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Le montage MTM ou la source concentrique

Mise à jour : 2014-10-05.


MTM :

A partir de deux large bande de 21 cm : VISATON B200 sur baffle plan.

MTM avec des VISATON B200

Avec tweeter ATS T26HP
Coupure à 2000 Hz

MTM avec des VISATON B200

Avec médium tweeter AUDAX WFR12
Coupure à 900 Hz


Le montage MTM de Joe APPOLITO consiste à mettre deux haut-parleurs de médium de part et d'autre du tweeter.
Sur l'image ci-dessus ce sont deux VISATON B200 de part et d'autre un tweeter ATS T26HP.
A ce montage mécanique est associé un filtre à pentes relativement élevé de 18 ou 24 dB/octave électrique sur le médium et sur le tweeter, filtre qui coupe relativement bas en fréquence.
L'intérêt théorique de cette solution est de présenter un diagramme de directivité large dans le plan horizontal (si les Haut-parleurs sont en ligne verticalement) et plus étroit dans le plan vertical.
Ce n'est possible qu'avec une coupure assez basse, généralement moins de 2000 Hz. Cette fréquence de coupure maximale est définie avec la longueur d'onde et l'entre axe des deux HP de médium.

Le terme "source concentrique" n'est pas très juste pour cette disposition, symétrique par rapport à un plan horizontal passant par le tweeter.

Que deviennent les merveilleux lobes de directivité dans votre pièces d'écoute ou les réflexions sur les murs et les sols sont aussi important que les sons direct ?
La directivité étroite dans le plan vertical rend se montage moins sensible à la nature du sol et du plafond.
Les réflexions sur les murs sont identiques au montage classique
.

Le montage MTM est un argument marketing très intéressant pour les constructeurs, dans des réalisations commerciales.
Pour beaucoup de gens, trois haut-parleurs c'est mieux que deux...
Et qui ira ouvrir la boite pour se rendre compte que d'un filtre théorique à 18 ou 24 dB/octave, une simplification plus ou moins hasardeuse l'a fait passer à 12 dB/octave ?
Parce que l'intérêt de la solution se trouve surtout dans le filtre : Pas de directivité plus étroite dans le plan vertical avec un filtre à pente douce.

Pour un amateur, la multiplication des sources sonores n'est pas une bonne chose : elle coûte cher, un HP de plus, et le filtre passif est compliqué. (Pas de problème avec un filtre actif).
Le haut-parleur idéal est une source ponctuelle à très large bande passante.

Le MTM a l'avantage d'avoir une surface de membrane plus grande dans le médium, grâce à deux HP au lieu d'un seul.
Si vous préférez le médium d'un 21 cm a celui d'un 13 cm, un MTM avec deux HP de 17 ou 21 cm vous en donnera encore plus.
Il est très difficile de trouver des haut-parleurs d'un diamètre supérieur à 21 cm qui sont bons dans le médium. Deux 21 cm en montage MTM donnent une surface (433.8 cm2) supérieure à un 25 cm (343.5 cm2) et inférieure à un 31 cm (516.9 cm2). La surface moyenne des HP, calculée en base de données.

Enfin ce type de montage convient mieux pour une écoute a une distance assez grande des enceintes. S'il fallait donner une valeur a "assez grande", je dirai 4 m et plus. Ne l'utilisez pas en écoute de proximité.


Source concentrique :

Certains constructeurs logent le tweeter au fond du cône du grave médium, à la place du cache noyau.
C'est une excellente solution pour contrôler la directivité dans tous les plans.

  • PHY-HP à réalisé un 30 cm large bande (KM30), complété d'un tweeter au centre qui est très proche du haut-parleur idéal recherché.
  • CABASSE est aller jusqu'à mettre 4 haut-parleurs concentrique dans sa sphère : Un bas médium à l'extérieur, un haut médium au milieu et le tweeter au centre, et un grave derrière les trois avec des sorties acoustique tout autour.
  • Beaucoup de HP coaxiaux ont une chambre de compression au centre, et c'est la membrane grave médium qui faut office de pavillon avec son profil exponentiel. TANNOY est un bon exemple de ce type de réalisation.

KEF le fait avec ses modèles appelés "UNI-Q", un 16 cm avec un dôme de 25 mm au centre. Mais sur leur Référence 207, ils ont en plus rajoutés un super tweeter : les gens du marketing ont du passer par là...

Certain donne comme argument une augmentation de la puissance sonore.
C'est vrai que deux 17 cm donnent plus 6 dB de niveau qu'un seul.
Mais pourquoi ne pas passer à un seul 21 cm qui coûtera moins cher et descendra plus bas en fréquence ?
Et pour avoir effectivement plus de niveau, les haut-parleurs doivent être branchés en parallèle, l'ampli doit pouvoir donner une puissance sur 4 Ohms double que celle sur 8 Ohms.
Cette dernière hypothèse n'est pas souvent rencontrée sur les ampli bon marché ou home cinéma.

