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Limiter la courbe de réponse d'une enceinte

Mise à jour : 15 octobre 2019.


La seule limite à cette approche qui sort complètement des méthodes habituelles utilisées en Hi-Fi est notre imagination.
La seule pertinence de cette approche est un gain de la qualité d'écoute : Avec un gain la méthode est adoptée, sans gain la méthode est rejetée.
Il n'y a pas de théorie sur cette approche, que du pragmatisme et des écoutes comparatives.

Prenez les câbles par exemple, aucune théorie ne justifie aujourd'hui les gains réels ou supposés entendus à l'écoute, pourtant certains d'entre vous sont adeptes des essais sur les câbles.
La limitation de la bande passante d'une enceinte, par rapport aux câbles, apporte une différence parfaitement meusurable et les gains à l'écoute ont une explication incontestable.
L'absence de théorie ne veux pas dire absence de pertinence sur les résultats de la solution.


Comment suis-je arrivé à limiter la bande passante dans les aigus ?

Au printemps 2019, j'ai changé mes larges bande DAVIS 20DE8 de 21 cm pour des ALTEC 420-8B BIFLEX, des HP avec un saladier de 41 cm de diamètre.
Là ou la documentation de l'époque indiquait une bande passante qui montait jusque 14000 Hz, la mesure indiquait 7500 à 8000 Hz seulement.
Après un moment de déception, avec l'absence d'envie d'ajouter un tweeter ou une compression plus pavillon (solution conseillée par beaucoup de forumeurs), j'ai regardé ce que je pouvait faire avec les corrections par convolution, en gardant une solution musicale.

Je ne fait pas les corrections par convolution à la mode "bourrin moyen", le Plan d'expérience sur les corrections par convolution générées avec rePhase ne l'autorise pas à l'écoute.
La conséquence directe est qu'il n'est pas possible de booster la réponse simplement de 2000 ou 4000 Hz, le boost réalisable en pratique avec des Q des corrections faible monte jusque 20000 ou 25000 Hz.
L'écoute de ce boost n'est pas du tout validée à l'écoute...
Face à cette conclusion, beaucoup de forumeurs vous redisent : Ajoutez un tweeter ou une compression plus pavillon.
Ces forumeurs n'ont que cette solution en tête, et acceptent difficilement (voire pas du tout) ceux qui sortent de leurs schémas habituels des solutions des années 60.

Si rePhase permet de booster la réponse, il permet aussi de filtrer en FIR sans toucher la phase acoustique.
Au boost qui montait jusque 20000 Hz, j'ai ajouté dans un premier temps un filtre passe bas.
Une série d'essais à l'écoute ont définis un filtre Linkwitz-Riley à 36 dB/octave à 11875 Hz, solution validée à l'écoute comme étant meilleure que le boost sans filtre passe bas et meilleure que pas de boost du tout.
Pas de boost du tout était meilleurs que le boost sans filtre passe bas. Il ne faut pas corriger "bourrin moyen"...
Je ne connais pas votre définition d'une solution pragmatique, mais celle là en fait partie...

Imaginez la tête des forumeurs, 11875 Hz à -6 dB : beark il n'y a pas d'aigus...
C'est un avis que je partage puisque au dessus de 10000 Hz nous sommes dans l'extrême aigu !!!
L'écoute est agréable, le manque d'extrême aigu n'est absolument pas gênant pour moi, j'ai conservé la solution : C'est moi qui écoute...


Travailler un peu plus la solution :

L'idée m'est venue à l'été 2019 pendant les vacances loins de chez moi.
J'en profite pour glisser que le test de retour de vacances, l'écoute de la chaîne après un mois sans écoute, n'a rien remis en question, ni le boost des aigus, ni le filtre passe bas...
S'il y avait un soucis dans l'approche pragmatique du boost + filtre passe bas, le test du retour des vacances ne serait pas passé.

L'idée est de mettre trois filtres passe bas du 2eme ordre avec fréquence et Q réglable, au lieu d'un seul filtre du 6eme ordre Linkwitz-Riley avec juste la fréquence réglable.
Le but est d'avoir plus de latitude de réglage pour essayer d'avoir plus d'extrême aigu éventuellement à un niveau plus faible.

