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Annuler l'influence de la pièce dans les graves

Mise à jour : 18 juillet 2021.

 

Pourquoi ?

La simulation de la courbe de réponse d'une enceinte, quel que soit le simulateur utilisé, fait l'hypothèse que l'enceinte est en champs libre.
Champs libre veut dire sur un mat à 15 m de haut, le HP dirigé vers le ciel, avec aucune surface réfléchissante à moins de 100 m.
Une chambre sourde est une variante possible, avec un amortissement à 100% de toutes les ondes réfléchies.

Quand vous mettez, dans votre pièce d'écoute, une enceinte conçue en champs libre, il y a des différences importantes entre la simulation et la réalité mesurée.
Vous pouvez vous en contenter, vous pouvez invoquer les grands Dieux contre votre pièce pourrie, je vous propose de vous en affranchir.

Une mesure en champs proche, 0.11 D d'après Joe d'Appolito, permet d'avoir une mesure dans la pièce très ressemblente à celle en champs libre.
Cette mesure ne prend pas le baffle step du haut-parleur monté dans l'enceinte, il ne faut donc la garder que pour les fréquences en dessous du baffle step.

La pièce rentre aussi en compte avec un placement qui n'est pas idéal de vos enceintes, par exemple trop proche des angles de la pièce.
Même si vous connaissez quelles sont les règles pour trouver un placement bien meilleurs, si votre intérieur et les contraintes familliales ne permettent pas de l'appliquer, vous serez content d'avoir une solution pour vous affranchir des effets néfastes de l'influence de la pièce dans le grave.

 

La pièce et le grave :

La réponse d'une enceinte dans le grave et dans la pièce montre des ventres et des creux.
Si votre point d'écoute est dans un creux, vous n'avez pas de grave.
Si votre point d'écoute est sur un ventre, vous pouvez avoir trop de graves.
Ce chapitre ne parle pas de cette problématique, du bon placement des enceintes ou du caisson dans la pièce.

Lorsque l'enceinte, ou le caisson de graves, sont placés dans la pièce d'écoute, le sol et les murs changent la réponse dans le grave, que la réponse soit théorique ou mesurée en extérieur ou en chambre sourde.
Ce n'est pas une vue de l'esprit, ROY ALLISON nous l'a expliqué il y a 50 ans, mais les arguments ce sont perdus depuis.
Le chapitre Influence du local sur les enceintes acoustiques paru dans la revue l'Audiophile N°9 de mars 1978 nous le rapelle.

Le principe de ce chapitre est de corriger cette influence de la pièce au niveau des enceintes, sans s'occuper ce ce qui se passe plus loin :
Faisons en sorte que ce qui sort de l'enceinte soit aussi parfait que possible, puisqu'il n'y a pas de moyen d'action sur les ventres et creux dans la réponse apportés par la pièce.
Je ne me prends pas la tête avec ce que je ne sais pas corriger, je corrige ce qui peut l'être...
C'est une correction pratiquement à la source.

Vous devez avoir cherché le meilleur emplacement des enceintes ou du caisson de graves dans la pièce avant d'appliquer ce qui est proposé ci-dessous.
La mesure qui sera nécessaire est une mesure des enceintes dans la pièce, mesure en champs proche à 0.11 D du haut-parleur de grave et de l'évent, ou mesure en champs plus lointain entre 2D et 3D, mais surtout pas de mesure au point d'écoute.

Je trouve affolant de lire sur les forums la recommandation de mesurer en extérieur, et de passer sous silence les +9 dB théorique de la réponse d'un caisson de graves placés dans un angle de la pièce, ou même simplement les +3 dB du sol seul.
Commençons par en tenir compte, celà ne supprimera pas les autres problèmes, je vous garanti par contre qu'ils seront moindre.

 

Comment allons nous faire ?

