Un filtre série passif

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Pour éviter toute ambiguïté, je précise que tout ce qui est écrit ci-dessous est relatif au filtre série dans sa version 3 voies qui, elle seule, permet de révéler les qualités de ce filtre. L'introduction ci-dessous dans sa version 2 voies n'est là que pour présenter le sujet.

23 mai 2011

Le principe de ce filtre série passif, pas très usité, est extrêmement simple comme on peut le voir sur le schéma :
Les haut-parleurs sont branchés en série les uns par rapport aux autres. Ceci dénote radicalement des filtres traditionnels habituellement rencontrés dans lesquels les haut-parleurs et les cellules de filtrage sont montés en parallèle.

Schéma d'un filtre série 2 voies
Schéma d'un filtre série 2 voies

On retrouve ce schéma dans une ancienne parution de la Revue du Son datant de 1979:

On voit les courbes de réponses obtenues compte-tenu des impédances quasi-résistives ce qui n'est pas le cas des haut-parleurs dont les impédances varient avec la fréquence.

A première vue on peut penser que nous avons affaire à un filtre du 2ème ordre puisque nous avons 2 composants (L et C), mais chacun de ces composants prennent en charge un haut-parleur et leurs valeurs sont choisies pour qu'ils agissent dans leur domaine respectif.
L'impédance de la self aux bornes du premier HP est égale à Lω, celle du condensateur est égale à 1/Cω. (ω = 2∏F)
Lorsque qu'un signal de fréquence élevée arrive à l'entrée du filtre, l'impédance de la self augmente tandis que celle du condensateur diminue tendant vers le court-circuit. Le signal est donc dévié vers le HP d'aigu. Il est facile de comprendre que lorsque la fréquence du signal est basse, c'est l'inverse qui se produit et c'est alors le HP de grave qui devient actif.

Remarque importante, les haut-parleurs sont connectés en série, le "-" du premier est connecté au "+" du second.

Petite histoire

Ce circuit est très simple et le fonctionnement électrique est quasi évident pour quiconque se rappelle de ses cours de physique des petites classes. Mais non, il y a quand même des interprétations farfelues et afin de faire comprendre au plus grand nombre le fonctionnement de ce filtre, "Jimbee", un éminent "collègue" de l'association Mélaudia à fait une réponse qui ne manque pas de saveur !

Je reproduis ici son petit schéma et le commentaire qu'il en fait :

Fonctionnement du filtre série en 2 voies
Fonctionnement du filtre série en 2 voies

Tss Tss . La physique cantique montre que les composants du filtrage sont disposés de manière à offrir des chemins adaptés aux divers tempéraments des zélectrons musicaux.
Ceux chargés du grave, charpentés, de constitution vigoureuse et d'ascendance terrienne voient en la matière pleine de la self inductance une voie toute tracée, tandis que les zélectrons chargés des aigus, vifs et fins, plus portés sur les choses de l'esprit, la poésie voire la métaphysique se trouvent attirés par le condensateur, conformément à leur nature....

Cela dit Jimbee écrit aussi (et surtout) des choses très sérieuses :
http://jimbee.over-blog.com/page-5371974.html

L'évolution en 3 voies

La version 3 voies, développée par Dominique Prod'homme (qui a initialisé un fil à ce sujet sur le forum de l'association Mélaudia dont il est l'un des administrateurs) complique un peu le schéma, mais le principe de fonctionnement reste le même.
Une deuxième cellule est ajoutée et un troisième HP vient s'intercaler entre les deux premiers. Celui-ci récupèrera tout ce qui sera rejeté par le tweeter et par le grave.

Schéma d'un filtre série 3 voies
Schéma d'un filtre série 3 voies

Sur le schéma ci-dessous, on observe le fonctionnement dynamique des 2 cellules formées d'une part par l'ensemble L1/C1 et d'autre part par L2/C2.

Fonctionnement du filtre série en 3 voies
Fonctionnement du filtre série en 3 voies

Calculer un tel filtre est très simple avec cet outil :

http://www.pvconsultants.com/audio/targetgen/downloads/pcdc2.03full.exe

Après avoir téléchargé le fichier et l'avoir exécuté, on obtient une feuille de calcul Excel possédant plusieurs onglets.

