Aujourd’hui nous vous parlons des fréquences dans l’audio, c’est-à-dire les fréquences audibles par les oreilles humaines, et qui sont traitées par chacun des haut-parleurs de vos enceintes. Que ce soit pour sonoriser un centre commercial, des espaces de bureau ou une installation résidentielle, les enceintes doivent présenter des qualités de reproduction minimale afin que l’on puisse bien distinguer les voix des instruments, le piano des guitares, ressentir le lieu d’enregistrement, etc. Alors, à quoi correspondent les fréquences et comment se répartissent-elles ?
De 20 à 20.000 Hz, pour les oreilles les plus jeunes
L’oreille humaine peut percevoir les fréquences allant de 20 Hz jusqu’à 20.000 Hz. Il faut savoir que plus le nombre est bas, plus les fréquences sont basses. Et inversement. La base est la suivante : 20 Hz c’est le grave, 20.000 Hz c’est l’aigu. Entre les deux se trouvent une multitudes de nuances et de détails.
Sachant que plus l’on vieillit, moins l’oreille est performante dans les hautes fréquences. Les 20.000 Hz s’entendent lorsque l’on a moins de 20 ans, ensuite l’oreille décline et perd 1000 Hz tous les 10 ans environ. Ce n’est pas une règle immuable, elle dépend de chaque personne et du soin que l’on prend de ses oreilles en évitant de les exposer à des bruits trop forts trop souvent.
Quels types de fréquences ?
On peut diviser la bandes de fréquences entendables par l’oreille en huit zones. Si on détaillait un peu tout ça ?
Les fréquences subsoniques (1 Hz – 20 Hz)
Elles sont généralement produites par des tremblements de terre et par les grandes orgues que l’on trouve dans les églises. Il s’agit donc ici plutôt de vibrations ressenties qu’entendues.
Les fréquences très basses (20 Hz – 40 Hz)
Il s’agit de l’octave la plus basse perçue par notre oreille. Ces fréquences sont produites par les grosses caisses de batteries, les notes les plus basses d’un piano ou d’une guitare basse, ou encore le tonnerre ou le ronronnement d’un gros moteur tel que celui d’une climatisation.
Les fréquences basses (40 Hz – 160 Hz)
Cette bande de fréquences concerne les fondations de la musique dans le grave avec tout ce que cela concentre de rondeur et d’impact.
Les fréquences moyennes basses (160 Hz – 315 Hz)
Ce spectre comprend entre autre la note Do central du piano. Leur qualité de reproduction est primordiale. Utilisées de la mauvaise manière avec de mauvais réglages, les informations sonore pourraient être sérieusement altérées et éloignées de la réalité.
Les fréquences moyennes (315 Hz – 2,5 KHz)
L’oreille est plutôt sensible à ce spectre de fréquence. Par ailleurs, cette bande sonore est celle qui correspond à la qualité d’un haut-parleur de téléphone.
Les fréquences moyennes hautes (2,5 Khz – 5 KHz)
Les fréquences atteignent ici un pic où l’oreille humaine est la plus sensible. Elles contribuent à différencier les instruments les uns des autres.
Les fréquences hautes (5 Khz – 10 Khz)
il s’agit d’une zone qui contient plusieurs des harmoniques de notes produites dans les bandes précédentes. Cette zone dispose d’ailleurs d’une zone acoustique limitée.
Les fréquences très hautes (10 KHz – 20 KHz)
Ici, il y a encore moins d’acoustique, seules sont présentes les notes harmoniques les plus hautes spécifiques à certains instruments.
Les fréquences sont-elles toutes aussi importantes ?
Comme on vient de le voir, l’oreille est plus sensible dans les fréquences médium. Justement, c’est là où se situe l’énergie principale de la plupart des instruments mais aussi des voix chantées. Bien que l’oreille puisse entendre dans les meilleurs conditions de 20 à 20 kHz, que les CD assurent une bande passante aussi large et que les enregistrements Hi-Res sont même capables de monter à 96 kHz ou plus, les fréquences les plus importantes se situent entre 30 et 4.000 Hz.
Le tableau ci-dessous vous donne les exemples d’un certain nombre d’instruments. Le piano a le spectre le plus large. Une guitare va de 75 à 1400 Hz par exemple, le violon de 200 à 3500 Hz. Les grandes orgues ont le spectre le plus large, de 16 Hz à 8372 Hz pour être précis. Si l’on prend l’ensemble des types de voix chantées (basse, baryton, ténor, alto, soprano), la couverture en fréquences est identique à celle de la guitare : 75-1.400 Hz.
Alors est-ce si grave de perdre de l’audition dans l’aigu avec l’âge ? Le schéma ci-dessus reprend uniquement les fréquences fondamentales. Celles-ci sont toujours complétées d’harmoniques plus aiguës qui contribuent à la définition de l’instrument et à son timbre. Une grande partie de la richesse des instruments se trouve dans les harmoniques. Les hautes fréquences sont donc nécessaires.
Au delà des 20 KHz, les fréquences ne sont plus perçues par l’oreille mais plutôt directement par le crâne. La musique ne contient que très peu de ces fréquences. De plus, il faut des enregistrements en audio Hi-Res pour pouvoir les reproduire. En revanche, elles contiennent toujours des harmoniques ainsi que les micro informations de réverbération du lieu d’enregistrement liées au type et à la taille de l’instrument utilisé.
Et comment est-ce que ça se traduit dans les enceintes ?
Chaque zone de fréquences est reproduite par un type de haut-parleur. Là encore, une règle simple : plus les fréquences sont basses, plus le haut-parleur devra être de grande taille. Et vice-versa. En fonction des haut-parleurs qu’elles embarquent, les enceintes reproduiront donc toute ou partie de l’ensemble des fréquences entendues par l’oreille humaine.
- Subwoofer – les fréquences très basses, de 20 à 40 Hz – haut-parleurs de diamètre 20 à 46 cm
- Woofer/bas-médium – les fréquences basses, de 40 à 160 Hz – haut-parleurs de 13 à 20 cm
- Médium – les fréquences moyennes, de 160 à 2.500 Hz – haut-parleurs de 8 à 13 cm
- Tweeter – les fréquences hautes, de 2.500 à 20.000 Hz – haut-parleurs de 25 mm en moyenne
- Super tweeter – les fréquences au-delà de 20.000 Hz – haut-parleurs de 20 mm en moyenne
Rares sont les enceintes équipées des cinq types de haut-parleurs ! On parle alors d’enceinte cinq voies. Plus globalement, les enceintes les plus courantes sont des enceintes deux voies contenant un woofer/médium et un tweeter.
Les fréquences médium, la clé d’une reproduction de qualité
En résumé, les lois de la physique sont immuables : pour reproduire la musique le plus fidèlement possible, il faut des enceintes à la bande passante la plus large possible. Cependant, cela est vrai dans le cadre d’une installation HiFi pour les personnes plus exigeantes. Pour les autres et pour un grand nombre d’applications commerciales, il faudra idéalement se diriger vers des enceintes dont la partie médium est soignée. Même si la bande passante est écourtée dans les basses comme dans les très hautes fréquences, ce sera au final peu pénalisant dans beaucoup de cas.
La combinaison de ces deux haut-parleurs prend tout son sens dès lors qu’il y a un effet de réverbération. C’est l’impression que le son que l’on perçoit (produit par les haut-parleurs) est joué dans un endroit particulier (salle de concert pour la musique, ou reproduction des bandes sonores d’un film qui sont plus ou moins réalistes). Et la réverbération acoustique quant à elle permet d’accentué ou de modifié artificiellement cette bande sonore.