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Filtres actifs

Mise à jour : 2014-01-08


Préambule :

Avant de passer en filtrage actif, je suis resté un très long moment à travailler le filtrage passif.
J'en ai tiré un certain nombre de règles que vous trouverez les chapitres Tweeter et filtre et Filtre passif.

En passant en filtrage actif, il faut pratiquement tout oublier :

  • La coupure d'un large bande avec un tweeter qui ne pouvait se faire en passif qu'avec un filtre à 6 dB sur le tweeter et rien sur le large bande, se fait à 5200 Hz sans difficultés avec un filtre actif à 24 dB/octave.
     
  • La coupure d'un grave de 38 cm avec un large bande qui était difficile et longue en passif, se fait en 10 minutes avec un filtre actif, avec de bien meilleurs résultats.


Placement :

Un filtre passif se place après l'ampli de puissance, juste avant les haut-parleurs.
La plupart du temps il est placé dans l'enceinte.

Un filtre actif se place entre le préampli et les amplis.
Si vous êtes en bi amplification active, il vous faut deux amplis de puissance.
Si vous êtes en tri amplification active, il vous faut trois amplis de puissance.

La raison est que le filtre actif travaille sur "des puissances" très faibles, identiques à celle d'un lecteur de CD ou DVD, d'un tuner ou d'une télé.
Ces puissances sont trop faible pour attaquer directement un haut-parleur.
Dans un filtre passif, vous avez des selfs de 5 ou 6 cm de diamètre et de 2 à 5 cm de haut, des condensateurs de 3 ou 4 cm de diamètre, bref des composants qui acceptent les dizaines ou centaines de watts qui sortent d'un ampli.
Dans un filtre actif, vous avez des transistors, des circuit intégré, des DSP, bref des composants de faible puissance.


Piège :

Je ne veux pas vous faire peur, mais il y a un point important à savoir : Certain amplis inversent la phase absolue et d'autres pas.
Il y a une conséquence directe : Prenons une enceinte 2 voies filtrée à 18 dB/octave avec un raccord à -5 dB.

  • Avec deux amplis identiques, vous allez brancher le grave en phase et le tweeter en opposition de phase, comme le veux la théorie et l'écoute.
  • Avec un ampli qui inverse la phase absolue et l'autre pas, vous allez tout brancher en phase et vous aurez un branchement correct.

Comment savoir si un ampli inverse la phase absolue ?
Il y a certainement une mesure électronique qui permet de le savoir, mais ce n'est pas dans mon domaine de compétence.
Par contre, une fois les amplis branchés sur le filtre actif d'un coté, sur les enceintes de l'autre coté, une simple mesure acoustique sur une impulsion permet de le savoir.

Comment faire :

Réglez votre filtre actif sur la pente la plus faible possible, voir pas de pente du tout dans le cas du DCX.
Ne laissez qu'un HP en service branché sur un ampli et envoyez une impulsion. Regardez sont sens.
Faites la même chose avec l'autre ampli, et regardez le sens de l'impulsion.
Si les deux impulsions sont dans le même sens, soit aucun ampli inverse la phase absolue, soit les deux l'inverse. Mais la théorie de branchement s'applique sans modification.
Si les deux impulsions ne sont pas dans le même sens, inversez la phase par rapport à la théorie sur l'ampli en question.
( Ne faites pas le test sans filtrage avec un tweeter, si vous tenez à lui... )

A défaut de savoir le mesurer, ou d'avoir le matériel pour le faire, un essai à l'écoute en phase et en opposition de phase devrait vous permettre assez facilement (?) de trouver le bon branchement.
Vous n'auriez certainement pas tenté l'essai sans savoir que vos amplis pouvaient vous "planter" par rapport à la théorie...


Pour ou contre ?

Cette question préoccupe des Audiophiles qui sont plus habitués aux solutions clefs en main qu'au DIY.
Il y a deux cas qui demandent des approches différentes, suivant que vous partez d'enceintes du commerce qui ont déjà un filtre passif, ou d'enceintes que vous réalisez à partir de rien.