Pour calculer les éléments du filtre, il faut sélectionner l'onglet "Two-Way Calculators".
Le calcul des éléments se fait en deux temps : une fois pour la cellule L1/C1 et une autre fois pour la cellule L2/C2. Il faut tout d'abord saisir la fréquence de coupure souhaitée puis les valeurs d'impédance présentes aux bornes des composants. Le résultat du calcul est visible dans le pavé First Order Séries (cerclé en rouge sur la photo suivante).
Dans l'exemple ci-dessous, le fréquence choisie, pour la cellule  L2/C2, est de 7300 Hz. L'impédance mesurée du tweeter à cette fréquence est de 9 Ohms (Resistance for Highpass Section). L'impédance mesurée pour le Medium à cette même fréquence de 7300 Hz est également de 9 Ohms (Resistance for Low pass Section).
Les valeurs calculées apparaissent immédiatement dans le tableau "First Order Séries". Ici : L = 0,20 mH et C = 2,42 µF.

Il faudra bien sûr renouveler l'opération pour le calcul de l'autre cellule.

       

Pour calculer un atténuateur, dans le cas ou les HP ont des rendements différents, il faut activer l'onglet "Additionnal Calculators" et utiliser le tableau "L-PAD CALCULATOR". Dès que l'on a saisi l'atténuation souhaitée et l'impédance du HP que l'on veut atténuer, on obtient les valeurs des résistances à mettre en série et en parallèle.

Etant donné les différences de rendement entre les haut-parleurs, il a fallu insérer des atténuateurs :
-13 dB sur la chambre de compression Radian et -3 dB sur le tweeter JBL, les valeurs ayant été obtenues  Ces valeurs ont été obtenues par la mises en parallèle de plusieurs résistances après plusieurs essais afin d'obtenir un équilibre satisfaisant.. Il en est de même pour obtenir la valeur du condensateur C1 de 34,7 µF (2 * 15 µF + 1 * 4,7 µF).

Schéma du filtre série 3 voies
Schéma du filtre série 3 voies

Avant de se lancer dans la réalisation on peut essayer de se rendre compte du résultat avec des outils de simulation. Il en existe beaucoup et sont faciles à trouver sur le Web. Beaucoup d'amateurs utilisent celui-ci (en anglais, la prise en main est assez aisée):

http://www.ti.com/tool/tina-ti&DCMP=hpa_amp_general&HQS=Other+OT+tina-ti

J'ai donc redessiné le schéma avec cet outil. A noter la présence d'un symbole "générateur" (VG1) et trois symboles "voltmètre" (VM1, VM2 et VM3) montrant le niveau sur chacune des sorties du filtre.
Les charges du filtre sont remplacées par des résistances de 8 Ohms. C'est un paramètre qui peut être renseigné lorsqu'on active les propriétés de chaque "boîte" marquée : Aigu, Medium & Grave. Bien sûr on n'est plus dans la "vie réelle" car les impédances des HP ne sont pas assimilables à des résistances pures, ce qui est le cas ici.

Schéma réalisé pour la simulation du filtre série en 3 voies
Schéma réalisé pour la simulation du filtre série en 3 voies

On obtient la simulation suivante :

Graphique obtenu en simulant le filtre
Graphique obtenu en simulant le filtre

La courbe verte représente la réponse du Medium. La mesure de la pente d'atténuation est de 6 dB/octave. Le sommet de cette courbe en cloche se situe à 2 KHz et est centré par rapport aux fréquences de coupure du filtre situées à environ 2 octaves de part et d'autre. A 520 Hz et 7 Khz comme indiqué sur le graphe.
Les deux autres courbes, celle du passe-bas et celle du passe-haut montrent que les pentes d'atténuation ne sont pas de 6 dB/octave comme ont aurait pu le penser. En effet, si dans la première partie de ces courbes, soit un peu au-dessus du point de croisement la pente des ces courbes est bien de 6 dB/octave, l'analyse montre que la pente augmente sensiblement pour terminer à 12 dB/octave. Je n'ai fait les mesures que pour le passe-haut, mais on observe la même variation pour le passe-bas.
Je considère que c'est une bonne chose car les HP d'aigu et de grave sont alors d'autant moins sollicités que les signaux s'éloignent de leur domaine d'activités.
Toutefois, ce filtre est affaire de compromis. Ci-dessous ce qu'en dit Francis Brooke dans l'excellente étude publiée sur son site (Chapitre 5.3.5) !

