Tableau de rendement en % en fonction de la distance et de la section des câbles
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8 ohms |
8 ohms |
8 ohms |
100 V |
100 V |
100 V |
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|
1,5 mm² |
2,5 mm² |
4 mm² |
1,5 mm² |
2,5 mm² |
4 mm² |
|
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10 m |
94,3 % |
96,5 % |
97,8 % |
99,5 % |
99,7 % |
99,8 % |
|
20 m |
89,1 % |
93,2 % |
95,7 % |
99,1 % |
99,4 % |
99,6 % |
|
50 m |
75,8 % |
84,3 % |
95,4 % |
97,7 % |
98,6 % |
99,1 % |
|
100 m |
59,4 % |
72,0 % |
80,9 % |
95,4 % |
97,2 % |
98,2 % |
|
200 m |
39,3 % |
54,3 % |
66,8 % |
91,1 % |
94,5 % |
96,5 % |
|
500 m |
16,2 % |
27,9 % |
41,2 % |
79,9 % |
87,1 % |
91,6 % |
|
1 000 m |
6,3 % |
12,9 % |
22,3 % |
65,2 % |
76,6 % |
84,3 % |
Prêt pour attaquer ce marché
Même si tous les aspects techniques n’ont pas été abordés dans ce dossier, l’installateur électrique dispose de clés suffisantes pour rentrer dans ce marché et proposer ces services aux mairies, boutiques, centres commerciaux, bureaux tertiaires, lieux de culte… et ainsi proposer d’installer une véritable solution audio qualitative et performante d’un point de vue financier, audio et énergétique. De nombreux fabricants proposent des formations et, en une journée, vous aurez compris les règles de l’art et vous sentirez à l’aise avec ce sujet.
Sound Directions est d’ailleurs finaliste du concours du meilleur projet audiovisuel européen au Innavate Awards pour le centre commercial de la Toison d’Or à Dijon, mais travaille principalement avec des intégrateurs audiovisuels sur des projets tels que les musées, les sièges d’entreprise, les gares SNCF, les aéroports, les stades…
Sociétés citées dans ce dossier :
Sound Directions: www.sounddirections.fr
Société Côte : www.cote-electricite.com/
Focal JM Lab: www.focal.com/fr
Soundtube: www.soundtube.com
Clock Audio: www.clockaudio.com
Active Audio: www.activeaudio.fr
pour en savoir plus, consultez le « Guide ligne 100 V QSC audio » de Sennheiser. Ce document pratique permet de calculer la section des câbles en fonction de la longueur envisagée ou de déterminer la couverture et le placement des haut-parleurs…