Nous allons utiliser une fonction de la transformée de Linkwitz pour les enceintes closes, la fonction "compensate" de rePhase, pour linéariser la réponse de l'enceinte jusque 5 ou 10 Hz, en utilisant la mesure de l'enceinte dans la pièce, mesure entre 40 et 90 cm du cache noyau, parce qu'il faut oublier la mesure au point d'écoute.
Si la pièce ajoute 8 dB à 20 Hz, vous allez les retirer avec des EQ à linear-phase.
Ensuite il faut ajouter le ou les filtres passe-haut, qui terminent la transformée de Linkwitz, pour avoir la réponse souhaitée, ou validée à l'écoute, dans les graves.
Une transformée de Linkwitz réalisée dans un DCX ne permet pas cette correction à partir de la mesure de l'enceinte dans la pièce, il faut réellement passer par rePhase et les corrections par convolution (ou faire dans la subtilité, mais je n'ai plus de DCX pour l'essayer...).

Cette fonction compensate, et les filtres passe-haut, sont des fonctions des corrections par convolution.
Ces corrections se font dans un PC, avec un miniDSP, avec certains amplis qui ont un DSP intégré, avec certain processeur d'enceintes numérique qui ont les bonnes EQ.
Oubliez complètement l'idée de le faire avec un filtre passif parce que ce n'est pas possible.
C'est certainement possible avec une électronique analogique, ce n'est plus mon domaine de compétence.

Vous glissez la courbe de réponse mesurée dans rePhase : Pas de possibilité sans mesure...
Graphiquement vous trouvez les valeurs à utiliser pour linéariser au mieux avec la fonction compensate.
Vous finissez la linéarisation avec quelques corrections de la réponse en utilisant des Q faibles, <= 0.90.
Vous ajoutez les filtres passe-haut, avec des valeurs raisonables pour ne pas faire forcer votre HP dans le grave : Si vous demandez trop de graves, l'écoute sera moins bonne...
Enfin vous générez le fichier de correction pour l'utiliser dans la convolution.

Les filtres passe-haut ont aussi une autre fonction, d'ajuster la bande passante dans le grave à ce qu'accepte le HP et/ou la pièce, je ne sais pas faire la part des choses entre les deux.
Vous pouvez lire souvent qu'il ne faut pas utiliser un HP de graves de grand diamètre dans une petite pièce.
Pour moi c'est faux, il faut juste bien régler la bande passante dans les graves avec les filtres passe-haut.
A niveau sonore et à fréquence identique, le volume d'air déplacé est identique quelque soit le HP : Un 21 cm avec 5 mm de déplacement, ou un 38 cm avec 1.25 mm de déplacement c'est rigoureusement la même chose dans la pièce.
Par contre l'impédance acoustique, qui est le reflet de la qualitée ressentie du grave, est 16 fois meilleure avec le 38 cm qu'avec le 21 cm : Le contrôle précis de la bande passante pour un grave de grand diamètre prend tout son sens...

 

Est-ce encore une transformée de Linkwitz ?

La question doit être posée, certains lecteurs ne supportent pas le terme, les poils se hérissent, le sang bout dans les veines, ils nous font un "caca nerveux".
C'est la fonction compensate de rePhase qui permet de voir le gain de la pièce, fonction suivie de corrections EQ, et de filtres passe-haut.
Des simples EQ ne suffisent pas, un DCX, un DEQ, ne permettent pas de compenser la réponse, je n'ai pas la liste du matérel qui le permet et celui qui ne le permet pas.
La transformée de Linkwitz corrigent les valeurs théoriques de la courbe d'impédance, la fonction compensate corrige la réponse réelle mesurée dans le grave.
Donc ce que j'utilise n'est pas vraiment une transformée de Linkwitz, même si le résultat final l'est.
L'argument de certains lecteurs qui disent qu'il suffit d'ajouter quelques EQ ne tient pas, ça ne marche pas.

 

Vérification de la fonction compensate THEORIQUE pour les enceintes closes :

Cette vérification à pour but de vous montrer que la méthode est bonne, et qu'elle montre bien l'influence de la pièce dans le grave.
Ce point n'est pas évident pour tout le monde, la vérification est nécessaire...

