REW : Faire des Mesures en Audio

 

REW : Faire des Mesures en Audio

 

Lorsque l'on travaille sur des projets audio, il arrive souvent que l'on ait à faire des mesures de courbes de réponse, spécialement dans les cas suivants :

• enceintes acoustiques
• salles d'écoute
  
• filtres passifs
• filtres actifs

Il y a longtemps, ces mesures étaient effectuées à l'aide d'appareils dédiés, très chers, ou bien à l'aide d'un générateur basse fréquence et d'un oscilloscope, procédé très fastidieux.

Mais actuellement, un ordinateur équipé d'une carte son peut être une très bonne solution.

Dans et article nous allons parler de REW. Ce logiciel est très connu des amateur de conception d'enceintes DIY, mais peu d'électroniciens le connaissent.

Le but de cet article n'est pas de refaire ce que beaucoup de personnes ont déjà fait et écrit sur le sujet, mais d'orienter vers les tutoriels courants, et donner quelques conseils utiles.

1. Principe

La mesure d'une courbe de réponse s'effectue à l'aide d'un générateur d'onde sinusoïdale, qui applique un signal de fréquence variable à l'entrée du circuit à tester, 20Hz à 20000Hz par exemple. Ce balayage s'appelle SWEEP en anglais.

Sur un PC, on peut parfaitement générer un sweep et l'envoyer sur la sortie ligne.

Pour chaque changement de fréquence on mesure le signal en sortie. Une entrée de la carte son permettra de faire cette mesure.

1.1. Mesures d'enceintes acoustiques

C'est l'utilisation la plus courante. Ces mesures nécessitent l'utilisation d'un microphone. Il en existe deux types :

• microphone USB
• microphone XLR

Le MiniDSP UMIK-1 est un microphone USB. Il se raccorde directement au PC.

Le Superlux ECM999 et le Behringer ECM8000 sont des microphones XLR. Comme tous les microphones de ce type ils ont besoin d'une alimentation fantôme, fournie par la majeure partie des cartes son professionnelle.Une Focusrite Scarlett 2i2 peut parfaitement faire l'affaire :

Focusrite Scarlett 2i2

Si le niveau sonore réel fait partie des mesures à effectuer, un sonomètre sera nécessaire. On trouve des modèles bon marché sur AliExpress :

UNI-T UT353

Ce modèle fonctionne très bien pour des niveaux supérieurs à 38dB, mais il n'est cependant pas apte à mesurer des niveaux sonores plus faibles.

Si je calibre mon micro avec ce sonomètre, ma chaîne d'acquisition ECM999 + Focusrite Scarlett 2i2 est capable de mesurer des bruits inférieurs à 30dB, alors que le sonomètre n'en est pas capable. Je pense que son électronique doit être sérieusement bruitée.

Avec le Digital Sound 8922 il sera possible de mesurer des bruits ambiants en dessous de 30dB. Il est beaucoup plus cher, mais il est livré avec un certificat de calibration.

Sur pas mal de sites, on trouve des échelles de niveau sonore pour différents bruits courants :

Exemple : https://www.loos.fr/sites/default/files/2017-10/Echelle%20du%20bruit%20au%20quotidien_0.pdf

Avec le UNI-T UT353 je mesure 38dB au minimum dans mon habitation, avec le Digital Sound 8922 plutôt 28dB, ce qui est beaucoup plus proche de la réalité. Tout dépend donc des ses besoins.

ATTENTION : lors de la mesure d'enceintes acoustiques, celles-ci vont émettre des sons d'une puissance plus ou moins élevée en fonction du réglage de volume de l'amplificateur. Il est utile de procéder par étape, en commençant par un volume faible, et augmenter le volume petit à petit. Le niveau sonore doit être suffisant pour ne pas être noyé dans le bruit ambiant, mais suffisamment modéré pour ne pas devenir sourd.

Si l'on désire faire des mesures avec un niveau acoustique élevé, un bon casque anti-bruit est recommandé.

