Comment mesurer le volume d'un haut-parleur - RMS ou SPL

by Andrew Bishop

A quel point le son est-il fort ? Seul SPL peut vous le dire.

Le choix de haut-parleurs passifs à 2 voies, 3 voies et subwoofer et d'une amplification appropriée pour votre système de sonorisation est en fait une tâche assez délicate. Vous verrez différentes spécifications de puissance pour les deux, de la puissance musicale de crête, la puissance musicale, la puissance de crête, la puissance du programme, la puissance RMS et - pour les haut-parleurs uniquement - le SPL.

SPL est l'abréviation de Sound Pressure Level (niveau de pression sonore) qui (pour les besoins de la sonorisation et de la Hi-Fi) est la pression causée par une onde sonore traversant l'air. Il est évident que plus le NPS est élevé, plus le volume est élevé ou, à l'inverse, plus le volume est élevé, plus le NPS est élevé.

Le niveau de pression acoustique est mesuré en décibels, une unité de mesure logarithmique nommée d'après Alexander Graham Bell, qui est utilisée pour indiquer à quel point un son est plus fort ou plus faible qu'un autre, ce qui nous permet de mesurer l'intensité d'un son. Une fois que nous pouvons mesurer le SPL produit par différents haut-parleurs, nous pouvons alors utiliser ces mesures pour comparer les performances de ces haut-parleurs.

Pour vous donner une idée de la manière dont les mesures SPL se traduisent dans la vie réelle :

0dB est le seuil de l'audition humaine

40dB est une pièce très calme dans votre maison

60dB est le niveau d'une conversation normale entre deux personnes distantes d'1,80 m.

80dB est le niveau de bruit dans une rue animée, ou quelqu'un qui vous crie dessus à environ 1 mètre de distance

90-100dB, c'est le bruit d'un train qui passe à toute vitesse sur le quai d'une gare.

120dB un avion à réaction décollant à 30m

130dB est le seuil de la douleur - n'y allez pas !

140dB, c'est ce à quoi vos oreilles seraient soumises si vous vous teniez derrière un avion militaire décollant à pleine puissance - et vous seriez éjecté de vos pieds.

150dB Rupture du tympan

(Sachez qu'une exposition prolongée à des niveaux sonores continus supérieurs à 90dB SPL peut causer des dommages permanents à votre audition).


How loud is loud?

Watts et SPL

Avant d'aborder la question du niveau de pression acoustique, nous devons examiner la puissance de l'amplificateur (watts) et son incidence sur le niveau de pression acoustique.

Une variation de +3dB du NPA est généralement acceptée comme la plus petite différence de volume (vers le haut ou vers le bas) que nous, humains, pouvons détecter dans une parole ou une musique amplifiée. Pour qu'un système de sonorisation sonne +3dB plus fort, la puissance de sortie de l'amplificateur doit être doublée.

Pour rendre le même système plus silencieux de 3 dB, la puissance de sortie de l'amplificateur doit être divisée par deux. Cela signifie que pour augmenter le volume sonore de +3 dB d'un système de sonorisation de 100 watts (W), vous avez besoin d'un amplificateur de 200W. Pour le rendre plus silencieux de -3dB, il suffit de baisser la puissance de l'amplificateur de 100W jusqu'à ce que la sortie soit de 50W.

N'oubliez pas que ce changement de +3dB est le plus petit changement de volume que vous pouvez entendre - donc doubler simplement la puissance de votre amplificateur (si vos enceintes le supportent) ne va pas rendre votre sonorisation plus forte lors d'un concert.

Pour faire une différence de 6dB en SPL dans ce système, la puissance de sortie de l'amplificateur devrait être quadruplée pour le rendre plus fort ou divisée par quatre pour le rendre plus silencieux, donc vous auriez besoin d'un amplificateur de 400W (et des haut-parleurs correspondants) pour augmenter le volume de +6dB ou vous devriez baisser l'amplificateur de 100W à 25W pour diminuer le volume de -6dB.

Si vous voulez un système de sonorisation qui sonne deux fois plus fort qu'un système de sonorisation de 100W - et en supposant que vos haut-parleurs puissent le supporter - vous aurez besoin d'un amplificateur de puissance de 1000W pour fournir l'augmentation de +10dB du NPS dont vous aurez besoin, ou pour baisser votre ampli à 10W si vous voulez réduire de moitié le volume perçu.

Qu'est-ce qu'un watt ?


Le watt est une unité familière pour mesurer la puissance - après tout, nous nous sommes probablement tous assis devant un feu électrique de 1000 watts qui convertit l'énergie électrique en chaleur - et, comme les haut-parleurs ne sont pas exactement efficaces, un amplificateur connecté à un haut-parleur peut être considéré comme un moyen assez efficace de produire de la chaleur et une méthode plutôt inefficace de convertir l'énergie électrique en son.