Prenons la simulation d'une enceinte close de 30 L avec un VISATON B200.
La courbe de réponse théorique est ci-dessous, avec deux valeurs importantes Fc = 89.4 Hz et Qtc = 1.870 :

Réponse calculée du VISATON B200 dans 30 L

 

Prenons maintenant rePhase, en ajoutant un filtre passe-haut dans Linear-Phase Filters, filtre du 2eme ordre, Q = 1.87, F = 89.4 Hz.
La ressemblance est frappante avec la courbe de réponse calculée, et c'est normal.
L'échelle verticale est plus dilatée dans la simulation que dans rePhase.

Filtre du 2eme ordre dans rePhase, Q=1.87, F=89.4 Hz

 

Retournons maintenant dans rePhase, dans l'onglet Minimum-Phase Filters.
Ajoutons la fonction compensate et type high-pass du 2nd order, avec Q = 1.87 et F = 89.4 Hz.
Nous retrouvons une courbe de réponse rigoureusement horizontale jusqu'à l'extrême grave et, là encore, c'est normal.

Compensate du 2eme ordre dans rePhase, Q=1.87, F=89.4 Hz

 

Je retiens de cette première vérification que la fonction compensate théorique donne une courbe rigoureusement plate dans le grave.
Nous allons maintenant regarder en pratique ce que nous avons.

 

Vérification de la fonction compensate PRATIQUE pour les enceintes closes :

Mesure de l'impédance du VISATON B200 monté dans son enceinte close, Fc = 88.13 Hz, Qtc = 1.90
Il n'y a pas une grande différence avec les valeurs calculées, ce n'est pas comme ça à chaque fois.

impédance mesurée du VISATON B200 dans 30 L

 

Courbe de réponse, lissée en 1/2 octave, dans rePhase du VISATON B200 dans 30 L clos.
La réponse a été mesurée avec ARTA dans mon salon entre 1.5 et 2.0 m des murs et importée dans rePhase.
La partie qui nous intéresse est du grave à 200 Hz.
La bosse vers 90 Hz existe sur la réponse théorique.
La coupure à -3 dB est plus basse de 10 à 15 Hz sur la mesure qu'en théorie.

Réponse mesurée du VISATON B200 dans 30 L

 

Correction de la réponse avec la fonction compensate de rePhase, en utilisant Fc = 88.13 Hz et Qtc = 1.90 mesurés sur la courbe d'impédance.
Nous sommes loin d'avoir la belle réponse horizontale de l'extrême grave à 200 Hz de la réponse théorique.

Correction de la réponse avec Fc et Qtc mesuré sur la courbe d'impédance

 

Corrigez ce gain pour mettre à réponse à 0 dB de 100 Hz jusque 5 ou 10 Hz, en utilisant les potentiomètres de Paragraphic Gain EQ :
Preset flat 1/3 oct low freq, et en mettant le Q des corrections à 0.90, proportionnal Q, linear-phase.
Je n'ai pas d'image pour cette partie, mais nous obtenons une droite à 0 dB entre 5 Hz et 100 Hz.

Il ne faut pas chercher à utiliser dans la fonction compensate d'autres valeurs que Fc et Qtc, parce que les résultats seront moins bons à l'écoute.
La réponse du HP se corrige en minimum-phase, la réponse de la pièce en linear-phase.
Fc et Qtc c'est le HP, le reste c'est la pièce, d'ou deux types de corrections différentes...

 

Fin de la transformée de Linkwitz en ajoutant un filtre passe-haut. Sur l'image ci-dessous :
Ft = 88.13 / 1.32 = 66.8 Hz. Qt = 0.760.
Fréquence du passe-haut du 2eme ordre = 66.8 Hz, comme Ft. Q = 0.76.

Aujourd'hui je ferai un filtre Butterworth du 5eme ordre :
   - normal, high-pass, 2eme order, Q = Qt = 0.618, freq = Fc / 1.30.
   - normal, high-pass, 2eme order, Q = Qt = 1.618, freq = Fc / 1.30.
   - normal, high-pass, 1st order, Q = ---, freq = Fc / 1.30.

Si vous avez mesuré vos enceintes à leur emplacement définitif dans la pièce d'écoute, vous avez effectivement à l'écoute, avec la transformée de Linkwitz, l'alignement Butterwhorth souhaité.
La différence à l'écoute, par rapport à la solution utilisant Fc et Qtc mesuré sur la courbe d'impédance, est parfaitement audible :
Essayez en pratique, vous ne reviendrez pas sur la méthode théorique, ou alors c'est que vous ne voulez pas une enceinte neutre et fidèle.