Vous réalisez vos enceintes :

Le filtre actif numérique est un plus incontestable, avec la possibilité :

  • De corriger la réponse des HP individuellement avant (ou après) filtrage. (Après filtrage pour être certain de suivre la pente de coupure théorique).
  • D'avoir un filtrage parfait, indépendant de l'impédance variable des HP.
  • D'avoir une mise en phase acoustique parfaite grâce aux délais numériques.
  • D'avoir les niveau relatif entre les HP parfaitement réglés.
  • De pouvoir essayer différentes fréquences et pentes de coupure très facilement.
  • De corriger la réponse théorique des filtres avec des égalisations spécifiques.


Vous avez des enceintes du commerce avec un filtre passif :

La résistance des selfs en série avec le HP de grave a modifié le Qts du HP, donc le volume de l'enceinte et la taille de l'évent.

  • Vous pouvez, en passant avec un filtre actif, chercher à l'écoute la nouvelle longueur de l'évent qui convient le mieux, en sachant que cette longueur sera plus courte, si l'évent était au départ bien dimensionné.
    Il est probable que le volume de l'enceinte restera adapté au HP.
  • Vous pouvez aussi rajouter une résistance série au HP de grave, résistance de même valeur que la résistance des selfs qui étaient en série avec le HP de grave, et ne rien changer.
    Mettez plusieurs résistances en parallèle pour qu'elles tiennent la puissance, et ne les collez pas contre une planche en bois qui peut prendre feu si ça chauffe trop.

Ce point traité, tous les avantages indiqués dans la partie "vous réalisez vos enceintes" s'appliquent sans réserve : Vous aurez un gain à l'écoute en passant avec un filtre actif.
Je réfute catégoriquement les conseils "Audiophile" qui disent que l'on peut avoir de meilleurs résultats avec un filtre passif.

  • La perfection sans mise en phase acoustique ?
  • La perfection en corrigeant et filtrant les HP avec les même composants ? Comment suivez vous la pente de coupure théorique ?
  • La perfection avec des valeurs approchées des composants ? Approché, ce n'est pas la perfection. Vos constructeurs d'enceintes Audiophiles font des économies en limitant le nombre de composants..


Analogique ou numérique ?

Les deux types de filtres actifs existent dans le commerce. Mais ils ne font pas exactement la même chose.

  • Les deux font filtrage. Les analogique n'ont qu'une pente de coupure, les numériques plusieurs au choix.
  • Les deux permettent un réglage de la fréquence de coupure.
    Certain filtre actif analogique Audiophile n'ont pas de réglage de la fréquence de coupure.
  • Les filtres actifs analogique ont un réglage de délai analogique, et la valeur du délai varie avec la fréquence. Les filtres actifs numériques ont un réglage de délai qui est un retard pur.
    Certain filtres actifs analogique Audiophile n'ont même pas de réglage de délai.
  • Les filtres actifs analogique n'ont pas de correction de la réponse des HP avant filtrage.

Les conclusions sont vites tirées :

  • Les plus mauvais sont les filtres actifs analogique Audiophile, qui n'ont aucune souplesse.
  • Puis vient les filtres actifs analogiques du commerce avec les fréquences de coupure et le délai réglable.
  • Enfin viennent les filtres actifs numériques, appelés aussi processeur d'enceinte, et qui incluent l'égaliseur.

Idéalement, il faut rester en numérique du lecteur CD au filtre actif numérique. C'est le filtre actif numérique qui fait DAC.
La musique dématérialisée sur PC (dans un format sans perte) est encore meilleure que le lecteur CD "temps réel".
La musique dématérialisée permet en plus de corriger la phase acoustique du filtre et de l'enceinte sans dépenser un Euros de plus, et d'avoir un gain substantiel à l'écoute.

 

Ignorance ou bêtise ?

