1-1-2-10 : Champ libre

Mise à jour : 7 février 2023, Antidote 11.

 

Les logiciels de simulation des courbes de réponse des enceintes font l'hypothèse que l'enceinte est en champ libre.
Cette notion ne passe pas pour bon nombre d'entre vous.
Avec quelques illustrations, les choses seront beaucoup plus claires.

 

Enceinte dans une pièce :

Un baffle plan n'est pas tout à fait une enceinte, mais pour illustrer les choses, c'est parfait : 120 cm de haut, 46.5 cm de large, 10 cm de profondeur.
Il y a un sol, des murs, un plafond, et les résonances de pièce qui vont avec.

 

Champs libres :

C'est rigoureusement le même baffle plan que ci-dessus, mais sur un mât à 14 m de haut, sur un terrain complètement dégagé.
C'était la méthode utilisée par G. A. BRIGGS avant 1962 pour mesurer ses baffles et enceintes.

La tour est dessinée avec une section de 1.5x1.5 m au sol, avec du tube de 120 mm, et 2 m entre chaque étage.
La tour est centrée sur un terrain en vert, de 50x50m, par beau temps.
Un dessin, parfaitement à l'échelle, de l'enceinte prise en photo ci-dessus est dessiné en haut de la tour : la tour est grande, l'enceinte paraît toute petite.

 

Vous vous rendez bien compte que la réponse dans les graves va être complètement différente entre la réponse en champ libre et la réponse dans la pièce.
Pour le même baffle plan, la fréquence de coupure calculée est de 280 Hz en champ libre, et de 40 Hz mesurée dans la pièce...
Avec une enceinte fermée, close ou Bass reflex, la différence est moindre, mais elle existe aussi.

Il faut retenir que tous les logiciels de calculs ont une hypothèse de champ libre.
La conséquence est que si vous voulez du 20 Hz à -3 dB dans votre pièce, il suffit de chercher une combinaison de haut-parleur / enceinte qui descend à 25 Hz à -3 dB au calcul, dans le cas de l'exemple que j'ai retenu en Bass reflex.

Mesure des SUB.

 

Avec des baffles plans :

La réponse dans les graves d'un baffle plan perché sur un mat à 14 m de haut, dépend directement du court-circuit acoustique.
280 Hz environ avec celui qui illustre se chapitre.
Pour descendre à 40 Hz, il faut dans ce cas un panneau de 4 m de côté.

Dans la pièce d'écoute, le baffle plan qui illustre ce chapitre descend à 30 Hz à -3 dB.
Vous ne pouvez pas tirer de conclusion sur un baffle plan juste avec sa taille, il faut l'écouter dans votre pièce.
Il ne sert à rien de faire un grand baffle plan, si la pièce ajoute toute seule le grave qui manque.
Au contraire, dans ce cas précis, un petit baffle plan donnera un son meilleurs.

Dans tous les cas, je vous conseille une grande surface de membranes dans le grave : Un 38 cm est mieux qu'un 21 cm...
Quatre haut-parleurs de 21 cm sont certainement meilleurs qu'un seul haut-parleur de 38 cm, car à surface égale ils sont placés à des hauteurs différentes dans la pièce, et si l'un des haut-parleurs excite une résonance ou une antirésonance de pièce, un autre compensera.
Le placement devient ainsi plus facile.

 

Passer du champ libre à la pièce :

Votre pièce ajoute du grave par rapport à la simulation en champs libre.
Il suffit d'ajouter à la simulation en champs libre le gain de la pièce dans le grave, pour avoir la réponse de votre enceinte dans la pièce.
Dit comme cela c'est simple, reste à définir le gain de la pièce dans le grave...

J'ai lu sur un forum que le gain de la pièce dans le grave, le Room gain, commençait vers 200 Hz, avec un gain entre 0.5 et 2 dB/octave.
Avec les outils de calculs disponibles dans ce site, vous avez pour les calculs des enceintes closes et Bass reflex une option à sélectionner qui s'appelle "Courbe de correction pour Hi-Fi embarquée et Room gain".
Pour le room gain vous pouvez choisir entre 4 options, 0.5, 1.0, 1.5 et 2 dB/octave en dessous de 200 Hz.
Par défaut vous êtes en champ libre.

Je suis bien conscient des limites pratiques du room gain tel qu'il est défini :

• Quelle valeur de gain prendre dans une grande pièce, une moyenne ou une petite ?
• Pourquoi à partir de 200 Hz et non pas 150 ou 180 Hz ?
• Pourquoi juste une pente, et pas une deuxième pente plus raide aux fréquences plus grave ?

Je n'ai pas la réponse à ces questions.
Je sais simplement qu'en posant le mieux possible le problème, il y a toujours un lecteur pour apporter tôt ou tard une réponse ou un complément.
Et puisqu'il faut donner des valeurs, arbitrairement je vous conseille 1.5 dB pour les pièces inférieures à 20 m², 1.0 dB pour les pièces entre 20 et 30 m², 0.5 dB pour les pièces supérieures à 30 m².

 

Illustration en Bass reflex :

Rien de tel que deux courbes de réponse pour illustrer les choses, et vous montrer l'importance de la prise en compte du Room gain.
Le haut-parleur retenu est le ATOHM D300P04.
Je voulais un haut-parleur de SUB, dans une marque française, dans un diamètre et une enceinte réaliste pour Monsieur tout le monde.
Il est monté dans une enceinte de façon à avoir un alignement de BESSEL, volume 56.7 L, accord 25.4 Hz.
Le room gain est celui d'une pièce moyenne de 20 à 30 m² : 1 dB/octave en dessous de 200 Hz.

 

• En vert, la courbe de room gain de 1 dB/octave en dessous de 200 Hz. +1 dB à 100 Hz, +2 dB à 50 Hz, +3 dB à 25 Hz, +4 dB à 12.5 Hz.
• En rouge, la courbe de réponse en champ libre. 39 Hz à -3 dB, 28 Hz à -6 dB, 20 Hz à -12 dB.
• En bleu, la courbe de réponse avec room gain, 29 Hz à -3 dB, 23 Hz à -6 dB, 18 Hz à -12 dB.

La valeur réaliste est le gain de 5 Hz dans le grave à -6 dB, c'est un gain important.
Vous n'auriez jamais retenu ce haut-parleur avec une coupure à 39 Hz à -3 dB.
Avec une coupure à 29 Hz à -3 dB, il reprend tout son intérêt.

 

Prise en compte du room gain en 2023 :

Vous faites une enceinte close, et vous prévoyez une Transformée de Linkwitz réalisée avec un outil numérique.
Vous mesurez en MMM vos enceintes à leur emplacement définitif dans votre pièce d'écoute.
Lors de la correction, avec la fonction compensate de rePhase, vous ajoutez les EQ qui rendent la réponse droite et horizontale jusque 5 ou 10 Hz.
Enfin, indispensable, vous mettez un filtre passe-haut d'ordre 2, Q = 0.577, à phase linéaire, à une fréquence validée à l'écoute : Environ Fc / 1.32, avec Fc mesuré sur la courbe d'impédance.

C'est de très loin la solution qui marche le mieux, vous oubliez les enceintes à évent qui posent tout plein de problèmes dans la pièce, et qui ne sont satisfaisantes qu'à la simulation en champ libre...

 

Dôme Acoustique