Watts d'amplificateur (puissance de sortie)


Dans les amplificateurs, le nombre maximal de watts qu'un amplificateur peut fournir à un haut-parleur est calculé à partir de la tension de sortie que l'amplificateur peut fournir à un haut-parleur d'impédance connue.

L'impédance - qui se mesure en Ohms (Ω) - est le terme utilisé pour décrire la résistance d'un circuit électrique au courant alternatif (CA). La résistance (également mesurée en Ω) est la mesure de l'opposition d'un objet à la circulation du courant électrique qui le traverse.

La formule utilisée pour calculer la puissance délivrée par un amplificateur à travers un haut-parleur est V2/R (Volts x Volts ÷ Résistance) où V est la tension de sortie de l'amplificateur et R est l'impédance du haut-parleur en Ohms. Plus l'impédance du haut-parleur est élevée, moins l'amplificateur à semi-conducteurs peut produire de puissance, de sorte que vous pouvez voir des spécifications de puissance de sortie d'amplificateur qui disent quelque chose du genre 1000W sur 2Ω, 500W sur 4Ω, 250W sur 8Ω.

Il existe plusieurs façons de mesurer la tension de sortie produite par un amplificateur - RMS, puissance programmée et puissance de crête.

RMS signifie Root Mean Square et est une mesure de la puissance qu'un amplificateur est capable de délivrer en continu sur une période de temps, c'est donc absolument, définitivement, la façon la plus honnête de représenter la puissance d'un amplificateur.

Si les spécifications de l'amplificateur ne mentionnent pas RMS, vous pouvez supposer qu'il s'agit du programme ou de la puissance de crête. Si les spécifications de l'ampli ne mentionnent ni l'un ni l'autre, vous pouvez supposer que les chiffres correspondent à la puissance de crête. En règle générale, la puissance de programme est le double de la puissance RMS et la puissance de crête est le double de la puissance de programme.

Il est bon de se rappeler que la puissance de crête est une mesure de la sortie maximale absolue qu'un amplificateur poussé à sa limite absolue est capable de délivrer sur une milliseconde environ, donc ne vous laissez pas tromper en pensant qu'un amplificateur avec une puissance de crête de 4000W sera aussi fort qu'un amplificateur RMS de 4000W - s'il devait être capable de faire cela, il devrait être évalué à 16000W de puissance de crête.

Watts de haut-parleur (entrée)


Pour les haut-parleurs, les watts sont exprimés de la même manière - RMS, puissance programmée et puissance de crête. Cependant, cette fois-ci, les chiffres vous indiquent la puissance que le haut-parleur peut supporter avant de se déformer en raison de l'accumulation de chaleur dans la bobine mobile (rappelez-vous le feu électrique) ou de la distorsion à court terme due à la sortie maximale d'un amplificateur. Là encore, si rien n'indique le type de chiffre que vous regardez, supposez qu'il s'agit de la puissance de crête et non de la puissance efficace.

Qu'en est-il du SPL d'un haut-parleur ?

Le NPA d'un haut-parleur est mesuré à l'aide d'un système de microphone de mesure sur l'axe à une distance d'un mètre, tandis que le haut-parleur est alimenté par un bruit blanc délivré par un amplificateur d'une puissance de 1W.

Avec les haut-parleurs passifs de sonorisation, il est pratiquement impossible de comparer ce qui est comparable car tous les fabricants optimisent leurs enceintes différemment, parfois en adaptant une enceinte à un haut-parleur particulier (haut-parleur à châssis) ou en modifiant un haut-parleur pour qu'il s'adapte à une enceinte particulière.

Par conséquent, le niveau de pression acoustique produit par les enceintes de sonorisation passives est presque toujours spécifié comme un "niveau de pression acoustique maximal", qui est un calcul théorique pour une enceinte qui tend à être légèrement supérieur à la valeur mesurée de cette enceinte.

Bien qu'il ne soit pas représentatif des performances réelles d'un produit, le NPA maximum vous permet de comparer l'efficacité relative de haut-parleurs de configurations de haut-parleurs et de puissances identiques provenant de différents fabricants.

Vous avez déjà vu que si vous doublez la puissance des amplis d'un système de sonorisation, vous obtenez une augmentation de +3dB de son SPL que vous pouvez juste entendre et pas plus, que vous devez quadrupler la puissance disponible pour obtenir une augmentation notable du niveau de +6dB, et qu'il faut dix fois la puissance d'origine de l'ampli pour produire l'augmentation de +10dB du SPL qui est nécessaire pour doubler le volume perçu du système.