Rappelons que le filtre d'ordre 1 a certains inconvénients :
- la réponse en coïncidence présence une bosse de +3 dB à la fréquence de raccordement (contrairement au filtre "quasi-optimal" qui vise 0 dB),
- la plage de raccordement est très grande, ce qui impose des haut-parleurs avec des réponses en fréquence adaptées,
- la distorsion du médium et de l'aigu est importante (puisqu'ils reçoivent des fréquences trop basses).

Comme la plupart des filtres passifs, il est par ailleurs supposé que l'impédance des haut-parleurs est purement résistive.
Ce qui est loin de représenter la réalité.

Ceci est tout à fait exact et peut décourager certains de se lancer dans la réalisation ou au moins dans l'expérimentation d'un tel filtre, ce qui est bien dommage vu les résultats obtenus. Si l'on simulait la réponse de différents amplificateurs bien étudiés, on obtiendrait probablement des résultats assez voisins et pourtant, à l'oreille, il y aurait des différences.

- la réponse en coïncidence présence une bosse de +3 dB à la fréquence de raccordement (contrairement au filtre "quasi-optimal" qui vise 0 dB),
Pour illustrer le propos de F.Brooke ci-dessus concernant la réponse en coïncidence, j'ai importé ici depuis son site un graphique (d'après une simulation de Jimbee) pour imager ce paramètre.
Je rappelle la définition de Jean-Michel Le Cléac'h de la coïncidence :
Coïncidence : réponse au lieu ou tous les signaux des différentes voies sont en phase.

On voit qu'une bosse (la courbe bleue) s'étend sur plusieurs octaves et atteint un niveau de +3 dB. Est-ce réellement sensible à l'écoute d'un tel système ou les multiples réflexions de nos locaux impactent tellement la réponse ? (J'avoue que j'arrive à vivre avec...)


Outre la réponse en coïncidence, les courbes PB1, PM1 et PH1 représente le filtre dans sa version parallèle

- la plage de raccordement est très grande, ce qui impose des haut-parleurs avec des réponses en fréquence adaptées,
Il y a effectivement lieu de prendre certaines précautions en ce qui concerne les fréquences de coupure envisagées. Celle du Passe-bas pour éviter de faire travailler une chambre de compression trop proche de sa fréquence de résonnance ou bien même de la fréquence de coupure du pavillon qui lui est associé. Il en est de même pour le passe-haut pour éviter d'envoyer des fréquences trop basses au tweeter. Affaire de compromis...

- la distorsion du médium et de l'aigu est importante (puisqu'ils reçoivent des fréquences trop basses).
Ceci rejoint ce qui est dit ci-dessus et tout-à-fait évident. Mais, sauf à être utilisé à de fortes puissances (en sonorisation par exemple) le niveau de distorsion semble rester raisonnable et peu facilement décelable à l'écoute.

Comme la plupart des filtres passifs, il est par ailleurs supposé que l'impédance des haut-parleurs est purement résistive. Ce qui est loin de représenter la réalité.
La simulation d'un tel filtre ne reflète donc pas la réalité et si on pouvait simuler le comportement réel des haut-parleurs, il y a des chances que l'on soit un peu effrayé ! Je suis donc bien d'accord avec ce propos. Nous ne vivons pas dans un monde parfait !

En conclusion, qui est certainement provisoire, je dirais que la plupart des études théoriques qui ont été menées jusqu'à présent n'ont pas été suivies de réalisations par les auteurs de ces études. Le fait de brancher les haut-parleurs en série et d'obtenir la voie medium par soustraction des signaux n'est à ce jour pas suffisamment analysée et ne permet pas d'imaginer le résultat à l'écoute. Je fais un parallèle avec les schémas d'amplificateurs bien conçus qui ne donnent pas une bonne idée de leurs fonctionnements. Tous les audiophiles ont déjà pu constater cela.

