3-4-5 : Baffle plan et filtrage

Mise à jour : 21 novembre 2023, Antidote 11.

 

 

À partir des mêmes baffles plans et des mêmes électroniques, vous pouvez changer l'écoute de votre chaîne de façon importante en jouant sur les réglages du filtre actif.
Vue de l'extérieur, vous avez rigoureusement la même chaîne.
Vues du côté des réglages, les choses ont considérablement évolué au fil du temps et de l'expérience dans les réglages.

Dans ce chapitre, nous allons parler des différents réglages qui ont été essayés, des raisons des essais et de leurs abandons.
Si vous avez lu la série de chapitres sur l'évolution de mon système, vous avez constaté que les erreurs sont expliquées dans le but de vous éviter de faire les mêmes.
Ce chapitre est dans la suite logique, mais avec des évolutions logicielles dans les réglages des appareils, et non plus matérielles.

Le point commun de tous les essais décrits ici est une courbe de réponse "au cordeau" grâce à une égalisation réalisée avec le DEQ 2496 et/ou le DCX 2496.
Inutile de remontrer la courbe de réponses à chaque fois, elle est linéaire dans les aigus à courte distance, avec une atténuation de 3 dB/octave au-dessus de 2000 Hz pour les mesures au point d'écoute à 4 m.
Je précise que l'atténuation au-dessus de 2000 Hz est naturelle, l'égalisation ne sert qu'à garder une pente droite, comme dans la zone linéaire de 40 à 2000 Hz.

 

L'idée de base :

Cela fait plusieurs années que je connais le tableur JMLC pour simuler le résultat d'un filtrage.
Mais les premières utilisations ont été pour moi assez déroutantes, tant les résultats à la simulation n'étaient pas bons.
Pour avoir échangé sur les forums, je me suis aperçu que je n'étais pas le seul à avoir des mauvais résultats en 3 voies.

Au fil des échanges, principalement avec JMB, l'approche de l'outil s'est précisée, les résultats en 3 voies se sont affinés, au point aujourd'hui de ne plus vouloir essayer le moindre filtre sans l'avoir simulé au préalable.
Pour vous aider dans cette démarche, il y a les chapitres sur les filtres 3 voies et tableur JMLC et sur le filtrage avec un haut-parleur relais.

À côté de l'utilisation de l'outil, il y a les critères de choix d'un bon, ou d'un moins bon filtre, le meilleur filtre est de ne pas avoir de filtre.
Les filtres à 6 dB est avec HP relais sont très bons sur la réponse dans l'axe, les délais de phase et de groupe, la réponse sur signal carré.
Ils ne le sont pas sur la réponse en coïncidence.
Un filtre bon sur la réponse dans l'axe et en coïncidence le sera moins sur les délais de phase et de groupe, ainsi que sur signal carré.
L'écoute, associée à mon choix de HP et à la méthode de réglage, me fait préférer les premiers cas par rapport aux seconds.

Il y a enfin la méthode de réglage du filtre actif.
Cela fait des années que le DCX est sur le marché, et je n'ai jamais lu la nécessité absolue de linéariser les HP avant filtrage sur une bande passante aussi étendue que possible, pour obtenir en pratique les pentes d'atténuation théorique. Déconcertant...

Et pourquoi ne pas, au passage, donner un bon coup de patte a ces simulations de filtres passifs que l'on voit sur les forums, simulation absolument linéaire au point de tromper les néophytes (et même les experts), et qui ne regardent absolument pas les choses complètement.
L'atténuation du HP corrigé ne respecte pas la pente théorique du filtre choisi, donc les résultats sur les délais de phase, de groupe et sur signal carré sont un grand n'importe quoi.
Une réponse parfaitement linéaire ne suffit pas pour avoir une bonne écoute...

