Le plus grand stade d’Allemagne, le signal Iduna Park (80 000 places), berceau du Borussia Dortmund (champion de la ligue allemande de football en 2011 et 2012) vient de changer son système de diffusion PAVA* et a opté pour une solution RCF avec 14 clusters de 16 éléments line array amplifiés TTL33-A, assemblés sur un berceau spécialement développé.
Les études et travaux ont été réalisés sous la maîtrise d’œuvre de Fulfil Engineering GmbH en coopération avec RCF Allemagne, le département RCF Engineering Support Group (ESG) et la R&D de RCF, ainsi qu’ ATEIS Allemagne, après une étude de simulation-prédiction acoustique conduite avec EASE 4.3.
Les quatorze grappes de 14 éléments TTL33-A (soit 196) avec pour chacune un sub TTL26-A sont réparties en 2 x 4 pour les tribunes Est et Ouest et 2 x 3 pour les tribunes Nord et Sud. Avec une ouverture horizontale de 100° et un arrangement « vertical » (en arc) spécialement étudié, la couverture des tribunes est homogène et cohérente de haut en bas et dans la largeur (les grappes sont espacées de 20 m environ) et les critères d’intelligibilité fixés largement atteints.
Vue rapprochée d’une grappe en cours d’assemblage et du berceau acier d’accroche. Les TTL33-A spécialement traitées sont uniquement fixées par l’arrière via huit boulons de part et d’autre.
Le système sert aussi bien à la diffusion de « public address » qu’à la sonorisation d’alarme et est totalement conforme EN54-16. La distribution des signaux audio et des données de contrôle, ainsi que la remontée d’informations de gestion, est assurée par huit modules PAVA IDA8 d’ATEIS via un réseau fibre optique en anneau totalement redondant avec le protocole RDNet RCF pour le monitoring des amplis intégrés et des transducteurs (défauts de liaison et d’impédance, etc.) qui reporte le statut (et la localisation de défauts) au système de gestion centralisé.
Etant donné que les enceintes intègrent l’amplification et le traitement de signal (DSP 96 kHz, 32 bits virgule flottante), la liaison entre IDA8 et les grappes ne nécessite que deux lignes audio, et deux bus de contrôle (RDNet/RS485) pour une totale redondance et une alimentation externe par grappe.
Vue frontale d’une boîte TTL33-A, grille ôtée. C’est un système trois voies avec amplification classe D de 1250W (500W LF, 500 W, 250 HF) et plate-forme DSP (liaison RDNet de contrôle et monitoring) embarquées.
La dernière version de TTL33-A MKII utilisée (avec RDNet) a été légèrement modifiée pour répondre aux besoins spécifiques :
– L’ébénisterie en contreplaqué de bouleau balte est peinte avec un revêtement spécial extérieur en interne également,
– Les membranes des transducteurs sont traitées contre l’humidité
– Et le système d’accroche du devant des boîtes est ôté, puisque seul l’arrière est utilisé avec le berceau en acier de rigging à angulation fixe spécialement conçu (conforme à la norme BGV C1). Ce dernier autorise pour les opérations de maintenance une descente des clusters de 25 m.
Le sub TTL26-A placé au dessus de la grappe étend la réponse vers 40 Hz mais surtout accentue la directivité dans la bande 60-160 Hz.
Le sub TTL26-A (double 15’’) juché au-dessus de chaque grappe n’est pas là uniquement pour renforcer les graves mais surtout pour mieux contrôler la directivité (avec le traitement de signal embarqué) dans la bande de fréquences 60 – 120 Hz où il recouvre la grappe de TTL33-A comme le ferait un arrangement cardioïde de subs. De plus il étend la réponse vers 40 Hz dans le bas du spectre. De la sorte, les réflexions sont réduites.
Le système ainsi constitué est facilement extensible par simple adjonction d’éléments sans remise en cause de l’architecture et peut satisfaire tous les types de diffusion, ou seulement une couverture partielle du stade.
Signalons également qu’auparavant RCF avait déjà équipé le nouveau stade de la Juventus de Turin.