Un petit problème se pose toutefois pour le calcul des différents éléments composants ce filtre car il est important, voir nécessaire, de tenir compte de l'impédance des haut-parleurs à la fréquence de coupure souhaitée. Si le calcul est effectué en prenant en compte la valeur donnée par le constructeur (e général 8Ω), le calcul sera faux. Le relevé des courbes d'impédance s'impose donc. Cela ne pose pas de problème particulier en ce qui concerne les HP d'aigu et de grave, leurs courbes étant bien connues et semblables. Mais pour une chambre de compression chargée par un pavillon, il en est tout à fait autrement car la courbe est quelque peu chahutée.

Courbe d'impédance compression Radian 950PB sur pavillon Iwata
Courbe d'impédance compression Radian 950PB sur pavillon Iwata

Je n'ai pas une grande connaissance des filtres passifs et j'avoue y être allé un peu au pif ! J'ai retenu une moyenne de 10 Ω.
J'ai tout de même fait un petit calcul pour voir l'impact de cette variation d'impédance qui bien évidemment joue sur le niveau d'atténuation : 2.6 dB d'écart de 4 à 16 Ohms. C'est bien sûr significatif, mais la courbe d'impédance montre une variation contenue entre 7 et 14 Ω, soit une variation de l'atténuation de l'ordre de 1 à 1,5 dB, ceci pour une atténuation globale de 13 dB. Les puristes feront peut-être la moue, mais il n'y a pas de quoi fouetter un chat !

Influence de l'impédance du HP sur l'atténuation
Influence de l'impédance du HP sur l'atténuation

J'ai câblé les composants du filtre sur une petite plaquette de bois sur laquelle j'ai mis des vis en laiton supportant des rails de fils de cuivre de Ø 2.5 mm. La câblage approche d'assez près le schéma du filtre et me laisse de la place pour faire des modifications. ce qui a déjà eu lieu en ce qui concerne les résistances d'atténuation puisque en première approche, j'avais calculé une atténuation de 10 dB qui donnait des valeurs de 5,5 et 3,9 Ω.

Réalisation du filtre série 3 voies
Réalisation du filtre série 3 voies

Les câbles vers l'amplificateur et les HP sont branchés via un bornier d'électricien capables d'accepter de gros câbles.

Les haut-parleurs sont connectés selon le schéma vu plus haut. Cependant le tweeter JBL offre la particularité d'être branché à l'envers. JBL précise dans ce document cette particularité qui relève d'un choix historique.

Voici la courbe globale du filtre relevée avec LIMP (ARTA)

Quelques remarques :

Les 2 bosses caractéristiques de mon caisson de grave Bass-reflex ont diminuées et l’écart entre elles s’est réduit. (78 Ω à 17,4 Hz et 93 Ω à 56 Hz)
L’accord du caisson est à 31,5 Hz, le déphasage est nul, l’impédance vaut 8,25 Ω.
La courbe en gris en haut du graphe montre que la phase est un peu chahutée jusqu’aux environs de 200 Hz. Elle tourne de 90°, mais elle est incroyablement plate jusqu’à 10 KHz. Ensuite elle tourne progressivement jusqu’à 20 KHz pour atteindre 34°.

Un petit incident vers 310 Hz est visible à la fois sur les 2 courbes mais je n’ai pas l’explication, je suppose qu'il est du à la résonance de la chambre de compression Radian.

Globalement, à partir de 100 Hz l’impédance est plutôt stable. Une légère remontée entre 400 et 600 Hz à 11,5 Ω, puis une légère tendance descendante. A 1 KHz, sa valeur est de 8.2 Ω  et à 20 KHz elle est de 6,6 Ω.

Il faudrait maintenant pouvoir regarder ce qui se passe directement aux bornes de chaque HP, mais étant donné la configuration du filtre, je ne sais pas, pour l'instant, comment effectuer cette mesure.


Le plus important maintenant : Qu'est-ce ça donne à l'écoute ?

