HTM (Home Theater Maestro) : outil de modélisation acoustique des pièces

[Patrick-HC]

Bonjour à tous,

Je voudrais vous présenter un projet que nous développons : Home Theater Maestro (HTM).

HTM est un outil de modélisation et de conception acoustique de pièces, destiné principalement aux utilisateurs de systèmes audio hi-fi, home-cinéma et audio immersif.

Les fonctionnalités de base sont accessibles gratuitement, tandis que les fonctionnalités avancées sont disponibles via un achat unique.

L’objectif n’est pas de remplacer les mesures acoustiques ni les logiciels de simulation professionnels, mais de fournir un moyen accessible d’étudier l’interaction entre la géométrie de la pièce, le placement des enceintes et le traitement acoustique, avant d’apporter des modifications physiques à une pièce.

Site web : https://www.hometheatermaestro.fr/

Téléchargement : disponible pour Windows, macOS, Linux et Android.


◆ Que calcule réellement HTM ?

La version actuelle se concentre sur plusieurs relations acoustiques relativement bien établies :

-Dimensions et géométrie de la pièce
-Volume de la pièce
-Modes de la pièce (carte modale 3D)
-Positionnement enceintes / auditeur
-Premières réflexions et interactions SBIR de base
-Temps de réverbération estimé (RT60)
-Modélisation du traitement acoustique
-Géométrie enceintes-auditeur
I-mport de données de mesure depuis REW
-Comparaison entre prédictions théoriques et comportement mesuré

La philosophie est volontairement simple :

Modéliser → prédire → mesurer → comparer → ajuster.

HTM n’est donc pas concu pour vous dire que « votre pièce sonnera comme ceci ». Il est conçu pour aider à identifier d’éventuels problèmes acoustiques et tester différentes options de conception avant de les mettre en œuvre physiquement.





◆ Note méthodologique

L’estimation du RT60 utilise une approche hybride Sabine/Eyring selon les caractéristiques d’absorption de la pièce.

Il s’agit d’une estimation statistique en champ diffus, la plus valable au-dessus de la fréquence de Schroeder ; en dessous, l’analyse modale discrète est la vision pertinente. HTM indique la fréquence de Schroeder pour cette raison.
Les modes de la pièce sont calcules à partir de l’équation modale standard des salles rectangulaires à parois rigides, et une carte modale 3D est fournie. Les modes axiaux, tangentiels et obliques sont tous calculés et affichés. Pour les pièces non rectangulaires (en L, plafonds en pente/combles), le calcul modal utilise une approximation par boîte englobante, ce qui est signalé dans l’interface.

Des métriques plus avancées par siège (RT60 par bandes, C50, C80, ITDG, STI, IACC), l’échogramme/ETC détaillé et l’analyse SBIR complète font partie de la version Pro.

Dans l'appli, rien est inventé, c'est basé sur des norme et des maths





◆ Pourquoi l’avons-nous développé ?

Beaucoup de logiciels acoustiques sont soit conçus pour les professionnels, soit exigent des connaissances acoustiques importantes, soit se concentrent sur une partie spécifique du problème.

Nous voulions créer quelque chose qui rende certains concepts acoustiques sous-jacents plus accessibles aux passionnés, sans prétendre qu’un modèle simplifié équivaut à une simulation numérique complète.

Le projet est porté par une petite équipe fondatrice aux profils complémentaires :

-un ingénieur en développement logiciel / recherche, responsable du développement logiciel central : @DTSman

-moi-même travaillant principalement dans l’audio et le mixage immersif/Atmos, contribuant à la conception fonctionnelle et aux aspects liés à l’audio


Il a également été façonné par un groupe de bêta-testeurs fondateurs , dont BATMAN de ce forum ainsi qu’une équipe plus large de bêta-testeurs volontaires techniquement avertis, qui ont testé le logiciel dans des situations réelles, identifié des problèmes, remis en question les hypothèses et aidé à améliorer l’implémentation.

Ainsi, bien que HTM soit destiné au grand public et soit gratuit, l’objectif sous-jacent est de maintenir les calculs ancrés dans des principes acoustiques établis plutôt que de s’appuyer sur des hypothèses subjectives « audio ».