* PAVA : Public Adress Voice Alarm
Bonjour Claude,
Merci d’avoir fait suivre ces commentaires et de publier la réponse du département ITS de RCF.
Il serait intéressant de publier des faits notamment aux assertions fournies notamment:
– lobes de directivité dans le plan verticale et horizontale et champ de pression complexe (amplitude & phase) de la couverture d’un stack
– ETC en bas, milieu et haut de gradins (stade vide et plein) d’un stack
Le plus intéressant au delà des simulations seraient les résultats in-situ avec la publication de réponses impulsionnelles (réponse à un dirac stade vide et plein en mp3 ou wav).
Il y a tellement d’ « informercial » de nos jours qu’avoir des données simulées mais surtout résultats concrets mesurés in-situ serait potentiellement utile et instructif pour les lecteurs.
Les anciens banc d’essai avec des mesures complêtes TEF, Bruel & Kjaer ou Audio Precision avec une évaluation à l’écoute … comme l’ancien magazine Sono ou Production Partner (années 90 ou avant) manque de nos jours à l’ensemble des professionnels de l’audio.
Surtout sur le matériel utilisant du traitement de signal numérique DSP où les détails techniques disparaissent des brochures de fabricants:
1) Les publications des sensibilités et réponses sans traitement (raw sensitvity and frequency response) des différentes voies des enceintes acoustique, à différent niveaux … invisibles dans les datasheets ou les banc d’essais (à de rare exception)
2) Les publications des réponses d’EQ, compresseur et effets des contrôleur d’enceinte ou de consoles numériques … invisibles dans les manuels utilisateur ou les banc d’essais (à de rare exception)
Comment un utilisateur qui croit à la physique de l’électronique, de l’acoustique et à son écoute éduquée peut-il faire son choix techique d’outils professionnels pour ses besoins et applications … sans informations tangibles?
Probablement deux thèmes sont abordés ici.
Merci.
Bien cordialement,
LAB
Commentaires techniques …
– Photo 1: Stade en béton et tôle acier sans traitement acoustique (toit et mur arrière) –
– Photo 2: Couverture verticale à 160° avec une telle courbure (arc de cercle rayon ~1.5m): la grappe ne se rapproche-t-elle pas d’une source 1/2 omnidirectionnelle? Quelle sera la réponse dans le médium (voix) plutôt ‘complexe’ dans les différentes directions …
– Photo 2: Couverture avant et arrière (160°) qui va probablement excité le mur arrière sous la forme d’un puissant écho arrière pour les auditeurs en bas de gradin (surtout en jauge partielle)
– Photo 2, 4: Installation basée sur une simulation en simple couverture de pression en régime établi (dB au m²)?
– Le bureau d’installation rend-t-il vraiment service au produit et au stade et aux auditeurs par ce choix de concept?
La vraie difficulté est probablement le TR élevé et les échos multiples à éviter d’un stade sans aucun traitement acoustique. Une simulation dans le domaine temporelle (avec échogramme) pourrait amené à identifier les difficultés et faire un choix de concept différent pour chercher la meilleur intelligibilité possible.
Les critères d’intelligibilité n’ont pas changé un bon RASTI et un bon échogramme dans la zone du public … avec du son direct renforcé par les réflections courtes (<25ms) sans le détriment (perte d'intelligibilité) des réflections plus tardives et des échos.
L'installation du stade de France avec son toit acoustique absorbant, un système de diffusion cohérent (réponse et temporel) permet une excellente intelligibilité et un rayonnement acoustique externe contrôlé.
La société italienne RCF fait évidemment d'excellent composants depuis des décennies qui sont utilisés par de nombreux constructeurs d'enceintes de touring et d'installation.
LAB, voici la réponse du département « Installation technical support » de RCF en anglais puis en français (traduite par nos soins) quant à vos commentaires techniques:
« Arrays position was indicated by the contractor and it’s constrained by weight reasons, line-of-vision interference between audience and pitch reasons and inspection-maintenance reasons. So RCF engineers had to choose a solution that completly integrate around the main beam in the mid of the « negatively sloped » roof, with minimal protrusion from the beam itself.