Il ne faut plus qu'un seul ampli maintenant. J'ai donc connecté ce filtre sur mon ampli de 50W Classe A.
Ce qui frappe tout d'abord, c'est la cohérence de l'ensemble ainsi réalisé. Les HP ne jouent pas chacun dans leur coin (Je dis cela en comparaison de ce que j'entends d'habitude sur mon système et ça m'épate). Vraiment troublant. J'aurais tendance à dire que le fait de n'avoir qu'un seul amplificateur permet de s'affranchir des diverses personnalités des multiples amplificateurs utilisés dans le contexte d'une multi-amplification active.
La transparence est hallucinante ! L'écoute d'Oscar Peterson (We get Request : You look good to me) m'a permis d'entendre ce que j'ai l'impression de n'avoir jamais pu entendre complètement sur ce morceau : le bassiste chantonne légèrement en jouant de son instrument pendant un bon moment (10 à 15 secondes). Je connais pourtant bien ce morceau, mais pour moi il ne chantonnait que 2 ou 3 secondes au début. Étonnant.
J'attendais aussi le résultat dans le grave étant donné la self de 3 mH en série avec le HP! Mon disque test dans ce cas est "No sanctuary here" de Chris Jones. La résistance série de cette self de 0,35 Ohms ne nuit pas à la dynamique et l'impact de cette guitare basse.
Enfin, je trouve que j'ai gagné quelques points en dynamique car je suis surpris sur ce point par certains morceaux.
Une autre sensation difficile à traduire par des mots mais que j'exprime en disant : on entend le silence entre les notes ! (Cette sensation est probablement due au fait qu'en ayant un seul amplificateur actif, je n'ai plus le moindre bruit dans les HP. L'oreille collée au pavillon ne laisse pas entendre le moindre bruit).
La scène sonore est superbe. Je note toutefois un grave légèrement moins présent qu'avec mon installation actuelle. Il est vrai que le 8W Classe A est peut-être poussé à ses limites dans cette partie du spectre et puis, il y a une self en série, mais le grave entendu est très défini. Ceci explique peut-être cela. (Je ferais des essais avec les autres amplificateurs que j'ai à disposition car je pense que le facteur d'amortissement doit jouer un rôle non négligeable dans le rendu sonore).
Que dire ? Je suis sous le charme et absolument conquis.
Je m'arrête là, car les mots ne peuvent traduire toute l'émotion ressentie. Vous qui lisez ces mots savez bien ce que je veux dire.

Vous pouvez lire les commentaires d'autres amateurs qui se sont lancés dans la réalisation de ce filtre sur des installations de haut-niveau. Ils sont éloquents et disponibles sur le forum de l'association Mélaudia.

Est-ce la fin de la multi-amplification active pour moi ?
Je ne saurais me prononcer immédiatement, j'ai besoin de recul. Mais l'ensemble réalisé est fort honorable et infiniment plus simple à mettre en œuvre. La seule certitude que j'ai acquis à travers cette expérience est que pour fonctionner correctement un système multi-amplifié se doit de posséder des amplificateurs identiques ou alors être un sorcier (!) pour effectuer un appairage correct. Et puis ce recul de bruit est bien sympathique.
L'une des voies d'amélioration possible et à mon avis, nécessaire, est l'augmentation du rendement de la voie grave. C'est une autre histoire...

4 juillet 2011

L'alignement temporel des réponses impulsionnelles

Avec le filtre série passif se pose le problème du calage temporel en régime impulsionnel. Quand le système fonctionne en filtrage numérique ce calage se règle très facilement puisqu'il suffit d'appliquer un retard, mais en filtrage passif il faut physiquement déplacer les haut-parleurs afin de faire coïncider leurs centres émissifs, ce qui revient à aligner les membranes des différents haut-parleurs. Placer le tweeter au niveau de la membrane d'une chambre de compression équipé d'un pavillon est une chose faisable, mais les aligner avec un haut-parleur de grave situé à l'avant d'un caisson comme celui que je possède pose un problème que je ne sais pas résoudre. Voici donc ou j'en suis.

J'aime bien faire des simulations !
Ci-dessous la vue de dessus du système. (Les divers composants sont à l'échelle)
En bleu, le pavillon et la chambre de compression Radian PB950 associée. J'ai fait apparaître les dimensions et notamment la corde et la flèche de l'arc formé par la bouche du pavillon ce qui m'a permis de calculer le rayon du pavillon : 63 cm. L'origine du rayon se situe juste à l'entrée de la chambre de compression ou en sortie du passage carré-rond.
En rouge, le tweeter dans sa boite. Il ne sera pas aussi décalé que ne laisse supposer ce dessin, mais si je l'avais superposé à la compression, il n'aurait plus été possible de la voir, celle-ci aurait disparue dessous !
En noir, le caisson de grave contenant le HP, en vert.
On perçoit tout de suite le problème que peut poser l'alignement de la membrane du HP de grave avec celle de la compression et du tweeter.