◆ Une limitation importante

Je tiens à être très clair à ce sujet,

HTM n’est pas un solveur acoustique fullwave, un logiciel de simulation FEM/BEM, un moteur de ray-tracing, ni un remplacement des mesures acoustiques professionnelles.

Une pièce est évidemment bien plus complexe que les modèles simplifiés implémentés dans HTM.

Si quelque chose est faux, je préfère qu’on me le signale plutôt que de voir les gens faire aveuglément confiance au logiciel.





◆ Intégration des mesures

Un aspect que nous tenions particulièrement à inclure est la capacité de travailler à partir de mesures réelles.

HTM peut importer des données de mesure exportées depuis Room EQ Wizard (REW), permettant à l’utilisateur de comparer le comportement mesuré de la pièce avec le modèle théorique.

C’est important pour nous, car le logiciel doit in fine encourager les gens à mesurer leur pièce plutôt que de se fier exclusivement à la prédiction.






◆ À qui s’adresse-t-il ?

HTM s’adresse principalement à :

-Passionnés de hi-fi
-Passionnés de home-cinéma
-Bricoleurs de traitement acoustique
-Propriétaires de studios
-Utilisateurs d’audio immersif
-Toute personne cherchant à comprendre pourquoi changer la position des enceintes ou du point d’écoute peut influencer une pièce

Il peut également être utile d’un point de vue éducatif, car on peut modifier les dimensions de la pièce, les positions des enceintes ou le traitement et voir immédiatement comment les paramètres théoriques évoluent.


◆ Une offre gratuite complétée par des fonctionnalités professionnelles

Le projet est principalement né de l'envie de rendre certains des outils de base que nous utilisons nous-mêmes plus accessibles aux passionnés.

C'est pourquoi les principales fonctionnalités de modélisation acoustique sont accessibles gratuitement à tous, tandis qu'une version Pro payante, accessible via un achat unique, ajoute des fonctionnalités avancées et professionnelles.






Le logiciel est disponible ici :

Home Theater Maestro : https://www.hometheatermaestro.fr/

L’application est actuellement gratuite pour Windows, macOS, Linux et Android, et fonctionne hors ligne.

[etmo]

Est-ce que tu intègres une bibliothèque de matériaux avec leur alpha Sabine suivant la fréquence pour calculer le RT60 ?

Pour les modes, intègres-tu une impédance des murs pour le calcul ?

Pour avoir testé des géométries autres que rectangulaires en calcul BEM et en mesures ensuite, le comportement est fondamentalement très différent d'une simple approximation par boîte enveloppe.Les nœuds et leur profondeur changent de manière drastique en fonction des angles des murs, du mobilier ajouté, etc. Je resterais donc très prudent sur l'analyse nodale. Cela ne remplace pas une analyse BEM avec laquelle on peut ensuite déduire le comportement temporel. Ce qui reste finalement le plus important.

[etmo]

Au dessus de la fréquence de transition du local si on peut gérer le TR, estimer la DC et définir le traitement des premières réflexions pour maîtriser l'ETC à la conception du local c'est déjà un travail énorme.

[Patrick-HC]

hello etmo,

Je me souviens de ta salle, on en avait parlé il y a qq années

Oui, il y a une bibliothèque de matériaux avec leurs coefficients d'absorption par bande de fréquence, et c'est ce qui alimente le calcul du RT60 (Sabine, puis Eyring quand la pièce devient bien absorbante)
J'ai ajouté il y a peu la mousse de Mélamine que j'utilise moi même dans mon stud 2.1

Pour les modes, non, on ne modélise pas l'impédance des parois. On reste sur l'équation classique de la salle rectangulaire à parois rigides. C'est une idéalisation, et on l'assume

Sur ton point BEM tu as raison, je ne vais pas dire le contraire

Une pièce non rectangulaire ne se résume pas a sa boîte enveloppe, les nœuds se déplacent et changent de profondeur avec les angles, le mobilier

C'est pour ça que la carte modale d'une pièce non rectangulaire est affichée dans HTM comme une approximation, pas comme une verité. On ne cherche pas a remplacer un calcul BEM ni l'analyse temporelle qui en decoule, et c'est là que la mesure prend le relais

Ton deuxième message :. au dessus de la fréquence de transition, déegrossir le temps de réverbération et le traitement des premières reeflexions dès la conception c'est déjà un gros travail, et c'est le créneau qu'on vise