Fin de la transformée de Linkwitz, avec un filtre passe-haut en plus

 

Vous voulez voir un autre exemple ?
Je l'utilise sur mes enceintes équipée de l'ALTEC 420-8B, placées proche des angles de la pièce.
Un audiophile "normal" critiquera les enceintes placées trop près des murs, mais la présence des portes fenêtres ne permet pas de plus les éloigner.
Malgré un placement qui est tout sauf idéal, les corrections permettent de s'affranchir des problèmes qui vont avec dans le grave, c'est toute la beauté de la méthode.
L'écoute est convainquante, comme pour tout les larges bande bien utilisés : Seule une écoute vous convaincra de la pertinence des choix qui ont été fait.

 

Pourquoi cette différence entre théorie et pratique ?

La mesure du B200, aussi bien l'impédance que la réponse, ont été effectués loin des murs, environ 1.5 à 2.0 m.
Mais le sol lui est bien là, à 70 cm environ de l'axe du HP.
La différence entre la réponse théorique et celle mesurée vient aussi du sol, sans que je puisse dire que les murs n'ont plus aucune influence.
Vos enceintes placées chez vous seront dans le même cas.

Pour le deuxième exemple, l'ALTEC 420-8B, toutes les mesures de réponse et d'impédance ont été effectuée avec l'enceinte placée à son emplacement définitif.
Sol et murs sont pris en compte dans la réponse mesurée.
La courbe de phase acoustique montre bien 90° de rotation à la Fc relevée sur la courbe d'impédance.

A partir du moment ou la distance de mesure et la pièce rompent la relation entre la réponse d'un coté, l'impédance et la phase acoustique de l'autre, il ne faut plus utiliser Fc et Qtc mesuré sur l'impédance pour faire la transformée de Linkwitz.
La courbe de réponse mesurée doit être utilisée pour régler la fonction compensate de rePhase de la transformée de Linkwitz.
C'est dans ce sens que le titre du chapitre "Annuler l'influence de la pièce dans les graves" doit être compris, avec une courbe de réponse mesurée dans la pièce.

J'ai utilisé mes enceintes closes de 236 L interne, équipées du haut-parleur ALTEC 420-8B BIBLEX pour valider à l'écoute ce qui est écrit ci-dessus.
Le rapport de 1.32 entre Fc et Ft peut surprendre, je n'ai jamais pu valider à l'écoute un Ft plus bas : Parfois ce que permet la théorie ne doit pas être utilisé en pratique...
Vous ferez ce que vous voulez de ce rapport Fc / Ft = 1.32, et du filtre passe-haut que je recommande.
Je vous invite à écouter avec et sans, le plus grand risque est d'avoir mieux avec...

 

Pourquoi je trouve cette solution géniale ?

Parce que nous passons d'une coupure acoustique dans le grave à une coupure électrique.
Cette coupure électrique est contrôlée à 100%, aussi bien sur la fréquence, la pente de coupure, que le Qt de cette coupure.
Vous êtes certain d'avoir la pente de coupure maintenue jusque -40, -50, -100 dB et même encore plus, ce qui est loin d'être le cas avec les coupures acoustiques dans la pièce.

 

La liste de ce qu'il faut faire pour essayer :

Les images ci-dessus vous aideront pour chacun des points évoqués.

  • Mesurer la courbe d'impédance pour avoir Fc et Qtc, une mesure par enceinte.
    Votre logiciel est paramétré pour mesurer les HP nu et affichera Fs et Qts, vous ferez simplement Fc = Fs et Qtc = Qts.
    A défaut d'avoir le matériel de mesure, le calcul de l'enceinte close vous donnera aussi Fc et Qtc, mais avec plus d'incertitudes si vous n'avez pas mesuré vous même les paramètres T&S de votre HP.
     