Maintenant, il faut reconnaître que certaine réalisation commerciale qui utilise ce principe sont de véritables réussites : Une GRANDE UTOPIA par exemple, ou certain modèle de chez DYNAUDIO.
Mais avez vous le budget pour des baffles de ce type ?


Faut-il pour autant le conseiller à l'amateur ?

Je ne peux pas approuver un montage MTM a partir de deux grave médium bas de gamme parce que votre budget est limité. Un seul grave médium de qualité est moins cher dans ce cas.
Et ce sera la réponse que je vous ferai.

Maintenant, a partir de deux bons haut-parleurs, pourquoi pas.
Deux 17 cm sont certainement plus facile a recouper à 1500 Hz qu'un seul 21 cm.
Ils seront aussi moins directif, mais c'est à voir dans chaque cas.
Le filtre reste assez compliqué, mais avec un bon lien pour le calcul : Filtre à 18 dB, les valeurs théoriques sont facilement calculées.

Au niveau du filtrage, et même avec un filtre actif, c'est le filtre à 18 dB/octave avec raccord à -5 dB (filtre JMLC) qui donne les meilleurs résultats à l'écoute, à la mesure, et à la simulation.
Le chapitre Simulation de 4 filtres sous Mathcad vous le montre de façon éclatante.


Sensibilité et fréquence de coupure :

Sensibilité :

La sensibilité des deux haut-parleurs de grave médium ou de médium est +6 dB par rapport à celle d'un seul HP.
Le montage MTM permet facilement le haut rendement...

Mais cette sensibilité de +6 dB n'est pas valable à toutes les fréquences, tout depend de la longueur d'onde.
Prenons deux HP de 17 cm de part et d'autre d'un tweeter de 10 cm. L'entre axe est de 8.5 + 10 + 8.5 = 27 cm au minimum.
La fréquence correspondant à une longueur d'onde de 27 cm est 34370.7 / 27 = 1273 Hz.
Vous êtes certain d'avoir les + 6 dB du grave jusque 1273 / 2 = 640 Hz.
Il est probable que les +6 dB existent encore à 1273 Hz.
Mais vous êtes certain de ne pas les avoir à 2550 Hz. Vous n'aurez pas 0 dB non plus, mais vous aurez une valeur entre 0 et 6 dB.
Je soupçonne certain fabricant d'utiliser cette baisse de sensibilité dans le haut-médium pour compenser la remonté de la courbe de réponse dans le médium à ces fréquences. Ils ont fait une mise au point à la mesure, et ils acceptent aussi une réponse en peigne dans le haut-médium.

 

Attention pour la fréquence de coupure :

Soit Ka = 2 * Pi * F * a / C
Avec
F = fréquence de coupure à -3 dB des HP de grave médium ou de médium en Hz.
a = le rayon équivalent a la surface des deux grave médium ou médium en m.
Soit Sd la surface d'un des grave médium, a = racine( 2 * Sd / Pi ).
C = la célérité du son = 343.707 m/s à 50 m d'altitude et 40% d'humidité relative.

Idéalement il faut couper les HP a une fréquence de tel sorte que Ka < 1.5.
En aucun cas il ne faut couper à une fréquence supérieure à Ka >= 2.
La formule pratique est F < 1.5 * C / ( 2 * Pi * a )
Ne vous prenez pas la tête avec les calculs, la base de données HP les fait pour vous si vous prenez l'option " 2 HP, montés côte a côte, branchés en parallèle".

A cette fréquence de coupure électrique, j'ajoute une condition de montage mécanique de façon a avoir moins d'une longueur d'onde à la fréquence de coupure entre les deux grave médium ou médium.
Entre axe maxi = C / F.

Vous allez vous rendre compte que la fréquence de coupure idéale est basse, très basse, et que l'entre axe est petit.