La vue de profil.
Pour pouvoir déplacer les haut-parleurs (tweeter et compression) l'un par rapport à l'autre, j'ai réaliser plusieurs supports.
Le premier à droite (de couleur marron sur le dessin) permet de mettre le tweeter à bonne hauteur par rapport au bord supérieur du pavillon. Ce support est solidaire du support (vert) et permet de positionner le tweeter par rapport à la compression. Les pointillés sont là pour donner une idée de la position des membranes des 2 haut-parleurs. Le support vert prend appui sur l'arrière du caisson de grave et peut donc coulisser sur une longueur de 14 cm. Une petite cale (marron) positionne l'ensemble pavillon+compression pour le mettre à l'horizontal.

Les mesures de réponse impulsionnelle avec ARTA.
Beaucoup d'amateur réalise maintenant des mesures de toutes sortes avec ce logiciel.
J'ai commencé par les plus simples pour prendre connaissance de ce logiciel en effectuant des mesures d'impédance des haut-parleurs.
Je me suis donc attaqué aux mesures d'impulsions. Après avoir galéré un peu, je suis arrivé à faire des mesures qui veulent dire quelque chose.

Ci-dessous, la réponse impulsionnelle globale du système.
Dans cette première mesure, le tweeter n'est pas positionné comme sur le dessin précédent, il est avancé de quelques cm par rapport à la position supposée de la membrane de la compression. J'ai souhaité procéder de la sorte pour bien mettre en évidence, à la mesure, le décalage des haut-parleurs.

Sur la copie d'écran d'Arta, on peut voir une première bosse suivie de 2 pics d'impulsion suivis eux-mêmes d'une série d'oscillations de faible amplitude.
Une première constatation s'impose : la différence d'amplitude des différents pics que j'explique de la manière suivante : Le micro de mesure est positionné à 1 m du bord supérieur du pavillon pour pouvoir capter les signaux émis par le tweeter et la compression. Ceci explique le niveau de la bosse précédent les 2 pics et représente l'impulsion reproduite par le grave.
Le premier grand pic est celui du tweeter. La différence de niveau avec le deuxième pic s'explique par le fait que le tweeter (dont le rendement est de 105 dB) n'est pas atténué contrairement à la chambre de compression (rendement : 111 dB) dont j'ai ramené récemment l'atténuation de -13 dB à -11 dB.
Pour m'assurer que le deuxième pic était bien celui de la compression, j'ai inversé les connections : ce pic part bien dans l'autre sens !

Le trait jaune que l'on peut voir au début de la bosse est à 4,833 mS.
La mesure prise sur le premier pic (celui du tweeter) vaut : 6,229 mS.
On a donc : 6.229 - 4,833 = 1,396 mS, soit : 0,001396 seconde.
La vitesse du son retenue est de 344 m/S, d'ou le décalage mesuré : 0,001396 x 344 = 0,480224 m, soit 48 cm, ce qui est vérifié à la mesure "physique".

Une première conclusion est donc qu'il faudrait avancer la compression de 48 cm par rapport au grave pour obtenir la concordance les membranes des HP, ce qui n'est évidemment pas évident du point de vue esthétique et qui dégraderait fortement le coefficient WAF !!!
On comprend facilement que les utilisateurs d'enceinte de grave à pavillon, du type VOT, soient très avantagés sur ce point, le haut-parleur de grave étant très reculé par rapport au bord de l'enceinte, l'alignement est donc grandement facilité.

La mesure du deuxième pic donne : 6,396 mS.
L'écart entre les 2 pics (tweeter et compression) vaut : 6,396 - 6,229 = 0,137 mS, soit : 0,000167 S x 344 = 0,057448 m.
Il faut donc reculer le tweeter de 5,75 cm.
J'ai refait plusieurs fois la mesure plusieurs fois car le positionnement  du tweeter est au mm près. J'ai donc obtenu ce qui suit. Je pense qu'on peut dire que c'est réglé !

Pour ne pas être perturbé par le grave, j'avais branché une résistance de 10 Ohms à la place du HP, c'est la raison pour laquelle la bosse représentant la réponse impulsionnelle du grave n'apparaît pas sur l'image.