Le reste, on prefere le laisser à la mesure plutot que de le simuler a moitié

[etmo]

Dans le cadre de projets de type cinéma privé, je suis complètement d'accord avec toi. Pour une clientèle plus haut de gamme qui cherche une intégration architecturale plus poussée et du clef en main, je pense que la démarche de tout prévoir est bien plus efficace. Dans mon projet, les résultats acoustiques étaient ce qui était attendu au-dessus de la fréquence de Schroeder. Pour la partie grave, les résultats ont fortement divergé avec un modèle théorique trop simpliste de calcul de TR. Les écarts de temps d'amortissement sont pratiquement du simple au double. Heureusement dans le bon sens. C'était pourtant prévisible avant construction et de manière intuitive. À l'époque de la conception, j'avais déjà noté une énorme évolution du champ nodal avec les surfaces de mobilier qui brisent les ondes, même à très basse fréquence. Si j'avais été jusqu'au bout en affinant le calcul de la réponse en amplitude et en phase, il aurait été parfaitement possible d'en déduire la réponse impulsionnelle pour n'importe quel point de la salle suivant l'implantation des sub incorporés. À refaire, j'irais jusqu'au bout pour éliminer les incertitudes avant réalisation. L'audio ne représente que 25% du budget global de notre projet d'aménagement qui a nécessité 4 entreprises différentes en plus de mon intervention. C'est environ 2 mois de travaux. Inutile de dire qu'on improvise plus rien. Tu dois tout prévoir à l'avance.

[etmo]

[etmo]

Image du dessus : réponse Nodal brutes salle sans traitement sans mobilier.

Image du dessous : intégration des impédances de surface des absorbants et intégration du mobilier.

On voit clairement la réduction des nœuds en terme d'amplitude.

[Nicolas]

Le mobilier de la simu ce sont des bloc/cubes plein inertes sans impédance ? En vert j'imagine que non mais en gris ?

[etmo]

Affirmatif. L'époque j'avais même chercher à estimer les fréquences de résonances de ces meubles en fonction de leur volume et des fentes dans les ouvertures de porte. Il n'est pas impossible qu'ils contribuent à l'amortissement aussi de cette manière. Maintenant déterminer leur impédances exacte est extrêmement difficile.

[etmo]

Formes diffusant sous la fréquence de transition de la pièce, sur le decay ca provoque une réduction importante des résonances des les premières réflexions.

[DTSman]

Hello,

Je suis le concepteur de HTM avec Patrick-HC.

Patrick m'a fait découvrir votre forum que je ne connaissais pas. Mais je connais surement déjà certains membres.

Au plaisir d'échanger avec vous et de découvrir les sections du fofo.

[DTSman]

Image du dessus : réponse Nodal brutes salle sans traitement sans mobilier.

Image du dessous : intégration des impédances de surface des absorbants et intégration du mobilier.

On voit clairement la réduction des nœuds en terme d'amplitude.

Dans le cadre d'HTM la réduction des nœuds que tu montre, entre la réponse brute et celle avec meubles/absorbants intégrés, c'est un effet de champ modal qu'on ne calcule pas.

Avec une ch'tite nuance sur le mobilier qu'on prend bien en compte mais uniquement côté absorption (chaque objet apporte ses sabins par bande, donc ça joue sur le RT60). En revanche ce qu'on ne fait pas c'est le traiter comme des surfaces diffusantes/résonantes qui redistribuent le champ modal, ni même modéliser l'impédance des parois. Pour les modes, on reste sur la boîte "rigide".

Le remodelage nodal que tu illustres est au-delà de notre modèle, et c'est précisément là qu'on bascule sur la mesure plutot que tenter une prédiction hazardeuse

[Patrick-HC]

On vient de sortir une version web démo, rien besoin d'installer, c'est juste pour voir un aperçu directement à partir de votre navigateur

https://www.hometheatermaestro.fr/demo/ ... #/synthese

par contre c'est très limité en fonctionnalités, forcement

[etmo]

Le remodelage nodal que tu illustres est au-delà de notre modèle, et c'est précisément là qu'on bascule sur la mesure plutot que tenter une prédiction hazardeuse

Tu es un peu sévère avec le terme "hazardeuse'' moins bien maîtrisé par les débutants que nous sommes serait bien plus adapté. Les professionnels savent s'en servir et interpréter les résultats. On apprend énormément en confrontant des modèles aux résultats. Je pense au contraire que la démarche serait un plus pour l'apprentissage dans ce domaine si on veut progresser.

