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Medium ou large bande ?

Mise à jour : 2011-08-13.


Pour beaucoup d'entre vous, il ne vous viendrait pas à l'esprit de chercher un HP large bande pour l'utiliser comme médium dans un système à trois voies. Je me suis rendu compte de ce point en lisant beaucoup d'avis sur les forums.
Ce chapitre vous explique les avantages du large bande par rapport au médium dans cette application particulière.

Je faits l'hypothèse que je m'adresse a des amateurs qui ont un réel soucis d'arriver a un très bon résultat sans pouvoir (ou savoir) passer des heures et des heures en mise au point.
Cette hypothèse sous entend que vous en êtes pas a votre première réalisation, et que les réalisations précédentes n'ont pas eu le succès escompté.
Vous serez sensible à une solution qui maximise les chances de réussite.


Cas d'application :

Nous sommes dans le cas d'un système à trois voies, avec grave, tweeter, et un 3eme HP qui reproduit le milieu du spectre sonore. Ce 3eme HP peut être un médium ou un large bande.

Vous allez me dire qu'un large bande reproduit aussi le grave ou une partie du grave. Je suis 100% d'accord avec vous.
Mais au niveau de la tenu en puissance de l'enceinte, et de la réponse dans le grave, il y a un intérêt évident à utiliser pour le grave un haut-parleur spécialisé de diamètre plus grand.
La réponse en fréquence sera plus étendue dans le grave avec un haut-parleur dédié bien choisi.
La tenu en puissance sera fortement amélioré si le haut-parleur qui reproduit le milieu du spectre sonore n'a pas aussi a reproduire le grave : Coupure au dessus de 200 Hz pour les 21 cm, 300 ou 400 Hz pour un 10 cm..

Vous allez me dire qu'un large bande reproduit aussi les aigus, d'autant plus facilement que son diamètre est petit. Je suis là aussi 100% d'accord avec vous.
Je suis également moins prompt a inciter l'utilisation d'un tweeter : Pour beaucoup d'entre vous trois HP c'est mieux que deux. Lorsque nous parlerons de la mise au point du filtre et des défauts qui vont avec, les choses seront loin d'être aussi évidentes.

Dans le cas d'un système plus modeste, le large bande seul est une excellente solution, qui fait l'objet d'un chapitre spécifique : Les larges bandes.
Dans ce chapitre, nous sommes montés en gamme (ou en ambition).
Les limites restent floues entre les deux, par exemple avec un large bande de 31 cm...


Avantages et inconvénients :

Bande passante :

Le gros avantage du large bande est sa bande passante, qui autorise des fréquence de coupure plus éloignées qu'avec un médium.
La ou un médium demande a être coupé à 600 Hz en passe haut et à 3000 Hz en passe bas, le large bande sera coupé à 300 Hz et à 8500 Hz.
Un bon 21 cm large-bande peut être utilisé aussi bas que 120 Hz, tel le LE8T de JBL sur le système ICOS en 1998.

Il faut éviter au maximum d'avoir une coupure entre deux haut-parleurs en plein dans la zone de sensibilité maximale de l'oreille, c'est à dire entre 300 et 3000 Hz.
Ce n'est pas facile d'y arriver avec un médium. Avec un large-bande il n'y a pas de problème.


Courbe de réponse :

Certain haut-parleur de médium sont une véritable calamité, avec une remontée brutale vers 800 ou 900 Hz, et une directivité qui devient importante à 30° au dessus de 2000 Hz.
Un exemple ? : Le AUDAX HD17HR37 de l'AUDIOPHILE restait utilisable.  Les suivants, PR17... sont une calamité devant lesquels je fuis a grands pas lorsque l'on me demande un avis.
Utiliser ces HP, c'est partir avec un handicap certain sur la réussite globale. Avez vous besoin de partir avec des bâtons dans les roues ?
Le résultat peut être excellent une fois le bon filtre trouvé, mais la mise au point est particulièrement galère. Partez avec un plan mis au point par un autre...