J'ai effectivement eu plus de qualité d'écoute, avec trois filtres du deuxième ordre, trois fréquences de coupure différentes et trois Q identiques.
L'impression à l'écoute est d'avoir plus d'aigus surtout de bien meilleure qualité.
La réalité sur la courbe rePhase est moins d'aigus... C'est dans l'arrondi avant la coupure que ça change.
Bleu : Avec trois filtres passe bas du 2eme ordre, trois fréquences de coupure différentes, trois Q identiques.
Rouge : Avec un filtre passe bas Linkwitz-Riley à 36 dB/octave à 11875 Hz.

Mesure à 117 cm avec correction


Cette façon de faire peut surprendre.
Dans mon cas je booste large et je filtre, mais avec une enceinte du commerce et un tweeter qui monte bien jusque 20000 ou 22000 Hz pourquoi ne pas essayer juste un filtre ?
L'idée n'est pas aussi tordue que ça, sur des plans de filtres passifs des années 60 il y avait parfois une petite self de 0.3 mH en série avec le tweeter.
Si nos anciens l'ont fait, avec les moyens à leur disposition, pourquoi ne pas essayer de le faire avec des moyens plus récent ?
Surtout restez pragmatique, si ce n'est pas mieux à l'écoute il ne faut pas garder la solution.
Si vous n'essayez pas vous ne saurez jamais si, dans votre cas, vous pouvez avoir un gain à l'écoute.
Ce n'est pas moi avec mon large bande qui fera l'essai à votre place.


Dans les graves :

Avec le DAVIS 20DE8 :

L'enceinte avec le DAVIS 20DE8 était une enceinte bass-reflex à triple résonateur.
J'ai ajouté un filtre passe haut à 24 dB/octave, 6 à 8 Hz en dessous de FB.
Le but était de ne pas laisser passer les graves que ne savait pas reproduire le HP.
Gain sur la qualité d'écoute et sur la tenue en puissance.
Le gain sur la tenu en puissance est incontestable avec un débattement limité de la membrane dans l'extrême grave.


Avec le ALTEC 420-8B BIFLEX :

L'enceinte avec le ALTEC 420-8B BIFLEX est une enceinte close avec une transformée de Linkwitz.
J'ai fait une conception globale, transformée de Linkwitz avec Ft = Fc / 1.31, Qt = 0.707, et filtre passe haut du 2eme ordre à Ft et avec un Q réglé à l'écoute à 0.625.
Le Q du filtre passe haut est un réglage pragmatique, sans aucune théorie, pour avoir les meilleurs résultats d'écoute..

Si j'avais utilisé une théorie, j'aurai pris un Q de 0.707 sur le filtre passe haut, pour obtenir une coupure électrique + acoustique du type Linkwitz-Riley à 24 dB/octave et à -6 dB à Ft.
Cette solution conviendrait parfaitement pour raccorder un caisson de graves pas exemple.
L'écoute n'a pas validée cette théorie pour un large bande seul...

Puis je me suis inspiré de ce que j'avais fait sur les aigus, en ajoutant un 2eme filtre du 2eme ordre 7.5 Hz en dessous de Ft, donc à 26.5 Hz dans mon cas, avec un Q réglé à l'écoute de 0.670
Ce filtre abaisse le 20 Hz de 6 dB sans toucher au niveau du 40 à 50 Hz.
Il y a des grosses ressemblances avec le filtre 6 à 8 Hz en dessous de Fb utilisé sur le DAVIS 20DE8.

Un 3eme filtre passe haut du 2eme ordre est nécessaire, son seul but est de positionner exactement la réponse à 20 Hz.
1 Hz de différence sur la fréquence de coupure du filtre située dans mon cas entre 12 et 15 Hz, c'est 0.3 dB de différence à 20 Hz.
C'est vraiment un réglage final très fin, et important à l'écoute qui est une somme de petits gains.


Je lis sur les forums que certains aiment le rendu dans le grave d'une enceinte close.
L'argument est assorti de l'intérêt de la coupure douce dans l'extrême grave, à 12 dB/octave.
La cascade de filtre passe haut améliore encore le rendu du grave, et supprime la coupure douce dans l'extrême grave, on ne peut pas tout avoir...