[etmo]

Dans le cadre d'HTM la réduction des nœuds que tu montre, entre la réponse brute et celle avec meubles/absorbants intégrés, c'est un effet de champ modal qu'on ne calcule pas.

Avec une ch'tite nuance sur le mobilier qu'on prend bien en compte mais uniquement côté absorption (chaque objet apporte ses sabins par bande, donc ça joue sur le RT60). En revanche ce qu'on ne fait pas c'est le traiter comme des surfaces diffusantes/résonantes qui redistribuent le champ modal, ni même modéliser l'impédance des parois. Pour les modes, on reste sur la boîte "rigide"

C'est justement la ou l'écart au niveau des résultats se creuse avec les prédictions classiques du TR. Les surfaces non spéculaires ont l'énorme avantage de briser les ondes incidentes et rediffuse l'énergie dans toutes les directions. Si on regarde le decay ou les ondelettes, on remarque que l'énergie des résonances chutes très rapidement des les premières réflexions. Ensuite, la décroissance est moins rapide, elle suis justement un pente plus proche de ton TR calculé comme un champ parfaitement diffus qui est absorbé. Maintenant en terme d'écoute et qualité des graves cela n'a rien à voir avec une salle plus classique ou les modes axiaux sont dominant et provoquent d'énormes résonances.

[Nicolas]

Je pense que DTSMan veut dire par là "sans passer par la physique complète".

Mais même dans ton cas etmo tu n'est pas 100% en physique car tu renseignes directement l'impedance dans un system frontière, dans une vrais simu elle serai déduite.

Donc oui c'est possible, il faut tout modéliser et faire la simu autrement, mais ensuite on se heurte à d'autres problèmes comme le montage des murs.

Savoir que tu as 18 mm de placo ne suffit pas à connaître son impédance, car la façon dont c'est monté, le nombre de vis, leur espacement, le type de montant, etc. ne sont plus forcément connus après conception. Sans compter tous les petits détails comme les conditions de fixation, le vieillissement, les enduits, etc. Tout ça peut modifier le comportement.

L'impédance de surface dépend donc du système constructif complet : masse, rigidité, amortissement, cavité éventuelle, structure porteuse, liaisons mécaniques, etc. Et certaines choses peuvent même nécessiter de modéliser les fixations ou au minimum de faire des hypothèses dessus.

C'est littéralement sans fin si tu veux "tout" prendre en compte et je pense que c'est aussi ce qu'il sous-entendait.

Ce qu'ils font est en quelque sorte un compromis :
Un modèle physico-mathématique basé sur des calculs analytiques, plutôt qu'une simulation numérique détaillée de la physique du système. L'avantage est que c'est évidemment beaucoup plus acceptable en termes de puissance de calcul et de temps de simulation.

Être plus précis pose ensuite la question du "sur la base de quoi ?". Et le truc, c'est que ce "quoi" va assez loin : le système constructif complet, la façon dont il a réellement été assemblé, etc. ça peut aller jusqu'à la vis et ses conditions de serrage.

J'exagère à peine, les fixations ça te change le resultat de 10dB donc bon...

Il faut choisir à quel niveau on place les hypothèses : modèle très générique avec des hypothèses à haut niveau, ou modèle beaucoup plus détaillé avec des hypothèses à bas niveau. Mais plus on descend dans le détail, plus le modèle devient coûteux et plus on risque de faire une simulation extrêmement précise... d'un système dont les paramètres réels restent finalement (trés trés) incertains.

Ce n'est pas qu'une question de moyens techniques mais aussi tout simplement de paramètres d'entrés.

Donc mieux vaut parfois un truc générique qui donne une idée qu'un truc ultra précis et coûteux basé sur des fondamentaux dont on ne connaît finalement pas tous les paramètres réels.

D'ailleur c'est un peu ce que fait un acousticien pro "de tête" quand il fait les plans de construction les dimenssions donne les fréquences des modes, il évite les multiples, casse les coin s'il peu, etc...

Mais rien n'empêche de s'y intéresser bien sûr ! (la preuve)