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De nombreux larges bandes ont une remontée dans le médium aigu. Un simple filtre RC parallèle, placé en série avec le HP, permet d'en venir à bout.
Certains avis tranchés sur le manque de grave et excès de médium aigu des larges bandes vient d'un test réalisé sans ce filtre élémentaire. Ces avis ne sont pas un bon conseil, pour ne pas parler de méconnaissance totale de l'utilisation correcte de ces HP...


Directivité :

Si on raisonne en terme de directivité, une coupure à 3000 Hz est certainement meilleure qu'une coupure à 8500 Hz. Mais ce n'est pas le seul critère à prendre en comte.
Il faut trouver un tweeter qui se marie bien en étant coupé bas, avec une directivité équivalente a celle du médium à la même fréquence, et ne pas se rater sur le filtre.

Un haut-parleur large bande dont la directivité se resserre progressivement dans les fréquences élevées est pour moi un avantage en terme de limitation des échos parasites par réflexions sur les diverses parois de la pièce.

Un accident de directivité entre un médium et un tweeter est plus gênant qu'une directivité limité mais bien contrôlée par le large bande.


Filtrage :

Il y a un point de filtrage a connaitre : Le livre de Vance Dickason : Enceintes acoustiques & haut-parleurs donne les formules de calculs des filtres 3 voies pour un rapport entre les deux fréquence de coupure de 8 et 10.
(Si le rapport est supérieur a 15, le calcul de deux filtres 2 voies est possible, il n'y a plus d'interaction d'un filtre sur l'autre. Je dois re vérifier le 15...)

  • Dans l'exemple du médium, avec 600 et 3000 Hz, le rapport est 3000 / 600 = 5. Vous ne pouvez pas calculer le filtre, vous devez le mettre au point à l'écoute.
    Une modification sur une coupure (600) a des incidences sur l'autre (3000) (ou inversement, 3000 et 600). Ces incidences sont d'autant plus fortes que le rapport entre les deux coupures est faible.

  • Dans l'exemple du large bande, avec 300 et 8500 Hz, le rapport est 8500 / 300 = 28.3. Vous pouvez calculer deux filtres à 2 voies sans le moindre soucis.

Le calcul du filtre vous montre bien le gros avantage du large bande sur le médium...

Il faut savoir que lorsque l'on met au point un filtre, il y a un risque non négligeable de ne pas arriver au résultat optimal souhaité.
Vous aurez un son, mais avec une insatisfaction sur le résultat final.
Peu d'internautes avouent ce point, et beaucoup changent de HP pour des critères plus ou moins justifiés sans vouloir admettre l'évidence. Il est plus facile d'accuser un HP que sa compétence. L'argument est dur, mais c'est la vérité.

Avec un large bande, si vous vous ratez sur le filtre médium aigu, vous retirez la partie médium, vous débranchez la partie aigu, et vous avez un son parfaitement cohérent. Dans ces conditions, vous ne pouvez pas vous rater a ce niveau. De plus vous avez une référence cohérente pour reprendre votre mise au point.

Lorsque je donne des conseils par courriel ou sur un forum, j'intègre ce facteur de garantie de réussite. Vous n'êtes pas nombreux à le percevoir réellement.
Avec un risque réduit avec les larges bandes, une conception plus simple du filtre, des explications plus réduites, ma position est facilement défendable.


Mise en phase :

Une mauvaise mise en phase acoustique est plus audible à 3000 qu'à 8500 Hz, et je conteste avec force et véhémence l'idée que ce n'est plus audible au dessus de 4000 Hz.
Si vous ne voulez pas faire de mise en phase, l'utilisation du large bande vous garanti un bon résultat sur une plage de fréquence plus grande qu'avec un médium. Pourquoi s'en passer ?


Comment faire en pratique :

Partons sur un système deux voies :

  • Un grave de 25 cm et un large bande de 10 cm.

  • Un grave de 30 cm et un large bande de 17 cm.

  • Un grave de 38 cm et un large bande de 21 cm.

Le grave sera monté en bass-reflex la plupart du temps, le large bande en clos.
La base de données vous calcule les volumes et évent.


Fréquence de coupure :

Le chapitre : Correction de la taille de la face avant de l'enceinte vous explique qu'il y a une modification de la courbe de réponse à une fréquence qui dépend directement de la taille de la face avant de votre enceinte.
Cette fréquence se calcule avec la largeur de votre enceinte : F = 11500 / Largeur. La largeur est en cm.