Je reconnais volontiers qu'une courbe de réponse linéaire est meilleure qu'une courbe de réponse accidentée.
Mais vous aurez un meilleur résultat à l'écoute si vous avez à la fois la réponse linéaire et le respect des pentes d'atténuation à partir d'un filtre qui ne chahute pas les délais de phase et de groupe ainsi que la réponse sur signal carré.

Les simulations ci-dessous sont obtenues avec les versions en PHP, pour correspondre exactement au filtre actif DCX 2496.
Ces modifications ne concernent que l'ergonomie et la présentation, la base du calcul est à 100% celle du tableur JMLC, sans modification.
Les modifications apportées au tableur en téléchargement sont décrites dans le détail au bas du chapitre sur les filtres 2 et 3 voies et tableurs JMLC.

 

18 dB JMLC :

J'ai longtemps considéré ce filtre comme étant le meilleur de tous.
Avec le montage MTM, une pente raide est nécessaire entre les larges bandes et le médium tweeter, le filtre à 18 dB répond bien à la demande.
La coupure entre le haut-parleur de graves et le haut-parleur large bande a été essayée entre 90 et 270 Hz en fonction de la pièce.
La pente à 6 dB entre grave et LB est pour essayer de récupérer un peu l'énergie des deux LB dans le grave, en augmentant la surface émissive.
Le 38 cm n'avait pas un Qts vraiment adapté, et n'était pas en U-FRAME.
Égalisation après filtrage.

Les courbes de délais de phase et de groupe ont peu de variation, 31 mm en dessous de 4000 Hz.
L'accident sur la réponse dans l'axe est corrigé à l'égaliseur.
La réponse sur le signal carré serait bonne, sans le pic final qui est la signature sonore de ce filtre.

 

2 voies et demie :

Le manque de graves mesuré m'a incité à utiliser les deux LB B200 en complément.
Dans cette solution, j'ai donc un 38 cm et deux 21 cm dans les graves.
À l'écoute il y a de l'énergie dans le grave, mais l'extrême grave reste tronqué.
La solution 2 voies et demie est utilisé sur des enceintes du commerce avec un filtre passif.
Les images vous donnent une bonne idée du résultat.

Les plus 6 dB de la courbe de réponse dans les graves sont normal : C'est une façon économique de faire un boost de cette plage de fréquences.
La courbe de délais de groupe n'est pas si mauvaise que cela, celle du délai de phase a un décalage important, 253 mm au-dessous de 4000 Hz.
Enfin la réponse sur un signal carré n'a pas un plateau bien plat.

 

3 voies avec un haut-parleur bouchon :

Les pentes de coupure sont raides pour le montage MTM entre les haut-parleurs large bande et le médium tweeter.
Les haut-parleurs large bande travaillent sur une bande de fréquence très étroite, pas besoin de haut-parleurs large bande dans ce cas, un bas médium convient parfaitement.
Ce filtre a été utilisé avec deux haut-parleurs de graves différents, le PR38EX100VST dans un premier temps, puis le PR380T0 dans un 2^e temps.
Le PR380T0 à un Qts plus élevé que le premier, et est donc mieux adapté au baffle plan.

Les réponses dans l'axe et en coïncidence sont excellentes.
Les délais de phase et de groupe ont un décalage important, de 254 mm en dessous de 4000 Hz.
La réponse sur signal carré n'est pas un modèle du genre.

C'est lors de l'utilisation de ce filtre que j'ai commencé à linéariser les haut-parleurs dans le DCX sur une bande passante aussi large que possible.
Le haut-parleur de graves est linéarisé jusqu'à 2500 Hz.
Les haut-parleurs large bande sont linéarisés de 100 Hz à 10000 Hz.
Le médium tweeter est linéarisé de 200 Hz à 15000 Hz.

 

2 voies avec un haut-parleur relais :

La linéarisation des haut-parleurs avant filtrage laisse une latitude assez grande pour choisir les fréquences de coupure.
Cette solution de filtrage est pratiquement une enceinte à deux voies, avec un haut-parleur relais qui travaille sur une bande passante très large.
Le haut-parleur large bande du haut a été débranché, le MTM ne convient pas à ce type de filtrage.
Le grave était le PR380T0 dans un premier temps, en U-FRAME dans un 2^e temps, et enfin un ALPHA15A en U-FRAME.

