De quelle puissance d'amplificateur ai-je besoin ?

Je joue de la musique folk dans un café. De quelle puissance d'amplificateur ai-je besoin ?
Notre groupe de rock jouera dans une salle de concert de 2000 places. De combien de watts aurons-nous besoin ?
Je viens d'acheter des enceintes PA. Je veux les faire jouer aussi fort que possible sans les griller. Quel amplificateur devrais-je acheter ?

Chez Crown, nous recevons souvent des questions similaires, et cet article fournira quelques réponses.

D'abord, définissez votre objectif. Voulez-vous alimenter des enceintes pour qu'elles jouent aussi fort que possible sans griller ? Si oui, il vous suffit de lire la section ci-dessous. Voulez-vous atteindre un certain volume sonore dans un lieu spécifique ? Si oui, passez à la section intitulée Puissance et application.

Quelle puissance mes enceintes peuvent-elles supporter ?

Vous pouvez le déterminer en consultant la fiche technique de l'enceinte. Cherchez la spécification Impédance nominale. Elle est généralement de 2, 4, 8 ou 16 ohms. Ensuite, cherchez la spécification de l'enceinte appelée Puissance continue admissible ou Puissance continue nominale. Elle peut aussi être appelée puissance IEC ou capacité de puissance.

Si vous pouvez empêcher l'amplificateur de puissance de saturer (en utilisant un limiteur), utilisez un amplificateur de puissance qui fournit 2 à 4 fois la puissance continue admissible de l'enceinte par canal. Cela permet une réserve dynamique de 3 à 6 dB pour les pics du signal audio. Les enceintes sont conçues pour supporter ces pics à court terme. Si vous ne pouvez pas empêcher l'amplificateur de puissance de saturer (par exemple, vous n'avez pas de limiteur et le système est saturé ou entre en larsen), la puissance de l'amplificateur doit égaler la puissance continue admissible de l'enceinte. De cette façon, l'enceinte ne sera pas endommagée si l'amplificateur sature parce que son entrée est surchargée. Dans ce cas, il n'y a pas de réserve dynamique pour les pics, vous devrez donc exploiter l'enceinte en deçà de sa pleine puissance nominale si vous voulez éviter la distorsion.

Si vous diffusez principalement de la musique dansante légère ou de la voix, nous recommandons que la puissance de l'amplificateur soit 1,6 fois la puissance continue nominale par canal. Pour du heavy metal/grunge, essayez 2,5 fois la puissance continue nominale par canal. La puissance de l'amplificateur doit être spécifiée pour l'impédance de l'enceinte (2, 4, 8 ou 16 ohms).

Voici un exemple. Supposons que l'impédance de votre enceinte est de 4 ohms et sa Puissance continue admissible est de 100 W. Pour de la musique dansante légère, la puissance de l'amplificateur sous 4 ohms doit être 1,6 × 100 W, soit 160 W continus par canal. Pour supporter le heavy metal/grunge, la puissance de l'amplificateur sous 4 ohms doit être 2,5 × 100 W, soit 250 W continus par canal.

Si vous utilisez beaucoup plus de puissance, vous risquez d'endommager l'enceinte en poussant sa membrane jusqu'à ses limites. Si vous utilisez beaucoup moins de puissance, vous monterez probablement le volume de l'amplificateur jusqu'à la saturation pour que l'enceinte joue assez fort. La saturation peut endommager les enceintes par surchauffe. Restez donc entre 1,6 et 2,5 fois la puissance continue admissible de l'enceinte.

Puissance et application

Cette section indique la puissance d'amplification nécessaire pour remplir une salle d'un son puissant et clair. En résumé, plus le système de sonorisation doit jouer fort et plus la salle est grande, plus il faut de puissance. Les enceintes avec une sensibilité élevée nécessitent moins de puissance que les enceintes avec une sensibilité basse.

La liste ci-dessous recommande la puissance totale d'amplificateur nécessaire pour plusieurs applications. Chaque application comporte une plage de puissance fondée sur le volume sonore souhaité et la sensibilité typique de l'enceinte.