  • Pour 30 cm de large, la fréquence est : 11500 / 30 = 383 Hz.

  • Pour 35 cm de large, la fréquence est : 11500 / 35 = 329 Hz.

  • Pour 42 cm de large, la fréquence est : 11500 / 42 = 274 Hz.

Vous ne pouvez rien contre ce phénomène physique, il faut le prendre tel qu'il est.
Par contre, vous pouvez filtrer vos HP juste a cette fréquence critique, et faire la correction de la courbe de réponse simplement en jouant sur le gain du HP large bande par rapport a celui du grave.
C'est simple, remarquablement efficace, parfaitement logique, pas assez souvent écrit, et difficilement réalisable avec un HP de médium.
En théorie vous pouvez prendre un médium avec une sensibilité inférieure de 6 dB a celle du grave.
La réalité est plutôt une sensibilité de 3 ou 4 dB inférieure a celle du grave.
En pratique je vous recommande de prendre des sensibilité proche, ou supérieure sur le large bande, et d'atténuer avec des résistances. C'est beaucoup plus sur pour le résultat final. C'est votre garantie sur le résultat final.


Charge et filtre du large bande :

Une coupure basse avec un filtre passif impose d'avoir la courbe d'impédance du large bande parfaitement linéaire dans le grave, et assimilable à une résistance pure. Ce point est expliqué au chapitre : Les limites du calcul des filtres passifs.
Pour y arriver il n'y a que deux charges possibles pour le large bande : Enceinte close et baffle plan, pour pouvoir utiliser La correction d'impédance RLC série.

La base de données vous calcule directement la correction à utiliser, aussi bien pour une Enceinte close que pour un Baffle plan.
Pour le volume de l'enceinte close, je vous invite à retenir un QTC de 0.577, pour avoir un amortissement optimal. Voir le lien Enceinte close précédant.

Au niveau de la pente du filtre, il n'y en a que deux qui marchent bien : Le filtre à 6 dB et Le filtre à 18 dB avec raccord à -5 dB, type JLMC.
Je vous recommande le second pour les larges bandes de 10 et 17 cm, pour avoir une très bonne tenue en puissance.
L'impédance de calcul est celle de R du correcteur RLC.


Charge et filtre du grave :

Un grave à un minimum d'impédance vers 250 ou 300 Hz, et une remontée dans les fréquences élevées.
Le filtre du grave ne fonctionnera correctement que si l'impédance est linéarisé avec un Correcteur d'impédance RC série.

L'impédance du calcul du filtre grave est le R du correcteur d'impédance RC série.
Avec la fréquence de coupure souhaitée, vous pouvez calculer la valeur de la self en série avec le HP dans le cas du filtre à 6 dB ou des deux selfs dans le cas du filtre à 18 dB.
La ou les selfs ont une résistance interne, qui est la résistance du filtre passif a ne surtout pas oublier dans le calcul de l'enceinte car elle change le Qts du haut-parleur, donc l'enceinte à utiliser, le volume de cette enceinte et l'évent.
Cela fait beaucoup de chose a penser, un ordre a respecter, des risques d'erreurs en pagaille.

Je vous propose de commencer le calcul par le chapitre L'impédance à la fréquence de coupure, et de vous laisser guider jusqu'au calcul de l'évent, dans le cas d'une enceinte bass-reflex, via 7 chapitres avec passage automatique des paramètres utiles d'un chapitre à l'autre.
Difficile de se planter dans ces conditions.

Je vous rappelle que pour voir la vie en rose, il faut rester dans le vert dans la base de données.
Vert c'est OK, Jaune c'est possible, Orange c'est limite acceptable, Rouge est totalement déconseillé.
Le spécialiste saura quand et pourquoi il peut passer outre.
Si vous me demandez conseils, je reste dans le vert la plupart du temps.


L'avis de BDP :

Je tiens particulièrement dans ce site a conserver la possibilité à chacun de donner un avis différents du mien.
Cela se fait dans les règles déontologique du site, sans la moindre exception dans le cas de BDP.
C'est par la comparaison des différents avis que vous vous ferez votre propre idée de la question.