Les courbes de réponse dans l'axe, les délais de phase et de groupe, la réponse sur signal carré sont tout simplement parfaits.
La réponse en coïncidence n'est pas bonne, mais cela ne s'entend pas.
Les explications théoriques sont une chose, l'écoute en est une autre.

Les pentes de coupure ne sont qu'à 12 dB/octave sur les haut-parleurs principaux, et à 6 dB sur le haut-parleur relais.
Tous les haut-parleurs sont branchés en phase, sans le moindre délai entre les haut-parleurs.
À la linéarisation des haut-parleurs près, les amateurs de filtres actifs analogiques ont une solution utilisable avec ce principe.

 

La mise au point :

Comme indiqué dans la partie "Idée de base", les haut-parleurs sont linéarisés individuellement avant filtrage sur une bande passante aussi étendue que possible.
C'est l'égaliseur paramétrique du filtre actif DCX 2496 qui est utilisé dans ce cas.
Le micro est placé à 50 cm, dans l'axe de chaque haut-parleur, pour avoir la réponse du haut-parleur sans trop avoir la pièce.

 

Le filtrage est appliqué à chacun des haut-parleurs, en vérifiant que les atténuations théoriques sont bien respectées.
Au passage la sensibilité de chacun des haut-parleurs est relevée, à 200, 800 et 5000 Hz pour régler les niveaux relatifs entre les haut-parleurs d'une même enceinte, et pour régler la balance G / D, lorsque vous linéarisez vos haut-parleurs, la sensibilité moyenne bouge un peu.
En jouant sur les gains dans le DCX, vous remettez au niveau les 6 haut-parleurs.
Ainsi l'image sonore viendra bien du centre.

La coupure du grave à 3000 Hz se retrouve à -25 dB sur le grave filtré, les -9 dB à 1000 Hz sont bien présents.
La coupure du WFR12 à 200 Hz se retrouve à -22 dB une fois le haut-parleur filtré, les - 9 dB entre 6 et 700 Hz sont bien présents.
Les atténuations en fin de bande du B200 sont visibles à -15 ou -20 dB.

Seul le B200 semblait ne pas avoir les atténuations voulues.
Pourtant une analyse plus fine montre que les pentes sont bien à l'endroit voulu.
Nous sommes en face d'un effet d'échelle, associé à une linéarisation insuffisante entre 200 et 3500 Hz, et à un besoin d'un boost dans les aigus jusqu'à 15000 Hz au moins.
À retravailler !!!

 

La dernière opération est une égalisation finale avec le DEQ 2496, avec le micro placé au point d'écoute à la hauteur de B200.
Cette égalisation intègre la pièce.
Pourtant les précautions prises tout au long de la mise au point se retrouvent dans la faible amplitude des corrections nécessaires entre 200 et 10000 Hz.
N'oubliez pas que ce sont des baffles plans, avec cette foutue onde arrière qui perturbe tout.
Je me demande si le B200 ne serait pas mieux en enceinte close.

 

Évolutions fin 2012 :

Le médium tweeter n'est plus un AUDAX WFR12, mais un FOSTEX FE103E que j'avais chez moi.
Deux raisons justifient ce changement, la fréquence de résonance plus basse du FE103E, et surtout sont aptitude à monter plus haut en fréquences.
Le WFR12 avait sa limite à 10000 Hz, le FE103E vers 16000 Hz.

Le B200 du haut est démonté, et vendu, il n'était plus nécessaire compte tenu du filtrage avec le haut-parleur relais.
Cet abandon du MTM n'est pas un désaveu de la performance de cette solution, c'est la mise en place d'une solution de filtrage plus performante qui l'a nécessité.