  • Mesurer la courbe de réponse entre 40 et 90 cm du HP, et entre 10 et 300 Hz, une mesure par enceinte.
    Exporter le fichier de mesure lissé en 1/2 octave pour l'utiliser dans ARTA.
    A défaut, utiliser le calcul théorique du chapitre Influence du local sur les enceintes acoustiques, quand la partie calcul de ce chapitre sera terminée.
    Si la réponse théorique est meilleure à l'écoute que la réponse mesurée, je supprimerai la réponse mesurée.
     
  • Dans rePhase, dans l'onglet Minimum-Phase filters, faite une fonction compensate, high-pass, du 2eme ordre, avec Q = Qtc et Freq = Fc.
    Un fichier par enceinte, puisque Fc et Qtc peuvent être différents d'une enceinte à l'autre, et que la mesure sera elle aussi différente.
     
  • Importez dans rePhase la réponse entre 40 et 90 cm.
    La différence entre la réponse mesurée et la fonction compensate vous montre le gain de votre pièce d'écoute.
    Corrigez ce gain pour mettre à réponse à 0 dB jusque 5 ou 10 Hz, en utilisant les potentiomètres de Paragraphic Gain EQ, Preset flat 1/3 oct low freq, et en mettant le Q des corrections à 0.90, proportionnal Q, linear-phase
    En faisant ainsi, vous avez annulé l'influence de la pièce à proximité du haut-parleur, ce qui sort du HP est bon.
    Une remarque :
       - La réponse du haut-parleur se corrige à minimum-phase.
       - La réponse de la pièce se corrige à linear-phase.
    Si vous avez un doute, essayez à l'écoute...
     
  • Ajoutez un filtre passe-haut dans Minimum-Phase Filters, en dessous de compensate, pour avoir Ft et Qt.
    Le filtre minimum est un filtre du 2eme ordre, pour revenir à une enceinte close avec Ft et Qt :
       - normal, high-pass, 2nd order, Q = Qt = 0.577, freq = Fc / 1.30.
    J'utilise trois filtres en série pour faire un Butterworth du 5eme ordre à Ft et avec Qt = 0.707 :
       - normal, high-pass, 2eme order, Q = Qt = 0.618, freq = Fc / 1.30.
       - normal, high-pass, 2eme order, Q = Qt = 1.618, freq = Fc / 1.30.
       - normal, high-pass, 1st order, Q = ---, freq = Fc / 1.30.
    Je n'ai jamais pu valider à l'écoute une coupure plus basse que freq = Fc / 1.30, et je n'ai pas d'explications.
    Si vous avez un doute, essayez à l'écoute.

 

Pour une enceinte bass-reflex :

Je n'ai pas d'enceinte bass-reflex sous la main, pour le moment, pour vérifier à l'écoute le bien fondé de la correction.
Je n'indiquerai que les grandes lignes, pour une validation ultérieure.

Simulons dans rePhase une coupure passe-haut Linkwitz-Riley à 24 dB/octave à 40 Hz.

Coupure passe-haut Linkwitz-Riley à 24 dB/octave à 40 Hz

 

Corrigeons la réponse avec deux fonctions compensate, identiques dans cet exemple.

Linéarisation de la coupure passe-haut Linkwitz-Riley à 24 dB/octave à 40 Hz

 

Courbe de réponse du DAVIS 20DE8 importée dans rePhase.

Courbe de réponse du DAVIS 20DE8 importée dans rePhase

 

Fonction compensate sur la courbe de réponse du DAVIS 20DE8 importée dans rePhase.

Fonction compensate sur la courbe de réponse du DAVIS 20DE8 importée dans rePhase

 

Quelques corrections de plus, pour être linéaire de 5 à 50 Hz.

>
Quelques corrections de plus

 

Mise en place de deux filtres passe-haut à 28 Hz.
Je n'ai pas essayé en pratique, mais ça me semble très séduisant : Je suis certain d'avoir un alignement BESSEL dans ma pièce.

Quelques corrections de plus

 

La méthode pour les enceintes bass-reflex :

Il faut commencer par mesurer l'enceinte dans la pièce, à son emplacement définitif.

Avec le recul et plus d'expérience, pour avoir le gain de la pièce je commencerai à rendre close l'enceinte bass-reflex.
La méthode pour corriger le gain de la pièce d'une enceinte close est expliqué plus haut.