1.2. Mesures de circuits électroniques

La mesure de circuit électroniques ne requiert aucun matériel particulier, si ce n'est quelques câbles.

Le type de carte son à utiliser dépend du type de circuit à mesurer :

• asymétrique (entrées / sorties RCA ou JACK stéréo)
  
• symétrique (entrées / sorties XLR ou JACK symétrique)

Dans un câble asymétrique le signal est transporté par un seul fil, le retour étant assuré par le blindage (masse).

Dans un câble symétrique le signal est transporté par deux fils : point chaud et point froid. Le blindage a pour seul rôle de protéger les fils des perturbations électromagnétiques extérieures. Si un parasite traverse le blindage, il va affecter les deux fils de la même manière. On obtient donc deux parasites, un sur le point chaud, un sur le point froid. Comme au bout du câble il y a un appareil symétrique avec un circuit différentiel en entrée, les deux parasites s'annulent.

1.2.1. Utilisation en Hi-FI

Dans la majeure partie des cas, en HI-FI, le matériel est asymétrique. On utilisera les entrées / sorties audio du PC :

• entrées sorties audio de la carte mère
• entrées sorties d'une carte son interne

Si le matériel à mesurer est équipé de prises RCA, et la carte son de JACK 3.5mm, deux câbles adaptateurs RCA / JACK 3.5mm mâle suffiront.

Remarque : les sorties lignes peuvent très bien être les sorties RCA d'un DAC relié au PC par USB, si on est équipé de ce genre de matériel.

1.2.1. Utilisation en sonorisation

En sonorisation le matériel est symétrique, des câbles XLR ou JACK TRS (symétriques) seront nécessaires, ainsi qu'une carte son professionnelle adaptée, comme pour la mesure d'enceintes.

Il sera impossible de faire des mesures avec les entrées / sorties JACK d'un PC, à moins de dé-symétriser les signaux, à l'aide de circuits dé-symétriseurs ou de transformateurs.

2. REW

REW (RoomEqWizard) est un logiciel de mesure audio utilisable sous Windows, Mac et Linux. Il est gratuit. On peut le télécharger ici :

https://www.roomeqwizard.com/

On trouve des traductions de son manuel utilisateur :

http://koopstribe.free.fr/REW_V5_Manuel_FR_V2_0.pdf 

Beaucoup de tutoriels existent, y compris sous forme vidéo :

https://www.youtube.com/watch?v=2v-sz7z1-jU

L'auteur en a publié plusieurs.

2.1. Calibration

L'étape de calibration permet d'adapter REW au matériel (microphone et carte son). 

2.2.1. Calibration de la carte son

Cette calibration s'effectue en reliant entre elles une entrée et une sortie de la carte son. On parle de LoopBack.

Si l'on utilise les entrées / sorties son de la carte mère d'un PC, qui sont en règle général des JACK 3.5mm, un simple câble mâle / mâle stéréo suffit.

Attention de bien relier la sortie ligne (verte) sur entrée ligne (bleue), et non pas sur l'entrée microphone (rose).

S'il s'agit d'une carte son professionnelle, un câble adapté est nécessaire. Il faut savoir que les entrées de la majeure partie des cartes son professionnelles sont mixtes (combo XLR / JACK).

Il faut bien lire le manuel de la carte son pour savoir comment brancher un microphone, un instrument, ou un équipement délivrant un niveau ligne.

Un bon tutoriel de calibration se trouve ici :

ProjetHomeStudio

La calibration va également permettre de vérifier que l'on a bien choisi les bonnes entrées / sorties dans les préférences de REW. Si le logiciel estime que le signal mesuré est beaucoup trop faible, il le fera remarquer, et il faudra corriger l'erreur. Il peut aussi estimer qu'il est trop fort (saturation), et il sera préférable de réduire le volume en sortie.

Il faut bien veiller à régler les niveaux d'entrée et de sortie du PC à des valeurs correctes. Envoyer sur une sortie un signal trop fort sur une entrée trop sensible créera de la saturation. Envoyer sur une sortie un signal trop faible sur une entrée trop peu sensible donnera des mesures imprécises, noyées dans le bruit.