Les fréquences de coupure ont pu être décalées avec le FE103E, 620 Hz entre le grave et le haut-parleur relais, 754 Hz entre le haut-parleur relais et le médium tweeter.
Des fréquences de coupure plus basses sont meilleures à la mesure, mais c'est à l'écoute qu'elles ont été choisies.

La mise en phase, le réglage des délais, a été laborieuse à obtenir.
La simulation indique des délais à 0 mm sur les trois voies.
Le montage mécanique des haut-parleurs peut justifier des délais de 40 mm.
Mais lorsque vous trouvez à la mesure 130 mm sur le haut-parleur relais, et 168 mm sur le médium tweeter, il y a des questions à se poser.
Le décalage de 38 mm (168 - 130 = 38) entre le haut-parleur médium tweeter et haut-parleur relais est tout à fait normal.
Les 130 mm entre haut-parleur de grave et haut-parleur relais viennent de l'U-FRAME qui décale le centre acoustique du haut-parleur vers l'arrière.
C'est évident lorsqu'on le sait, mais personne n'en parle...
Le pic sur la réponse STEP vers 8.96 ms, ce n'est pas une mauvaise mise en phase, mais l'U-FRAME qui se manifeste avec retard.
Je réfléchis très sérieusement à passer le grave en bass-reflex, en ressortant du placard les AUDAX PR38EX100VST.
Les dernières mesures, STEP et CSD.
Essayez de voir le raccordement des haut-parleurs sur le CSD.

Dans le médium aigu, il y a deux sources, le médium tweeter et le haut-parleur relais.
Ces deux sources, combinées à la distance qui les sépare, créent des interférences bien visibles sur le CSD au-dessus de 2000 Hz, et plus particulièrement entre 4000 et 10000 Hz.
Il faudrait que je trouve un médium tweeter plus petit en diamètre, placé au plus près du B200, pas facile.

 

Il y a eu d'autres évolutions électroniques, les deux NAD 3020 utilisés sur le haut-parleur relais pour l'un, sur le médium tweeter pour l'autre, ont été remplacés par deux amplis BEHRINGER A500.
Je savais qu'il pouvait y avoir des différences entre électroniques, je ne pensais pas que le gain pouvait être de cette importance.
Comme le 3020 n'est pas "pourri", c'est le A500 qui est très bon.
Pour des raisons de refroidissement, le gros ampli DENON a été placé à l'extérieur du meuble.
Il a reçu un coup d'aspirateur à l'intérieur, au bout de 25 ans cela ne fait aucun mal, là aussi pour améliorer le refroidissement.

J'ai remplacé le câble "numérique" entre l'interface HIFACE du PC et l'entrée S/PDIF sur prise RCA du SRC 2496.
Le câble de remplacement est un câble CANARE qui garantit l'impédance de 75 Ohms y compris sur les prises RCA qui ne sont absolument pas prévues pour le respect de l'impédance.
J'ai aussi remplacé les câbles AES/EBU entre les SRC, DEQ et DCX par du câble 110 Ohms avec des prises XLR classiques.
Le gain n'est ni sur le grave, ni sur le médium, ni sur l'aigu, ni sur la définition, ni sur la quantité d'information, et pourtant il est partout à la fois.
Impressionnant, pour 35 € seulement avec le port compris.
Je me permets de m'interroger sur ces marques hi-fi qui se disent haut de gamme, et qui ne sont pas capables de mettre la seule prise qui soit réellement 75 Ohms sur cette liaison, la prise BNC.
Il y a une faute technique qui frise le scandale pur et simple.

J'ai essayé un potentiomètre 6 voies SELECTRONIC, qui n'est resté branché que 48 H.
La perte en qualité d'écoute n'est pas acceptable.
J'ai une dent contre certains Audiophiles perfectionnistes et sans oreille qui m'ont fait acheter cet appareil.
Faire travailler les DAC avec un signal numérique fort est certainement une bonne chose, mais dans ce cas l'atténuateur doit être exclusivement passif.