Donc, si la différence de NPA maximum entre deux enceintes est de +3dB, dans le monde réel, vous devrez doubler la puissance de l'amplificateur de l'enceinte la plus silencieuse pour les égaliser. S'il y a une différence de +6dB, vous aurez besoin de quatre des enceintes les plus silencieuses (et de quatre fois la puissance de l'amplificateur) pour compenser la différence. S'il y a une différence de +10 dB (vous l'avez deviné), vous aurez besoin de dix enceintes plus silencieuses et de dix fois la puissance de l'amplificateur pour la rattraper.

Les haut-parleurs sont différents


On pourrait penser que les haut-parleurs (châssis de haut-parleurs) ont des valeurs SPL, et on aurait raison. Cependant, un haut-parleur dépend de son enceinte pour le "charger" (c'est-à-dire pour lui donner un volume d'air contrôlé contre lequel il peut pousser), et s'il était poussé à n'importe quel niveau dans l'air libre, il commencerait simplement à s'agiter. La solution consiste à utiliser une méthode de mesure standard dans laquelle un haut-parleur est alimenté par 1W de puissance et le NPA est mesuré à 1m du centre de son cône. Vous verrez le résultat apparaître dans les spécifications des haut-parleurs sous la forme (par exemple) de "Sensibilité 97dB@1W@1m" ou simplement de "Sensibilité 97dB".

Les mêmes règles concernant les "différences en dB" s'appliquent : un haut-parleur dont la sensibilité est inférieure de 3dB à celle d'un autre nécessitera une puissance d'amplificateur 2 fois supérieure pour produire le même niveau de pression acoustique de sortie, une différence de 6dB nécessitera une puissance 4 fois supérieure et une différence de sensibilité de 10dB nécessitera une puissance 10 fois supérieure pour la surmonter.

Ce petit détail devient très utile lorsque vous cherchez à remplacer un haut-parleur défectueux ou à améliorer un haut-parleur existant. Si vous connaissez la sensibilité du haut-parleur que vous remplacez, vous serez en mesure de maintenir les performances existantes de votre haut-parleur si vous choisissez un remplacement avec la même sensibilité, ou même de tirer un peu plus de niveau en installant une unité avec une sensibilité plus élevée.

Que signifie tout cela ?


Lorsqu'il s'agit d'utiliser les watts pour sélectionner et associer des amplificateurs et des haut-parleurs passifs, si les spécifications que vous recherchez vous donnent à la fois des puissances en watts RMS et en crête, vous pouvez choisir en toute confiance l'amplificateur qui correspond au haut-parleur que vous avez choisi, ou le haut-parleur qui correspond à l'amplificateur que vous avez choisi, en vous assurant simplement que les puissances RMS et en crête du haut-parleur sont identiques ou supérieures à celles de l'amplificateur.

Le niveau de pression acoustique est une considération importante dans le monde réel, car une exposition continue à des niveaux de pression acoustique supérieurs à 90 dB peut provoquer des lésions auditives - c'est la raison principale pour laquelle chaque ingénieur du son devrait avoir un appareil de mesure du niveau de pression acoustique (il existe plusieurs très bonnes applications pour téléphones portables) et utiliser un équipement de protection auditive si nécessaire.

Lorsqu'il s'agit de choisir des haut-parleurs passifs, la valeur SPL maximale vous donne une comparaison des efficacités relatives entre les haut-parleurs, mais elle ne se traduit pas vraiment par une utilisation dans le monde réel, car il est impossible de se tenir devant un système de sonorisation alimenté par un bruit rose à la puissance maximale sans une protection auditive importante.

Il convient de noter que les enceintes actives sont un cas particulier dans la mesure où leurs amplificateurs et leurs haut-parleurs sont soigneusement adaptés au stade de la conception afin de produire les meilleures performances possibles. Il vous suffit donc de déterminer la puissance dont vous aurez besoin pour vos concerts et de choisir l'installation d'enceintes actives qui vous la fournira.

Vous n'avez pas besoin d'aller jusqu'à 11

Alimenté à sa puissance maximale nominale, chaque enceinte de sonorisation et chaque subwoofer BishopSound est capable d'approcher ou de dépasser le seuil de douleur SPL de 120dB à 1m.

Cela signifie que, si vous utilisez un système de sonorisation BishopSound bien adapté et correctement configuré, capable de gérer la taille de la salle, vous n'aurez jamais à vous soucier du niveau de pression acoustique, de la gestion de la puissance ou de la réponse aux pics transitoires à court terme. Au lieu de cela, vous pouvez vous concentrer sur la création de votre mixage avec la qualité sonore et le niveau de volume qui correspondent à vos attentes - et à celles de votre public.

Pour des conseils pratiques et concrets sur le choix et la configuration de votre prochain système de sonorisation, veuillez appeler Andrew Bishop de BishopSound au 01765 698233.