En compilant cette liste, nous avons fait les hypothèses suivantes :

La sensibilité typique de l'enceinte est de 85 dB SPL/W/m pour les chaînes hi-fi domestiques, 95 dB SPL/W/m pour les petites enceintes PA, 100-105 dB pour les enceintes PA de taille moyenne, et 110 dB pour les grandes enceintes PA.
La puissance recommandée permet des pics de signal de 10 dB pour la musique folk, jazz et pop. En réalité, les pics peuvent être aussi élevés que 25 dB, mais nous tolérons une brève saturation inaudible.
La puissance recommandée permet des pics de signal de 6 dB pour la musique rock très limitée ou compressée.
Selon Gerald Stanley, ingénieur en chef des amplificateurs chez Crown, la puissance continue de l'amplificateur et la puissance de crête de l'amplificateur sont presque identiques. Typiquement, la puissance de crête n'est que 1 dB plus élevée que la puissance continue, et dépend de la durée du pic.

Puissance d'amplificateur totale requise dans diverses applications

Monitoring de proximité : 25 W pour 85 dB SPL en moyenne (avec pics de 15 dB), 250 W pour 95 dB SPL en moyenne (avec pics de 15 dB)
Chaîne hi-fi domestique : 150 W pour 85 dB SPL en moyenne (avec pics de 15 dB), 1 500 W pour 95 dB SPL en moyenne (avec pics de 15 dB)
Musique folk dans un café de 50 places : 25 à 250 W
Musique folk dans un auditorium de taille moyenne, un club ou un lieu de culte de 150 à 250 places : 95 à 250 W
Musique folk lors d'un petit festival en plein air (50 pieds de l'enceinte au public) : 250 W
Musique pop ou jazz dans un auditorium de taille moyenne, un club ou un lieu de culte de 150 à 250 places : 250 à 750 W
Musique pop ou jazz dans une salle de concert de 2000 places : 400 à 1 200 W
Musique rock dans un auditorium de taille moyenne, un club ou un lieu de culte de 150 à 250 places : Au moins 1 500 W
Musique rock lors d'un petit festival en plein air (50 pieds de l'enceinte au public) : Au moins 1 000 à 3 000 W
Musique rock ou heavy metal dans un stade, une arène ou un amphithéâtre (100 à 300 pieds de l'enceinte au public) : Au moins 4 000 à 15 000 W

Bien qu'un concert rock dans une arène puisse être alimenté par 15 000 watts (permettant seulement 6 dB de réserve dynamique pour les pics), vous verrez souvent de grandes sociétés de sonorisation de tournée utiliser 80 000 à 400 000 watts au total. Une telle puissance est nécessaire pour supporter des pics de 20 à 24 dB sans saturation et pour alimenter des enceintes supplémentaires pour une couverture uniforme d'une grande zone.

Si une enceinte ne peut pas supporter la puissance totale requise, vous devez diviser la puissance totale entre plusieurs enceintes et plusieurs canaux d'amplificateur. Par exemple, supposons que vous ayez besoin de 1000 watts pour atteindre le volume moyen souhaité, mais que la puissance admissible de vos enceintes soit de 250 watts continus. Vous pouvez utiliser un amplificateur de puissance de 500 watts par canal. Branchez deux enceintes en parallèle sur chaque canal. De cette façon, chaque enceinte recevra 250 watts (sans tenir compte de la variation de puissance de l'amplificateur selon l'impédance, ni des pertes dans les câbles).

Notez que si vous branchez deux enceintes en parallèle, leur impédance totale est divisée par deux. Par exemple, deux enceintes de 8 ohms en parallèle ont une impédance de 4 ohms. Dans ce cas, chaque enceinte recevrait la moitié de la puissance de l'amplificateur sous 4 ohms.

Calculatrice de puissance

Sur le site web de Crown se trouve une calculatrice qui détermine la puissance d'amplificateur requise pour atteindre le SPL souhaité à une certaine distance. Elle prend également en compte le nombre de dB de réserve dynamique de l'amplificateur nécessaires pour les pics audio. Un texte accompagnant la calculatrice donne les équations utilisées. Cliquez sur le lien suivant pour accéder à la calculatrice de puissance de Crown : Calculatrice

Pour utiliser cette calculatrice, vous devez connaître la sensibilité de l'enceinte, la réserve dynamique de pic, la distance d'écoute et le SPL souhaité. Examinons chaque facteur.