 

Écoute :

La comparaison ne concerne que les deux dernières solutions, celle avec un haut-parleur bouchon et celle avec un haut-parleur relais.
Le compte rendu d'écoute concerne la dernière solution, celle avec le haut-parleur relais, en comparaison avec l'avant-dernière solution, celle avec le haut-parleur bouchon.
Ce sont les deux solutions pour lesquelles j'ai égalisé les haut-parleurs avant filtrage, ce qui permet au passage de passer facilement de l'une à l'autre.
Pour les deux solutions précédentes, je n'avais pas encore pris conscience de l'intérêt de le faire, et comme personne n'en parle sur les forums, il a fallu l'imaginer au préalable.

Le gain est particulièrement sensible dans la qualité du médium.
La somme des trois courbes de réponse donne bien une courbe linéaire, cela se voir sur les corrections que j'ai ajoutées dans le DEQ 2496 sur l'ensemble filtré, corrections qui sont insignifiantes entre 200 et 10000 Hz.

Tous les sons en arrière-plan sont parfaitement audibles.
Que ce soit les instruments qui accompagnent un chanteur, les chœurs d'un opéra qui complètent un soliste, ils sont parfaitement distincts.
Quand le niveau sonore augmente, l'image sonore ne se déplace pas du haut-parleur de graves au médium puis au tweeter.
Les ambiances de salle, pour les enregistrements en direct, sont parfaitement audibles, même pour les sons très lointains.

Sur des disques connus, la définition a fait un bon en avant.
Je ne l'avais pas perçu sur les premières écoutes, c'est au bout de quelques jours que, disques après disques, sur des musiques bien connues, que la différence est devenue flagrante.

Les ingénieurs du son qui mixent comme des cochons, qui ajoutent de la réverbération à tort et à travers, sont démasqués instantanément.
Ceux qui font bien leur travail, mais qui changent le micro du chanteur entre deux morceaux du même CD aussi.
Un bon CD est bon, un mauvais CD est mauvais, et vous le savez très vite. Les bons CD sont rares.

Je ne découperai pas le spectre sonore en tranches.
La qualité du grave est aussi donnée par les harmoniques reproduites par le médium et les aigus.
La qualité des aigus change avec la réponse des fréquences fondamentales dans le grave et le bas médium.
L'ensemble est parfaitement cohérent en réponse, phase et impulsion, et ne favorise pas certaines fréquences par rapport aux autres.

La seule approche théorique qui n'est pas bonne à la simulation, c'est la réponse en coïncidence.
Il faudra que j'en parle sur les forums, parce que ce calcul purement mathématique est inaudible.
Sans doute la réponse en coïncidence devrait-elle être présentée sous forme des pétales de fleurs, donc en rentrant la position exacte des haut-parleurs, pour être mieux analysée.
Toujours est-il que les +6 dB entre 700 et 800 Hz de la réponse en coïncidence, je ne sais absolument pas où ils sont, perdus, envolés...

En conclusion, je vous invite vivement à choisir des haut-parleurs qui permettent de mettre en œuvre cette solution de filtrage.
Ce n'est pas possible avec tous les haut-parleurs, mais avec ceux qui le permettent vous aurez un excellent, un remarquable, résultat à l'écoute.

 

Filtre 3 voies à 6 dB/octave :

Nous sommes début 2013, et je me suis fait expliquer une bonne fois la courbe en coïncidence.
La conclusion est que si la courbe en coïncidence est si importante que cela, le filtre à 6 dB doit supplanter le filtre avec un haut-parleur relais, parce que le maximum de la courbe en coïncidence est 3 dB plus bas avec le filtre à 6 dB qu'avec le filtre avec haut-parleur relais.
Les fréquences de coupure retenues à l'écoute sont à 214 Hz et 1860 Hz, et correspondent à peu près à ce que donne le filtre avec haut-parleur relais si nous regardons les choses à -14 ou -15 dB.
Si les deux filtres ont des délais théoriques à 0 mm, les délais pratiques diffèrent un peu.
Une fois au point, le filtre à 6 dB supplante le filtre avec haut-parleur relais.
Une coloration, un voile, a disparu.
Le travail de linéarisation des haut-parleurs avant filtrage réalisé pour le filtre précédent y est certainement pour beaucoup.

