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Accueil/Ondes et son/Effet Larsen (rétroaction)

Effet Larsen (rétroaction)

Microphone, haut-parleur et retard : gain de boucle et saturation dans un modèle discret d’enseignement.

Boucle

0.92
12 ms
0.08
440 Hz

En sonorisation réelle s’ajoutent l’égalisation, l’atténuation avec la distance et une phase qui dépend de la fréquence ; ici ne restent que le retard et le gain comme source d’auto-oscillation avant l’écrêtage.

Mesures

Retard en échantillons144
Valeur efficace (fenêtre récente)0.000

À propos du modèle

L’effet Larsen est une rétroaction acoustique : le microphone entend le haut-parleur, l’amplificateur renvoie le même signal. Si, à une fréquence, le produit des gains sur la boucle dépasse 1 et que la phase est un multiple de 2π, l’amplitude croît jusqu’à la saturation de l’amplificateur ou du haut-parleur. Modèle discret d’enseignement : y[n] = tanh(G·y[n−D] + A sin(ωn)), G le gain de boucle, D le retard en échantillons (acoustique plus traitement), tanh une saturation douce. Ce n’est pas une mesure de la réponse en fréquence d’une salle, mais le rôle de G, de D et de la saturation se voit clairement.

Public : Acoustique, sonorisation et automatique : auto-oscillation d’une boucle à retard.

Notions clés

  • effet Larsen
  • rétroaction acoustique
  • gain de boucle
  • auto-oscillation
  • retard
  • saturation

Comment ça marche

La chaîne microphone → amplificateur → haut-parleur → salle → microphone ajoute le signal à lui-même avec un retard. Si, à une fréquence, G e^{iωτ} ≈ 1, l’amplitude croît jusqu’à la saturation. Ici le modèle discret y[n] = tanh(G·y[n−D] + ton), G et D réglables.

Questions fréquentes

Pourquoi le sifflement « choisit-il » une hauteur donnée ?
Sur la boucle, le gain et la phase dépendent de la fréquence. On entend le ton où |G(ω)| est grand et où le déphasage total est un multiple de 2π. Dans le modèle à une dimension, la fréquence est celle du sinus d’essai ; dans une salle, ce sont la pièce, le micro et l’égaliseur qui la fixent.
Suffit-il d’éloigner le micro ou de baisser le volume ?
Oui : diminuer G (volume, sensibilité, distance, orientation) ou changer le retard et la phase (égaliseur, position) sort le système de la condition d’auto-oscillation. C’est ainsi que l’on combat le Larsen en concert.
Pourquoi tanh, et non une saturation brutale ?
tanh donne une saturation douce et des trajectoires bornées stables. Un vrai amplificateur, aux grands niveaux, est aussi non linéaire, sans se « casser » d’un coup.
Un seul retard D suffit-il pour une salle ?
Seulement qualitativement. Dans une salle, beaucoup de réflexions : retard réparti et phase qui dépend de la fréquence. Une seule D est le modèle minimal pour voir pourquoi une boucle à retard peut devenir instable.