A l'écoute, je ne peux honnêtement dire que je sens une différence. Ce réglage entre tweeter et medium est peut être moins significatif que celui qui pourrait l'être entre medium et grave. Mais là, c'est une autre histoire...

1 avril 2012

Retour sur l'alignement temporel

Ce problème d'alignement de l'ensemble des bobines des haut-parleurs me posait question depuis les mesures précédentes.
Il fallait que j'en ai le cœur net. J'ai donc attendu un moment propice pour mettre le local d'écoute en chantier. Il fallait avancer l'ensemble tweeter + pavillon de façon à ce que les membranes de ces HP soient alignés avec celle du haut-parleur de grave.

Avant de me lancer, j'aime bien réaliser des simulations pour voir ou cela peut mener.
Les pointillés représentent l'idée que je me fais de la position des membranes de chaque haut-parleur.

Une chose est sûre, le pavillon ne tiendra pas tout seul comme ça !
J'ai donc réalisé un petit support, ce qui donne ça vue de coté :

Le système en position d'écoute et de mesure :

J'ai ensuite sorti micro, amplificateur et cordons divers pour réaliser la mesure de la réponse impulsionnelle à l'aide du logiciel ARTA.
Le micro se trouve à un peu plus de 2 m de l'embouchure du pavillon.
Du premier coup j'obtiens cette courbe !
Comme je ne suis pas un expert d'Arta et que cette belle mesure me trouble, j'inverse la phase du pavillon. Le résultat est affreux par rapport au résultat précédent. La mesure doit donc être bonne.

Le début du front montant est à 6,271 mS. En prenant 344 m/S pour la vitesse du son, j'obtiens : 2,15 m. C'est à peu près la distance du micro à l'embouchure du pavillon. Tout cela à l'air cohérent.

A l'écoute, la première impression que je note est une légère mise en avant du registre medium. Le fait que l'embouchure du pavillon soit plus près de la zone d'écoute y est peut-être pour quelque chose. Sur le filtre j'avais réduit il y a quelques temps l'atténuation de cette voie. Je l'avais fixée à 11 dB. Je change les résistances de l'atténuateur pour obtenir une atténuation de 13 dB. C'est mieux.
L'écoute peut reprendre.
Je note l'apparente augmentation de la profondeur de l'image sonore. C'est vraiment sympa.
J'ai également l'impression que les transitoires sont un peu plus percutants comme si la dynamique y avait gagné.

Hélas, trois fois hélas ! Pour des raisons de coefficients WAF fortement dégradés je ne peux maintenir cette configuration ! Vous comprenez je pense...
Il va falloir trouver une solution ! Ce qui n'est pas gagné !

Puisque j'avais sorti le matériel du parfait bricoleur, entendez par là, fer à souder, pince coupante, soudure, etc, J'en ai profité pour changer le condensateur de la cellule passe-haut (C2 sur le schéma présenté plus haut dans cette page).
Double changement en fait car le remplaçant est un condensateur en film Polypropylène armature étain réputé pour les fréquences élevées. J'ai aussi changé sa valeur (de 2,7 µF à 2,2 µF) pour remonter un peu la fréquence de coupure à 9KHz. La fréquence de coupure utilisée précédemment était de 7 KHz. Cela pour éviter le problème bien connu des tweeters JBL qui ont tendance à ferrailler un peu si on les coupent trop bas et qu'on pousse le volume.

Condensateur MKP en film Polypropylène métallisé           Condensateur de la série SY & SA en film Polypropylène armature étain
Condensateur MKP en film Polypropylène métallisé et condensateur de la série SY & SA en film Polypropylène armature étain

Différence de taille, de poids (6g pour le MKP contre 56g pour le SY, impressionnant quand on les tient dans la main) et le prix pour finir car je l'ai payé 9,5 € à la Maison du Haut-Parleur.
Il paraît que ces condensateurs se rodent ! J'attendrais donc un peu pour dire si les aigus ont gagné en finesse.

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Pour finir, j'ai légèrement boosté le grave en utilisant Console et Ozone. Un léger boost comme on peut le voir sur l'image suivante. Ca mène un léger surcroit d'énergie dans cette partie basse du spectre. C'est parfait !!!

Console est vraiment un outil très pratique.

Ci-dessous, la très légère correction apportée en dessous de 300 Hz.

Arta