The simulated and measured reverberation time showed values of about 4-5 seconds in the 500 – 2000 Hz range.
The shape of the array (giving a total coverage angle of 130 degrees) has a non-constant curvature and it was optimized to ensure the most uniform possible coverage of the tribune from bottom to top. This kind of shape allows to control in accurate way the directivity down to mid-lows frequencies minimizing the amount of sound that is directly adressed to the rear wall as well as to the border between the press-area and the game-pitch. Again the positioning of the array and the negative slope allow to have no strong and late reflections from the rear wall direct to the audience areas but at least these are aimed to the corrugated roof that scatters most of the reflected sounds and not giving strong specular reflections.
The waveguides that load the compression drivers as well as the horn of the midranges are designed to provide a coherent wavefront from the array in this curvature condition. Further to this end-fire subwoofers allow to have some directivity also in the low frequency region, avoiding reflections from the roof itself.
Several simulations were done considering both standard sound pressure levels but also reflection patterns/bounce locations using raytracing methods as well as echograms to study the STI intelligibility index and investigate possible echo perception areas using hybrid methods (AURA).
After the installations several measurements were carried out and demonstrate the quality of the project. The on-axis frequency response showed a constant behaviour free of comb-filtering effect and cancellations all-over the tribune just using the shape of the array and the relative splay angles between the modules. Sound pressures ranges in +/-2dB in the range 400 – 4000 Hz. Impulse responses and ETC showed no strong late reflections and echos as predicted. STI is fair even with empty stadium without strong interventions of equalizations. »
« La position des enceintes correspond à ce que le client avait préconisé à cause de contraintes en terme de poids, d’interférences avec la ligne de vision de l’auditoire, d’espacement et de possibilité d’inspection à des fins de maintenance.
C’est la raison pour laquelle les ingénieurs de RCF ont choisi une solution d’intégration de la totalité du système dans l’axe principal du toit à contre-pente, évitant ainsi de déborder de l’axe.
La simulation et les mesures ont ainsi révélé des temps de réverbération de 4-5 secondes dans la bande de 500 à 2000 Hz.
La forme du système (ayant une couverture angulaire de 130°) possède une courbure variable optimisée pour assurer la meilleure couverture de la tribune du haut en bas. Ce type de forme permet de contrôler de façon précise la directivité jusque dans le bas-médium, réduisant ainsi le flux sonore vers le mur arrière, ainsi que vers la frontière entre le coin presse et le terrain de jeu. Le positionnement du système et la contre-pente permet de minimiser les réflexions du mur arrière vers l’auditoire, réflexions qui se concentrent pour la plupart vers le toit ondulé qui disperse et réduit la plus grande partie du son réfléchi.
Les guides d’ondes des chambres de compression ainsi que les pavillons des haut-parleurs médium ont été conçus pour émettre un front cohérent avec la courbure prédéfinie. De plus, les subwoofers configurés en « end-fire » permettent d’obtenir une certaine directivité dans le grave, réduisant les réflexions en provenance du toit.
On a fait appel à différentes simulations utilisant la méthode de « ray tracing » ainsi qu’à des échogrammes pour mesurer le STI, index d’intelligibilité, et rechercher les zones d’échos possibles par des méthodes hybrides (AURA) prenant en compte le niveau sonore mais aussi les zones de réflexion.
L’ensemble des mesures effectuées après l’installation a démontré la qualité de la mise en œuvre du projet. La réponse en fréquence dans l’axe s’est avérée constante, sans effet de filtrage en peigne et d’effets d’annulation sur toute la tribune grâce à la forme du système et à l’angle d’inclinaison entre les modules. Le niveau sonore restait compris dans +/- 2 dB entre 400 et 4000 Hz. Les réponses impulsionnelles et l’ETC (Energy-time curve) n’ont pas mis en évidence de réflexions retardées importantes ni d’échos, en concordance avec les prédictions établies. Même dans un stade vide, le STI reste correct sans recourir à des égalisations. »