2.2.2. Calibration du microphone

Certains microphones haut de gamme sont livrés avec un fichier de calibration personnalisé. Dans la majorité des cas, si le microphone est de bonne qualité, cette calibration est inutile.

Superlux ECM999

Comme on le voit sur ce graphique, la courbe de réponse d'un ECM999 comporte quelques irrégularités après 3000Hz. La courbe de réponse tient dans une fourchette de -0.5dB (en dessous de 25Hz) et +2dB (quelques bosses entre 3000 et 20000Hz).

https://www.hometheatershack.com/threads/superlux-ecm-999-calibration-file.173210/

Sur ce fil de discussion, un intervenant fournit un fichier de calibration, tout en affirmant que la différence avec ou sans calibration est inaudible. Effectivement il faut au moins 3dB à une oreille exercée pour qu'une différence soit décelable, 5dB pour qu'elle soit vraiment significative.

2.2. Mesure

Le même tutoriel que précédemment indique comment effectuer une mesure.

2.2.1. Mesures sur des enceintes acoustiques

Lorsqu'on lance une première mesure, REW annonce "SPL not calibrated". Si l'on possède un sonomètre, il est possible de calibrer le niveau sonore en cliquant sur "Calibrate SPL". Lorsque l'on fera ensuite des mesures avec un microphone les graphiques indiqueront un niveau réel en décibels :

Sur ce graphique, la mesure indique une soixantaine de décibels de niveau acoustique réel, ce qui est très raisonnable. Si le niveau est nettement supérieur, on se fatigue vite, surtout lorsque le sweep arrive dans l'extrême aigu.

Avec REW il est possible de mesurer la courbe de réponse d'une enceinte, mais pas seulement. On peut mesurer sa courbe d'impédance.

Il suffit d'insérer une résistance entre l'amplificateur et l'enceinte :

Et on envoie deux signaux sur deux entrées de la carte son :

• le signal de sortie de l'amplificateur
• le signal en aval de la résistance
  

Cet article de Dominique Pétoin indique comment faire :

https://www.petoindominique.fr/php/mesurematos.php

2.2.2. Mesures sur des circuits électroniques

Bien entendu, ici le niveau acoustique réel n'est pas utile, puisqu'il est inexistant. Le réglage du niveau est également moins critique que pour la mesure d'enceintes, en tous cas la mesure ne casse pas les oreilles, et pour cause. On pourra en toute tranquillité faire des mesures à niveau maximal.

Voici la courbe de réponse d'un filtre Linkwitz&Riley passe-haut calé sur 90Hz.

Il peut arriver que la mesure semble ne correspondre à rien de concret, ou qu'elle ne soit pas répétitive. Dans ce cas, il ne faut pas incriminer forcément le circuit que l'on est en train de tester. Le bug se situe souvent entre l'écran et la chaise, l'être humain :

• mauvais choix des entrées / sorties dans la configuration de l'ordinateur
• mauvaise calibration
• etc.

3. Autres logiciels

Il existe d'autres logiciels, pas forcément gratuits : ARTA par exemple, installable seulement sous WINDOWS

4. Conclusion

REW est un logiciel assez complexe au premier abord. Il faut expérimenter pour l'avoir bien en main. Ensuite il rend de grands services.

Imaginez que vous deviez relever la courbe de réponse d'un filtre à l'aide d'un générateur de fréquences et d'un oscilloscope. Il vous faudra noter chaque valeur dans un tableur et afficher un graphe. Cela prendra un certain temps.

Et s'il faut refaire la mesure après une correction du circuit électronique, cela prendra le même temps.

Avec REW, l'apprentissage et les réglages prennent aussi du temps, mais ensuite chaque mesure dure 5 secondes.

Ceux qui lisent mes articles consacrés à l'audio auront probablement deviné mes intentions : tester un certain nombre de filtres actifs, et à terme, tester le résultat final sur des enceintes multi-amplifiées.

Cordialement

Henri