Une fois le gain de la pièce corrigé dans rePhase, je remettrai l'enceinte en bass-reflex, j'importerai dans rePhase la réponse mesurée, et je chercherai les deux fonctions compensate qui rendent la réponse linéaire jusqu'à 5 Hz.
Si ce n'est pas suffisant, j'ajouterai des simples EQ.

 

Un commentaire au vitriol :

Il y a des internautes qui usent le soleil sur les forums en parlant alignement, temps de propagation de groupe, qui font des choix de solutions avec l'hypothèse "en champs libre", qui réalisent l'enceinte, qui mettent au point leur évent à la mesure en extérieur pour avoir réellement l'alignement souhaité, et qui obtiennent un tout autre résultat dans leur salon, simplement pour avoir oublié la pièce...

Comment peut-on oublier la pièce dans une conception d'enceinte ?
A cause d'un dogme qui ne s'applique pas aux amateurs que nous sommes, amateurs qui n'ont qu'une paire d'enceinte à faire marcher dans leur salon.
Un fabricant d'enceintes doit mesurer dans une pièce acoustiquement neutre, ou représentative de la moyenne des pièces des acheteurs.
Un amateur d'enceinte DIY doit simplement faire marcher ses enceintes dans sa pièce.
Si le placement est trop près des angles de la pièce, et que la conséquence de ce placement sur la courbe de réponse est retiré par la fonction compensate, le résultat sera très bon, meilleurs même qu'avec une enceinte du commerce mal adaptée à la pièce réelle.
De là à dire qu'il n'est pas possible d'avoir de bons résultats chez soit sans passer par la fonction compensate, j'ai presque envie de faire le pas.

 

Un changement de la philosophie du réglage des enceintes dans le grave :

Avec une fonction compensate bien réglée, vous rendez votre enceinte linéaire dans le grave dans votre pièce d'écoute.
Ce sont les filtres, qui terminent la transformée de Linkwitz, que vous ajoutez ensuite qui permettront d'avoir une bonne écoute dans la limite de ce qu'est capable de faire le haut-parleur, dans la limite du niveau de grave accepté par la pièce.
Ces filtres doivent être réglés à l'écoute, sans idée préconçue.

Si vous êtes bourrin moyen, du genre à épater la galerie avec une enceinte qui descend à 20 Hz, votre haut-parleur ne va pas apprécier et l'écoute ne sera pas bonne.
Si vous êtes plus subtil vous partagerez mon point de vu que le grave ce n'est pas le 20 ou 30 Hz à -3 dB, mais le 60 à 300 Hz au bon niveau par rapport au médium-aigu, votre réglage va privilégier le rendu du bas-médium, bas-médium qui fait une bonne partie de la qualité d'écoute.

Il faut retenir que le bon réglage n'est plus obtenu totalement par l'acoustique, mais par l'électronique numérique.
Vous avez une réelle possibilité de réglage, d'un coté sur la fréquence de coupure, de l'autre en ajoutant un filtre passe haut de plus, environ 7 à 8 Hz en dessous de Fb pour une enceinte à évent, 12 à 15 Hz en dessous de Ft pour une enceinte close.
Ne vous privez pas d'écouter différents réglages, la seule limite est votre imagination.
Ces réglages ne coûtent rien, par rapport à des changement de câbles qui sont rigoureusement incapables d'y arriver.

 

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Un grand père facécieux disait à ses petits enfants que le grand truc blanc tout en haut du Puy de Dôme était un thermomètre géant : Quand il deviendra tout rouge il faudra vite se sauver, parce que le volcan va se réveiller !!!

Malgré les apparences, ce site internet n'est que celui d'un amateur passionné Auvergnat.
"Amateur" doit être compris dans le sens "non professionnel", dans l'aspect financier de l'approche : Je ne vis pas des revenus de cette passion.
"Amateur" doit être compris dans le sens ou rien ne m'oblige à vous répondre, si vous êtes désagréable. C'est rare mais le cas arrive de temps en temps.

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.
Je vous donnerai l'accord, demandez-le simplement pour être en règle. Sont exclues les demandes extravagantes.

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