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Réflexion, d'ondes sonores

Imaginez une source sonore en champ libre, comme dans une prairie ouverte :
Le son émane de la source de manière sphérique allant dans toutes les directions. Le son direct de la source se déplace donc devant vous, et ne revient jamais.

Considérons maintenant la même source dans une salle : Le son direct se déplace devant vous, mais quand il frappe une cloisons, et se reflète contre celle-ci.
Dans ce cas, le son direct qui se déplace devant vous utilisant un trajet, vous reviendra plusieurs fois par des trajets différents, jusqu'à ce qu'il disparaisse faute d'énergie.

Un son comprenant plusieurs réflexions sonnera totalement différemment d'un son dans un champ libre. Les réflexions transmettent des informations importantes sur la taille de la salle, la forme et la composition de ces parois. Les réflexions définiront les caractéristiques sonores d'une pièce.

 

 

 

a- La réflexion spéculaire:

Le mécanisme de la réflexion d'une surface plane est simple. Ce schéma montre le reflet d'une onde sur une surface rigide et plane. Les fronts d'ondes sphériques heurtent le mur, et les fronts d'ondes réfléchis retournent vers la source.
C'est ce que l'on appelle une réflexion spéculaire qui se comporte de la même façon que la réflexion de la lumière contre un miroir, décrit par la loi de Snell-Decartes .

Le son suit la même règle que la lumière: l'angle d'incidence est égal à l'angle de réflexion, tout comme une image dans un miroir,
le son réfléchi agit comme si il provenait d'une image sonore virtuelle.

La Source virtuelle est acoustiquement située derrière la surface réfléchissante, comme la visualisation d'une image dans un miroir.
Cette image se trouve à la même distance derrière le mur que la source réelle qui est en face du mur.
C'est le cas simple d'une seule surface réfléchissante. Qu
and un son de frappe plus d'une surface, de multiples réflexions seront créées.

Prenons l'exemple de deux murs parallèles comme indiqué sur le schéma suivant.
Le son de la source va frapper le mur de gauche, ce qui peut être modélisé comme une source virtuelle "I 1" (premier ordre).
Le même son continuera a se refléter d'une paroi a l'autre créant une source virtuelle de la source virtuelle, "I2" (deuxième ordre).
Plusieurs images d'images apparaîtront (3ème ordre, 4ème,etc…) jusqu'à la perte total d'énergie du son et donc, sa disparition.

Nous observons que dans cet exemple, les murs sont séparés de 15 unités de distance; donc les images de premier ordre sont séparées de 30 unités, les images du second ordre sont à 60 unités, les images du troisième ordre sont séparées de 90 unités, et ainsi de suite.
Grâce à cette technique de modélisation, on peut ignorer la présence de murs, et considérer le son comme provenant des nombreuses sources virtuelles espacées de la source réelle, arrivant en retards en fonction de leur distance de la source.
Dans une salle rectangulaire, il y a six surfaces et la source aura une image dans les six surfaces, renvoyant de l'énergie vers le récepteur, aboutissant à un champ acoustique très complexe.
Lorsque l'on calculera l'intensité sonore totale à un point donné de cette salle, la contribution de toutes ces images devra être prise en considération.