Dans une enceinte trois voies, le choix du haut-parleur qui reproduira la bande de sensibilité maximale de l'oreille est crucial. Que choisir : un médium dédié, un grave/médium ou un large bande ?

Un médium dédié peut être un haut-parleur à membrane classique de 17 à 10 cm, à suspension rigide et fréquence de résonance entre 100 et 300 Hz, comme l'AUDAX HD17HR37 ou le BEYMA 6M180, qui doivent être coupés entre 300 et 600 Hz ; ce peut être aussi un haut-parleur à dôme de 5 ou 7,5 cm, qui doit être coupé entre 600 et 800 Hz.
Un grave médium de 17 ou 13 cm à suspension souple n'est pas au sens strict un médium dédié, même s'il peut être utilisé dans une enceinte trois voies comme voie centrale coupée dans le grave entre 100 et 300 Hz.
Un large bande
de 21 cm, comme le VISATON B-200, le MONACOR SP-200X ou le fameux JBL LE8T, reproduit des fréquences allant de 100 Hz à 10.000 Hz sans atténuation et peut donc être coupé beaucoup plus bas qu'un médium dédié et beaucoup plus haut qu'un grave/médium.
On trouve aussi des haut-parleurs à large bande de 17, 13 et 10 cm qui doivent être coupés plus haut vers 300 ou 400 Hz. Souvenons-nous du SIARE 17 MSP qui était un hybride, moitié large bande et moitié médium dédié et qui pouvait être coupé à 150 Hz et 6 kHz.

Il peut être avantageux d'utiliser un large bande plutôt qu'un médium dédié ou un grave/médium comme voie médium dans une enceinte trois voies si le filtrage se fait en passif, vers 200 Hz dans le grave et vers 8 kHz dans l'aigu, avec des pentes faibles de 6 ou 12 dB/octave (voir le point de vue dans son site Conception des enceintes acoustiques).
Avec un filtre actif, par exemple le filtre numérique BEHRINGER DCX 2496, le choix entre médium dédié, grave/médium et large bande n'est pas aussi tranché en faveur du troisième.

Le large bande a généralement un rendement compris entre 93 et 96 dB, contre 87 à 90 dB pour le médium dédié ou un grave/médium. Par contre sa tenue en puissance dans le grave est limitée en raison de sa faible élongation (X max), souvent 1 à 2 mm, alors qu'ont trouve des grave/médium de 17 cm avec des X max de 4 à 6 mm. A 140 Hz, un 21 cm large bande avec un X max de 1,5 mm peut produire un niveau sonore de 100 dB en clos et 95 dB en dipôle avant que sa bobine mobile ne sorte du champ magnétique, tandis qu'un 17 cm grave/médium avec un X max de 5,5 mm peut produire respectivement 106 et 102 dB (selon un utilitaire de Linkwitz). Donc un des paramètres du choix entre médium dédié, grave/médium ou large bande est le volume sonore maximum attendu de son système si le haut grave est reproduit par la voie médium.

L'argument relatif au déphasage introduit par le filtre dans la zone de sensibilité maximale de l'oreille, par exemple à 300 Hz et à 3 kHz pour un médium de 17 ou 13 cm, doit être tempéré par le fait que, comme tout haut-parleur, le large bande introduit un déphasage important que ce soit autour de sa fréquence de résonance mais aussi au-delà de la fréquence où son impédance est minimale, selon le cas au-delà de 300 à 1000 Hz. Sur le VISATON B-200, la phase est constante entre 300 et 1000 Hz, puis passe progressivement de 0° à 1500 Hz à -180° à 8 kHz ; entre 8 et 20 kHz, le déphasage s'accélère pour atteindre -360° additionnels; entre 50 Hz et 200 Hz, le déphasage est de +90° pour se poursuivre avec un changement brutal autour de la fréquence de résonance à 35 Hz.
A tout ceci s'ajoute les déphasages introduits par les filtres. On comprend que la mise en phase des haut-parleurs dans une enceinte multivoies soit difficile, que ce soit entre un grave et un médium ou entre un médium et un aigu.
Quant à une enceinte avec haut-parleur unique, large bande, les déphasages ne sont progressifs qu'entre 200 Hz et 10 kHz. Maintenant reste à savoir si ces déphasages sont audibles, question qui fait l'objet de débats !