  • HP de 10 cm, Sd = 53.4 cm2, F = 1407 Hz pour Ka = 1.5, F = 1876 Hz pour Ka = 2.0, entre axe 18.3 cm maxi.
  • HP de 12 cm, Sd = 75.0 cm2, F = 1187 Hz pour Ka = 1.5, F = 1583 Hz pour Ka = 2.0, entre axe 21.7 cm maxi.
  • HP de 14 cm, Sd = 90.7 cm2, F = 1080 Hz pour Ka = 1.5, F = 1440 Hz pour Ka = 2.0, entre axe 23.9 cm maxi.
  • HP de 17 cm, Sd = 135.5 cm2, F = 883 Hz pour Ka = 1.5, F = 1178 Hz pour Ka = 2.0, entre axe 29.2 cm maxi.
  • HP de 21 cm, Sd = 216.9 cm2, F = 698 Hz pour Ka = 1.5, F = 931 Hz pour Ka = 2.0, entre axe 36.9 cm maxi.
  • HP de 25 cm, Sd = 343.9 cm2, F = 554 Hz pour Ka = 1.5, F = 739 Hz pour Ka = 2.0, entre axe 46.5 cm maxi.
  • HP de 31 cm, Sd = 517.2 cm2, F = 452 Hz pour Ka = 1.5, F = 603 Hz pour Ka = 2.0, entre axe 57.0 cm maxi.
  • HP de 38 cm, Sd = 853.3 cm2, F = 352 Hz pour Ka = 1.5, F = 469 Hz pour Ka = 2.0, entre axe 73.3 cm maxi.

Si vous souhaitez couper a des fréquences supérieures à celles indiquées, voyez le chapitre "Simulation de 4 filtres sous Mathcad" pour voir à la simulation si le résultat est acceptable ou pas.

 

Réponse en peigne :

Si vous faites monter trop haut en fréquence les deux HP de médium, si la distance entre les deux HP de médium est trop importante, si les pentes de coupure sont trop douce, vous aurez une superbe réponse en peigne dans le médium aigu.
Une réponse en peigne est une succession de creux dans la courbe de réponse. Les bosses sont à +6 dB comme le prévoit la théorie.
Ce sont surtout les premier creux les plus gênant, le tweeter prendra le relai dans les aigus.

 

Sur mon système, celui en photo en haut du chapitre, j'ai remplacé le tweeter ATS T26HP coupé à 2000 Hz par un AUDAX WFR12.
Avec le filtre actif, j'ai cherché à l'écoute la fréquence de coupure optimale, 900 Hz à -3 dB pour les B200, c'est à dire pour Ka = 1.92
Les tests ont été réalisés avant d'avoir l'équation de la fréquence limite, c'est une belle vérification pratique.
( Ne dites pas sur les forums que vous remplacez un tweeter par un médium tweeter, mais faites le. )
L'entre axe entre les deux B200 est actuellement de 40 cm, il sera réduit à 36 cm dès que possible. Pour 900 Hz c'est 38 cm maxi.


Ceux qui ne respectent pas les règles

Certains constructeurs réputés ne font absolument pas ce qui est écrit dans ce chapitre.
Il y a deux tweeters, ce qui est la garantie d'une superbe réponse en peigne dans les aigus.
L'entre axe des médiums est important, et la fréquence de coupure est trop haute.
Enfin la presse spécialisée est élogieuse lors des tests à l'écoute. Tout le monde connais l'absence de pertinence technique de la presse spécialisée !!!

Une bonne conception se fait avec des arguments technique irréfutables. ils sont écrits.
En acoustique il y a toujours les exceptions qui confirment la règle.
Je connais l'existance de ces exceptions, mais comme vous ne vous appelez pas Dynaudio, qui illuste cette rubrique, je vous invite à ne pas faire pareil : Les deux tweeters sont indéfendables.

MTM avec Dynaudio MTM avec Dynaudio


Et sur mon système ?

Mon approche à évolué sur le montage MTM.

J'ai été farouchement opposé a cette solution jusqu'a ce que je reçoive une étude théorique calculée qui montre le gain sur les lobes de directivité.
Cette étude est incluse dans le chapitre Simulation de 4 filtres sous Mathcad.

Une deux voies classique filtrée à 18 dB/octave a un lobe de directivité principal qui part vers le haut (ou le bas, suivant que le tweeter est au dessus ou au dessous du médium).
Une deux voies MTM filtré à 18 ou à 24 dB/octave a un lobe de directivité principal bien perpendiculaire au plan vertical des HP.
Le filtre Butterworth à 18 dB/octave avec raccord à -5 dB, dit filtre JLMC pour Jean Michel Le Cleac'h, donne les meilleurs résultas sur mon système.

Il a aussi fallut que j'attende de trouver une 2eme paire de B200 VISATON en occasion pour pouvoir faire l'essai. Sachez que les B200 ne courent pas les rues.

Dans un 2eme temps je suis revenu à un montage classique, un seul médium B200 et un tweeter.
Un vrai tweeter donne un meilleur aigu qu'un médium tweeter de 10 cm. Mais il se coupe plus haut en fréquence, ce qui est incompatible avec le MTM.
J'ai associé ce montage avec un filtre à 48 dB/octave à 2700 Hz, et avec la correction de la phase acoustique. L'entre axe des HP est de 20 cm.


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