Nous lisons sur les forums des avis d'Audiophiles qui ont essayés un filtre actif, et qui nous disent le préférer au filtre passif.
Nous savons que le filtre passif fait la correction de la courbe de réponse en même temps que le filtrage. Le filtre actif, lorsque c'est un KANEDA des années 70, ou lorsque c'est un filtre actif analogique, et même lorsque c'est un filtre actif numérique utilisé sans la partie égalisation individuelle des HP, ne fait que le filtrage.
Donc la comparaison n'est pas seulement le filtre passif par rapport au filtre actif, mais surtout la comparaison de la correction de la courbe de réponse par rapport à pas de correction de courbe de réponse.

Si la correction de la courbe de réponse est nécessaire, écouter sans la correction est la certitude d'avoir de moins bons résultats à l'écoute. Ce n'était pas nécessaire de faire le test, le résultat était connu d'avance.
L'idée que la correction de la courbe de réponse des HP puisse ne pas être nécessaire est totalement fausse. Mais pour le savoir il faut avoir mis un micro de mesure en face des HP, ce que ne fait pratiquement aucun Audiophile pur et dur.
Dans tout les cas un essais de ce type est sans intérêt : Ou vous faites les choses complètement et votre essais est digne d'intérêt, ou vous ne faites que la moitié des tests en oubliant les points important, et votre essais et nul et sans intérêt. En plus vous allez être la risée de ceux qui auront lu ce paragraphe...


Comment procéder :

Je faits l'hypothèse que vous avez un filtre actif numérique, filtre qui outre les fonctions de filtrage dispose d'un égaliseur paramétrique pour chacun des HP et sur toutes les sorties.

Vous ne pouvez avoir un bon filtrage que si les HP ont une courbe de réponse linéaire dans leur bande de fréquences d'utilisation et au delà.
La théorie des filtres dit que la bande de fréquence devrait être infinie.
Si elle est effectivement infinie, pourquoi filtrer le HP ?
Mais il y a une différence entre filtrer un HP à 1000 Hz avec une bande de fréquence qui chute à 1000 Hz, et filtrer un HP à 1000 Hz avec la bande de fréquence qui commence à chuter doucement à 500 Hz.
Essayez d'avoir au moins une octave de bande de fréquence de plus, pour que le filtrage se passe bien.

Pour être plus clair :

  • Si vous utilisez de 300 à 2000 Hz un large bande utilisable entre 75 et 8000 Hz, les choses se passeront très bien coté filtrage.
  • Si par contre vous voulez couper en Hi-Fi une compression à 800 Hz, alors que le constructeur indique 2000 Hz, et que la courbe de réponse chute à 1000 Hz, vous allez avoir des soucis de mise au point, et la simulation du filtrage ne s'appliquera plus.

La première chose à faire est de mesurer individuellement vos HP sans filtrage, et de rendre linéaire la courbe de réponse de chacun des HP dans sa bande d'utilisation et au delà.
Ce n'est pas un hasard si les filtres actifs ont un égaliseur paramétrique pour chacun des HP.
Par exemple, en fonction du type de pavillon que vous allez associer à votre compression (directivité constante ou pas), la courbe de réponse sera plate ou pas. Après l'utilisation d'une correction paramétrique, vous allez rendre linéaire la courbe de réponse du couple compression + pavillon.

La deuxième chose à faire est de simuler le filtre que vous allez utiliser avec le simulateur théorique de filtres JMLC (pour Jean Michel Le Cleac'H).
En deux voies, il n'y a pas trop de surprise.
En trois voies par contre, une solution avec un médium du type "bouche trou"est séduisante sur le papier et en pratique à l'écoute.
Filtres 2 et 3 voies, et tableur JMLC.

Une fois le filtre simulé, vous entrez les valeurs de filtrage dans votre filtre actif, les délais, la phase et réglez les niveau relatif entre chaque HP.
N'oubliez pas que certain amplis inversent la phase absolue, et que la simulation demande parfois d'utiliser un HP en opposition de phase.
Lorsque le signal carré de la simulation part dans un sens, puis dans l'autre, le tweeter est en opposition de phase. Si vous le branchez en phase, vous aurez un trou dans la courbe de réponse.