Sensibilité

La spécification de sensibilité se trouve dans la fiche technique de l'enceinte. La sensibilité typique d'une enceinte PA est de 95 à 110 dB-SPL/watt/mètre. Les enceintes plus grandes ont généralement une sensibilité plus élevée que les enceintes plus petites, et les transducteurs haute fréquence ont une sensibilité plus élevée que les transducteurs basse fréquence.

Réserve dynamique de pic

La musique comportant des crêtes transitoires de 6 à 25 dB au-dessus du niveau moyen, l'amplificateur de puissance doit produire suffisamment de puissance pour gérer ces pics sans distorsion.

Par exemple, si vous avez besoin de 100 watts continus pour atteindre le SPL moyen souhaité, vous avez besoin de 1 000 watts continus pour supporter des pics de 10 dB, 3 162 watts pour supporter des pics de 15 dB, et 10 000 watts pour supporter des pics de 20 dB. De toute évidence, les pics nécessitent beaucoup plus de puissance que les niveaux moyens. Dans le champ Réserve dynamique de pic de la calculatrice, entrez 6 dB pour la musique rock compressée ou limitée, ou entrez 20 à 25 dB pour la musique live non compressée. Si vous pouvez tolérer une certaine saturation à court terme qui peut être inaudible, entrez 10 à 15 dB.

Distance d'écoute à partir de la source

C'est la distance de l'enceinte à l'auditeur le plus éloigné. Si vous utilisez plusieurs enceintes réparties dans la zone du public, cette distance se mesure depuis l'enceinte la plus proche. Par exemple, si le public s'étend sur 100 pieds et que vous avez des enceintes à 0 pieds et 50 pieds, la distance d'écoute est de 50 pieds.

Si vous ne connaissez pas cette distance, vous pouvez en faire une estimation approximative à partir des valeurs typiques ci-dessous. Assurez-vous d'entrer la distance en mètres (m).

Café : 16 à 32 pieds (4,8 à 9,8 m)
Petit club ou auditorium : 32 pieds (9,8 m)
Club de taille moyenne, auditorium ou lieu de culte : 45 pieds (13,7 m)
Salle de concert de 2000 places : 110 pieds (33,5 m)
Petit festival en plein air : 50 pieds (15,2 m)
Stade ou arène : 100 à 300 pieds (30,5 à 91,4 m)

SPL souhaité

Vous trouverez ci-dessous les niveaux de pression acoustique (SPL) typiques pour divers types de musique. Le sonomètre était réglé sur la pondération C, réponse lente. Vous souhaiterez peut-être que votre système soit au moins 10 dB au-dessus du niveau de bruit ambiant pour atteindre un bon rapport signal-bruit.

New age : 60-70 dB
Folk : 75-90 dB
Jazz : 80-95 dB
Classique : 100 dB
Pop : 90-95 dB
Rock : 95-110 dB
Heavy metal : 110 dB.

Autres considérations

Les calculs abordés ici s'appliquent aux conditions anéchoïques ou en plein air. Si le système de sonorisation est installé en intérieur, la réverbération de la salle augmentera le SPL généralement de 6 dB. Vous pouvez utiliser ce gain acoustique comme réserve dynamique supplémentaire.

Supposons que vous ayez besoin de fournir 1000 watts pour les pics, et que la puissance continue admissible de votre enceinte soit de 250 watts. La puissance de pic admissible d'une enceinte est généralement 4 fois sa puissance continue admissible. Donc l'enceinte peut probablement supporter 1000 watts de pic. Cela signifie que vous pouvez utiliser un amplificateur de 1000 watts pour piloter cette enceinte -- tant que vous utilisez cette puissance pour les pics et ne pilotez pas l'enceinte en continu avec 1000 watts. Autrement dit, ne poussez pas l'amplificateur au point de le faire saturer.