Les différences en images :

La mesure, effectuée à 117 cm du cache noyau, a été lissée en 1/2 octave, avec des corrections Q = 0.90 avec EQ type = proportionnal Q et minimum-phase.
Le trou entre 60 et 100 Hz n'est pas corrigé, et ne se corrige pas.

Bleu : Sans aucune correction.
Rouge : Réponse corrigée, linéarisée et boostée dans les aigus. Le boost jusque 20000 Hz est bien visible.
Le baffle step de 3 à 4 dB vers 300 à 400 Hz est bien visible, le médium est 4 à 6 dB au dessus du grave, la correction est nécessaire.

Réponse brute et linéarisée


Rouge : Réponse corrigée, linéarisée et boostée dans les aigus jusque 20000 Hz.
Bleu : Réponse atténuée dans les aigus et dans les graves, avec la transformée de Linkwitz. Atténuations validées à l'écoute.
Par rapport à la réponse brute de l'image ci-dessus, l'extension de la réponse dans les aigus de 8000 à 12000 Hz est bien visible.
S'il peut sembler dommage de limiter le grave de 20 Hz à -3 dB à 35 Hz à -3 dB, l'écoute est bien meilleure ainsi, du bas médium à l'aigu.

Réponse linéarisée et atténuée dans les aigus et dans les graves


Valeurs des corrections utilisées :

  • Minimum-Phase Filters :
    La transformée de Linkwitz, compensate avec les valeurs Fc et Qtc mesurés sur la courbe d'impédance le HP monté dans son enceinte close.
    En dessous la correction pour avoir un Qtc de 0.707 avec Ft = Fc / 1.31 = 38 Hz.
  • Linear-Phase Filters : De haut en bas
    Le filtre passe haut associé à la transformée de linkwitz, Q = 0.625 à Ft.
    Les trois filtres passe bas de limitation de la bande passante dans les aigus
    Les deux filtres passe haut de limitation de la bande passante dans les graves.

Valeurs utilisées dans la transformée de Linkwitz Filtres passe haut et passe bas


Rouge : Réponse corrigée, linéarisée et boostée dans les aigus jusque 20000 Hz.
Bleu : Par rapport à l'image précédante, ajout de la courbe cible Tilt EQ.
Avec cette dernière correction, les deux enceintes placées dans ma pièce d'écoute sont excellentes.

Réponse linéarisée et atténuée dans les aigus et dans les graves, et avec la courbe cible Tilt EQ


Une liaison vers la Loi des 400000 ?

Réponse linéarisée et atténuée dans les aigus et dans les graves

J'avais écrit dans le chapitre Loi des 400000 :
"Il faut retenir que tant que l'on intègrera pas les pentes d'atténuation dans les graves et les aigus, il n'y a pas de conclusion à tirer avec cette loi."

C'est exactement ce que je fait avec mes filtres passe haut et passe bas :

  • Une coupure à 39 Hz et à 8500 Hz à -2 dB donnent 39 * 8500 = 331500.
  • Une coupure à 36 Hz et à 10000 Hz à -3 dB donnent 36 * 10000 = 360000.
  • Une coupure à 34 Hz et à 10600 Hz à -4 dB donnent 34 * 10600 = 364000.
  • Une coupure à 33 Hz et à 10900 Hz à -5 dB donnent 33 * 10900 = 359700.
  • Une coupure à 32 Hz et à 11100 Hz à -6 dB donnent 32 * 11100 = 355200.

Un hasard troublant ?
Une écoute sacrément bonne et équilibrée...

Je n'arrive pas exactement à 400000 sur cet exemple, mais je n'en suis pas loin.
Cette vérification n'avait pas pour but de dire que la loi des 400000 ça marche, ni d'inventer la loi des "364000" relevé à -4 dB.
Je pense tout de même qu'il y a quelque chose à vérifier dans cette direction, avec d'autres exemples.

Beaucoup d'enceintes ont un tweeter qui monte à 20000 Hz, sans que la réponse dans le grave ne descende à 20 Hz.
La première vérification doit se faire en limitant la réponse du coté des aigus.
Le seul risque pour vous est d'avoir mieux à l'écoute, parce que si vous avez moins bien vous ne garderez pas la correction.


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Dôme acoustique : La conception des enceintes acoustiques.


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