 

Retour au filtre à 18 dB JMLC :

Dans la suite logique du filtre à 6 dB, et toujours pour réduire la bosse de la courbe en coïncidence.

 

Retour au filtre 3 voies avec haut-parleur bouchon :

Dans la suite logique du filtre à 6 dB, du filtre à 18 dB avec raccord à -5 dB, et toujours pour réduire la bosse de la courbe en coïncidence.
Seul un raccordement à -6 dB permet d'avoir une courbe en coïncidence plate, il faudra aussi regarder les filtres Linkwitz Riley à 12 et 24 dB/octave.

Par rapport au filtre JMLC à 18 dB/octave avec raccord à -5 dB, les courbes de délais de phase et de groupe sont continues et sans accidents.
La réponse en coïncidence est pratiquement plate.
Continuité des courbes de délais, réponse en coïncidence plus plate, pente plus raide sur le grave, l'écoute est sensiblement meilleure.
Une bonne surprise...

 

Ce qui a marché :

Tous les filtres décrits ci-dessus ont marché un certain temps avant d'être remplacés par d'autres.

L'idée intéressante est la linéarisation des haut-parleurs avant filtrage, je ne l'ai pas lu souvent sur les forums !!!
Lorsque la simulation indique un filtre Butterworth, Bessel ou Linkwitz Riley, il faut obtenir en pratique rigoureusement la forme de l'atténuation correspondant à ce filtre.
Nous pouvons considérer qu'il y a trois zones :

• Une zone plate avec le début de l'arrondi, jusque -3 dB.
• La fin de l'arrondi entre -3 et -10 dB, avec les points significatifs à -3 et -6 dB.
• Une pente d'atténuation constante en dessous de -10 dB.

Je ne doute pas une seconde que vous serez bon dans la première zone, vous êtes beaucoup à considérer que la bande passante du haut-parleur doit être celle du filtre de coupure.
Mais les deux autres sont à contrôler de très près.
Si vous partez d'un haut-parleur rendu linéaire jusqu'à une fréquence correspondant au -15 ou au -18 dB une fois le haut-parleur filtré, et que vous appliquez le filtrage, vous obtenez en pratique le résultat théorique voulu avec un minimum d'écart.
Sur le graphique ci-dessus, le médium doit avoir une réponse plate avant filtrage entre 100 et 3000 Hz, et le tweeter de 800 Hz à l'aigu.
Vous n'envisagiez certainement pas les choses sous cet angle.
D'où l'intérêt des filtres à pentes très raides ?

L'écoute du filtre à 3 voies à 6 dB/octave est bonne, avec le choix des haut-parleurs qui est retenu.
Ce n'était qu'une étape vers le filtre JMLC avec raccord à -5 dB.
Ce filtre a été remplacé par un filtre avec un haut-parleur bouchon à 24 et 12 dB/octave et raccord à -6 dB, dont la courbe en coïncidence reste très proche des 0 dB, et dont les courbes de délais de phase et de groupe n'ont pas d'accidents brutaux.

 

Ce qui pourrait être encore mieux :

Remplacer le FE103E, qui fait très bien son travail, par un vrai tweeter, va être difficile compte tenu de la fréquence de coupure basse.
Une compression 1" + pavillon pourrait convenir.
L'idée qui me séduirait le plus serait un haut-parleur coaxial de 21 cm, avec une compression au centre.
La source rigoureusement concentrique doit apporter un plus.

La correction de la phase acoustique du filtre et des enceintes est détaillée dans , le chapitre suivant.

 

Dôme Acoustique