Et si votre système de sonorisation utilise un filtre actif et un canal d'amplification distinct pour chaque transducteur ? Appliquez la calculatrice à chaque type de transducteur. Prenons un système 3 voies : déterminez séparément la puissance des subwoofers, des transducteurs de médium et des transducteurs haute fréquence. Les trois types de transducteurs doivent produire le même SPL à la même distance. Notez que les transducteurs chargés par pavillon ont généralement une sensibilité bien plus élevée que les subwoofers : les pavillons ont donc besoin de moins de puissance pour produire le même SPL que les subwoofers.

Supposons maintenant que votre système comporte plusieurs enceintes réparties dans la zone du public, par exemple un festival en plein air avec des grappes d'enceintes retardées tous les 100 pieds, ou un ensemble d'enceintes de plafond. Appliquez la calculatrice à chaque grappe ou enceinte proche.

Guide de sélection des amplificateurs Crown (classés par puissance totale)

Une fois la puissance nécessaire connue, vous pouvez choisir un amplificateur Crown dans cette liste. Certains modèles figurent dans plusieurs plages, car chaque amplificateur de puissance délivre une puissance différente selon l'impédance de charge.

Vous pouvez choisir un amplificateur plus puissant que nécessaire en prévision d'une évolution de vos applications. Il est d'ailleurs judicieux de prévoir un peu plus de puissance que nécessaire : vous pouvez toujours baisser le niveau d'un amplificateur si le système joue trop fort, mais vous ne pouvez pas le pousser au-delà de son maximum si le système ne joue pas assez fort !

Puissance totale (deux canaux cumulés)

25-50 W : D-45
50-100 W : 180A, 180MA, D-75A
100-200 W : 280A, 280MA, CP660
200-400 W : 1160A, 1160MA, CP660, CTs 600, XLS 202
400-800 W : CE 1000, CE 2000, CH1, CL1, CTs 600, CTs 1200, K1, MA-602, MA-1202, SR II, XLS 202, XLS 402, XLS 602
800-1 000 W : CE 1000, CE 2000, CH1, CH2, CL2, CTs 4200, K1, MA-1202, SR II, XLS 402, XLS 602, Xs500, Xs700
1 000-1 500 W : CE 1000, CE 2000TX, CE 4000, CH2, CH4, CL1, CL2, CL4, CTs 1200, CTs 2000, CTs 3000, CTs 4200, CTs 8200, K1, K2, MA-1202, MA-2402, SR II, XLS 402, XLS 602, Xs500, Xs700, Xs900, Xs1200
1 500-5 000 W : CE 4000, CH4, CL2, CL4, CTs 2000, CTs 3000, CTs 8200, I-T4000, I-T6000, K2, MA-3600VZ, MA-5002VZ, SR I, XLS 602, Xs700, Xs900, Xs1200
4 000-8 000 W : I-T6000, I-T8000, MA-5002VZ

Grâce aux outils et aux conseils de cet article, vous devriez pouvoir acheter ou recommander un amplificateur de puissance adapté au style de musique et à la salle.

Références :

Bradford Benn, responsable du développement commercial chez Crown International.

Don & Carolyn Davis, Sound System Engineering, second edition. Howard W. Sams & Co., 1987, p. 273-275.

John Eargle, JBL Professional Sound System Design Manual 1999 Edition (sur www.jblpro.com)

David L. Glass, spécialiste du support technique chez Crown International.

JBL, Speaker Power Requirements. Sur www.jblpro.com.

Chuck McGregor, How Big an Amplifier Do I Need for a Loudspeaker?, www.live-audio.com/studyhall/watts.html.

Brad Nelson, Six and a Half Steps to Proper Amplifier Size, Syn Aud Con Newsletter (vol. 27, n° 1, hiver 1999). Dans ce même numéro, Pat Brown a publié un article sur le calcul de la puissance d'amplification. L'article de Brad Nelson a été republié sous le titre The Right Call dans le numéro de septembre 2000 du magazine Sound & Video Contractor.

Gerald Stanley, vice-président senior de la recherche et du développement chez Crown International.

Liste de diffusion Syn Aud Con. Remerciements particuliers à Pat Brown et Brad Nelson.

Adam Anderson, programmation Javascript de la calculatrice