Enfin une fois l'enceinte réglée et placée dans la pièce, une égalisation globale sera sans doute nécessaire.
A ce niveau un filtre actif comme le DCX est limité par la mémoire disponible : Il ne permet de 5 corrections par HP avant filtrage avec un filtre 3 voies à 18 dB/octave, et rien après filtrage. Un égaliseur séparé devient nécessaire. (Il est aussi amusant de voir qu'aucun des tweaks proposés pour le DCX ne propose d'augmenter cette mémoire, les audiophiles n'ont pas compris toutes les possibilités de cet appareil.)
Avec d'autres filtres actifs, tel BSS, XILICA, LAKE, DBX, ect.., un seul appareil suffit pour tout faire.


Évolution vers la multi amplification, méthode 2013 :

Il existe des modules tout prêt qui se montent directement au dos des enceintes, et qui contiennent un filtre actif numérique, deux amplis classe D, et l'interface de programmation vers un PC. Que vous faut-il de plus ? Un exemple avec un module HYPEX AS2100. --- Le même module chez un revendeur.

Les minis DSP sont aussi une alternative très intéressantes pour les systèmes à 3 et 4 voies, d'autant plus qu'ils intègrent La correction de la phase acoustique. Cette correction est aussi expliquée dans le site, avec deux applications, l'une dans Foobar et l'autre avec VSTHost.


Évolution vers la multi amplification, méthode classique :

Les chapitre ci-dessous datent un peu puisqu'ils sont basés sur un filtre actif analogique...
En numérique, vous avez un PC, une interface tel HIFACE, le filtre actif numérique et les amplis. Le bouton de volume est dans le logiciel du PC. Simple ... PC et Hi-Fi.

 

Branchement :

Vous êtes en mono amplification avec des baffles qui ont un filtre passif.
Vous souhaitez passer en multi amplification analogique, bi amplification dans les cas présentés ci-dessous, mais le principe est le même pour la tri amplification.
Cette bi amplification peut être l'ajout d'un caisson de grave, ou une coupure grave / médium ou médium / aigu.
Comment peut-on rajouter un vrai filtre actif a votre chaîne qui a un ampli préampli non séparable ?

image212.jpg

La solution est d'utiliser la partie préampli de votre ampli comme sélecteur de sources.
Puis vous sortez le signal au niveau d'une sortie enregistrement ou magnétophone.
Vous attaquez un préampli passif qui n'est qu'un potentiomètre ou bouton de volume.
Du préampli passif vous attaquez le filtre actif.
La partie grave qui sort du filtre actif attaque l'ampli de grave.
La partie médium aigu qui sort du filtre actif rentre dans votre ampli préampli au niveau d'une entrée monitoring ou magnétophone.
Vous bloquez le potentiomètre de votre ampli préampli.

image211.jpg

Il y a un bout de scotch rouge identique sur le bouton de volume.
Même si le potentiomètre n'est pas cranté, le découpage maladroit du scotch est suffisant.
Ma fille de 7 ans aurait fait ça mieux que moi...

Sur le forum, gibus000 a réaliser cette image pour expliquer le branchement de son installation. Son explication est bien meilleure que la mienne...

Branchement du filtre actif dans une installation existante


Bouton de volume :

image213.jpg

Le potentiomètre fait environ 22 k Ohms log. C'est la valeur qui fonctionne chez moi.
Mais des valeurs comprises entre 10 k et 47 k sont possibles.

Les interrupteurs situés après le potentiomètre sont facultatifs, mais tellement utiles.
Le premier, c'est la "touche mono" indispensable pour la mise au point.
Les deux autres servent à couper les canaux D ou / et G. Toujours indispensable pour la mise au point.
Si vous souhaitez rajouter un sélecteur d'entrées, pour ne pas utiliser celui de votre ampli, voyez Le préampli passif.