La directivité d'un bon médium est nulle jusqu'à 2000 ou 3000 Hz, ce qui n'est pas le cas d'un large bande de 21 cm dont la directivité commence à 1500 Hz pour s'accroître progressivement mais sans rupture brutale. A 8 kHz, la directivité d'un large bande est très importante : -12 à -24 dB à 30° de l'axe tandis que celle d'un tweeter à dôme, à compression ou planar, est nulle à ces fréquences.
Un bon tweeter commence à être directif vers 10 kHz (-2 ou -3 dB à 30°). La directivité dans l'aigu est-elle une bonne chose ou non, encore une question qui fait débat ? De toute façon, entre un large bande et un tweeter coupés à 8 kHz, il y aura un accident de directivité certain et difficile à compenser. Mais peut-être qu'un tweeter n'est pas indispensable...

Dans la bande de sensibilité maximale de l'oreille, la plupart des haut-parleurs à large bande ont des taux de distorsion deux à cinq fois plus élevés que les grave/médium. Par exemple les large bande VISATON B-200 (qui coûte 140 €) ou le MONACOR SP-200 X (qui coûte 40 €) ont des taux de distorsion moyens d'environ 1 % à 90 dB/w/m entre 150 et 10.000 Hz (0,5% entre 200 et 2500 Hz) selon le site Hi-Fi Selbtbau ou la revue Klang & Ton.
Un grave/médium PEERLESS HDS Exclusive 152 ou VISATON AL 130 (ou AL 130 M) qui coûtent entre 60 et 70 €, ont des taux de distorsion inférieurs à 0,2% entre 200 et 2500 Hz.

La distorsion d'un large bande à 8 kHz est trois à quatre fois plus élevée que celle d'un tweeter de gamme moyenne. Selon Hi-Fi Selbtbau, le B-200 VISATON produit 2% de distorsion à 90dB/w/m à 8kHz, tandis qu'un tweeter économique comme le DAYTON RS28A/S4 qui coûte 30 € n'atteint que 0,7%, de même le MONACOR DT-25TI qui coûte 60 € ou le B&G Neo 3 PDRi à 90 €. Peut-être que ceci explique pourquoi un large bande employé seul peut paraître plus agréable à l'oreille et ne pas manquer d'aigu. La distorsion harmonique d'ordre pair (2 en particulier) enjolive la musique. Certains large bande ont une distorsion harmonique d'ordre impair plus élevée que celle d'ordre pair (ce n'est pas le cas du VISATON B-200). Un bon critère : puis-je écouter mon système longtemps sans fatigue auditive ?

J'ai pris comme exemple de large bande le VISATON B-200 parce que j'en possède une paire et que ses paramètres et performances ont été mesurés dans plusieurs revues ou sites. C'est un excellent large bande dans sa gamme de prix. Remarquons que le nombre de bons haut-parleurs de grave/médium disponibles sur le marché est bien plus important que celui des bons haut-parleurs à large bande qui sont peu employés dans les enceintes du commerce pour des raisons de marketing.

Quel que soit le système, je ne suis pas favorable au vrai médium dédié, sauf en quatre voies.
En deux voies avec un filtre passif ou actif, je recommanderais un large bande complété par un sous grave (et non par un tweeter).
En trois voies, le filtrage actif me paraît la seule solution viable et, dans ce cas, un grave/médium est à mon avis préférable à un large bande dans une gamme de prix moyen de 100 €.
Par contre, un large bande JBL LE8T, FOSTEX FZ200 ou SUPRAVOX HP215 Signature à 300 € sera un meilleur choix qu'un grave/médium à 60 ou 70 €, si le prix n'est pas pour vous un obstacle.
Ceci dit, un système trois voies avec large bande à 100 € en médium, filtré en passif ou en actif, peut être excellent, car tout est affaire de mise au point et ... de compromis !

Amicalement,
BDP


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Dôme acoustique : La conception des enceintes acoustiques.


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