Ampli supplémentaire :

Quel ampli ajouter pour la voie de grave de notre exemple ?
En occasion, ce que l'on trouve de moins cher ce sont des ampli préampli tout à fait courant.
Il suffit d'appliquer exactement la même méthode, d'attaquer ce 2eme ampli au niveau d'une entrée monitoring, de bloquer le potentiomètre de volume, et c'est tout.
N'hésitez pas a aller voir les boutiques d'occasion a coté de chez vous du type "CASH CONVERTER", "TROC de machin chose", ou équivalent.
Votre marchant de HI-FI habituel en a aussi certainement, a un prix plus élevé...


Les puristes :

Je vois d'ici les puristes faire un bon au plafond :
Pourquoi utiliser à moitié la partie préampli ? Il existe des amplis sans préampli.
Oui, mais c'est plus cher et beaucoup moins courant. Consultez votre porte monnaies.

Les mêmes puristes parleront des pertes dans le filtre actif, en terme de transparence sonore et de buzz.
Mais un filtre passif a aussi d'énormes pertes.
Et je ne parle pas des mises au point DIY non maîtrisées.
Une chaîne est un tout, avec des gains et des pertes.
Je suis passé en tri amplification car la somme des gains est bien supérieure à la somme des pertes.


Filtre actif :

Détrompez vous, ce n'est pas cher.
A condition de choisir du matériel de sono, et d'accepter les prises XLR qui vont avec.
BEHRINGER, par exemple, vous en donne largement pour votre argent.
Cherchez le prix d'un 2310 par exemple. Environ 80 €.
C'est un filtre actif deux voies stéréo, avec une sortie SUB en mono.
Mais la coupure SUB ne comprend pas le passe haut des baffles D et G.

Il existe des adaptateurs XLR / RCA, en mâle et femelle. 4 combinaison en tout.
C'est un peu cher certes ( 9 € l'adaptateur ), mais votre ampli HI-FI se branchera sans problèmes.


Pour un caisson de grave :

La solution la plus simple, et la moins coûteuse, est de prendre un filtre actif stéréo, un ampli de grave stéréo, et un haut-parleur de grave à double bobines.
Attention au sens de branchement des bobines...
Si votre ampli fait 2x60 W, c'est comme si vous alimentiez votre HP avec 120 W.

Certain ampli filtre pour caisson de grave sont aussi de vrai filtre actif qui peuvent couper le grave de vos baffles D et G.
Je ne répèterai jamais assez combien cette coupure du grave dans les haut-parleurs D et G est importante, INDISPENSABLE.
Mon schéma de branchement ne change pas. Simplement, filtre actif et ampli de grave sont dans le même boîtier.

Ce type d'ampli filtre est assez rare et cher, la plupart n'ont qu'un demi filtre actif uniquement sur le grave.
Acoustiquement c'est un non sens total, comme les baffles centraux de home cinéma...
Commercialement ça marche. Et c'est tellement plus simple à brancher...
Comparez les prix avec un vrai filtre actif, un ampli d'occasion, et des câbles adaptateur DIY.


Boost pour caisson de grave :

La discussion a démarrée sur un forum de HI-FI avec Daniel qui répondait à une question.
J'ai écris cette rubrique en consultant les différentes réponses de Daniel, qu'il en soit ici remercié.

Les caissons de grave en clos ont une courbe de réponse qui chute progressivement dans le grave quand le QTC est faible, de l'ordre de 0.5.
Les internautes réclament, sans doute a tord, des caisson linéaires dans le grave aux fréquences les plus basses possibles.
Rare sont les haut-parleurs qui en sont réellement capable sans correction active au niveau de l'ampli de puissance.

C'est là que la solution filtre actif et ampli séparé prend tout son intérêt.
Il est possible d'intercaler trois éléments passifs qui ne coûtent qu' 1 € maximum pour avoir une courbe de réponse en passe bas à 6 dB/octave.
Associé a la coupure et au gain du filtre actif, on crée une courbe de réponse qui remonte dans le grave.

Le schéma de principe est le suivant :
image220.jpg
L'impédance de sortie du filtre actif doit être très inférieure à 10 k. (Elle est de 40 Ohms sur un filtre actif BEHRINGER 2300).
L'impédance d'entrée de l'ampli de grave doit être très supérieure à 10 k. (Généralement 47 k).
Le gain dans le grave peut aller jusqu'a 6 dB. L'ampli doit être puissant, 6 dB c'est quatre fois plus de puissance. Le haut-parleur doit suivre, 6 dB c'est une élongation doublée.
Le gain de l'installation doit être suffisant sur le canal grave, ce petit filtre de correction a une perte d'insertion qui peut aller jusqu'a -8.5 dB.
Le rapport signal / bruit du canal grave doit être bon.
La fréquence de coupure du grave doit être basse, 150 Hz semble être le maximum.

Efficacité d'un tel réseau de correction :
- R série = 10 k, R parallèle = 6.8 k, C = 470 nF. Perte d'insertion -8.5 dB. Correction +1 dB à 90 Hz,
+3 dB a 40 Hz ; +4 dB a 28 Hz ; +5.5 dB a 20 Hz .
-
R série = 10 k, R parallèle = 10 k, C = 220 nF. Perte d'insertion -7.0 dB. Correction +1 dB à 120 Hz, +3 dB a 50 Hz ; +4 dB a 33 Hz ; +4.5 dB a 20 Hz .
- R série = 10 k, R parallèle = 8.2 k, C = 220 nF. Perte d'insertion -7.5 dB. Correction +1 dB à 130 Hz, +3 dB à 60 Hz, +4 dB à 33 Hz, +5.6 dB à 20 Hz.
- R série = 10 k, R parallèle = 5.7 k, C = 330 nF. Perte d'insertion -9.4 dB. Correction +1 dB à 143 Hz, +4 dB à 53 Hz, +6 dB à 28 Hz, +7 dB à 20 Hz.
Il ne faut pas chercher à obtenir une forte correction avec ce montage très simple.

Une autre application de cette correction est la réponse dans le grave des baffles plans multi amplifiés.
Il faut essayer à l'écoute différentes corrections :
- R série = 10 k, R parallèle = 10 k, C = 220 nF.
- R série = 10 k, R parallèle = 8.2 k, C = 220 nF
- R série = 10 k, R parallèle = 6.8 k, C = 220 nF.
- R série = 10 k, R parallèle = 4.7 k, C = 220 nF.
- R série = 10 k, R parallèle = 5.7 k, C = 330 nF.
Le chapitre Baffle plan vous expliquera les particularités sur le choix du haut-parleur en terme de Qts, le boost ne fait pas tout.

J'insiste lourdement sur le risque qu'il y a à utiliser cette solution avec un ampli pas assez puissant, et un haut-parleur trop petit.
Je l'utilise personnellement sans problème avec un ampli de grave de 2x220 W RMS et un haut-parleur de 38 cm de 93.5 dB/2.83V/m de sensibilité sur un baffle plan.
Mais si vous l'utilisez avec un haut-parleur de 17 cm a faible sensibilité, et un ampli de 10 W, c'est à vos risques et périls : Ne venez pas vous plaindre...


Câble adaptateur DIY :

Le chapitre câbles décrit parfaitement la solution, avec du câble micro à deux conducteurs + blindage.
Mais deux images expliquent bien les choses.

image248.jpg

image249.jpg


retour_menu.jpg precedant.jpg navigation_filtre.jpg suite.jpg 05_v.jpg


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Merci pour votre visite.

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Il y a un savoir vivre élémentaire qui consiste à demander l'autorisation avant de reprendre tout ou partie de ce qui est écrit dans ce chapitre.
Ne pas respecter ce droit élémentaire vous expose à des poursuites sous toutes les formes légales et moins légales.