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Le site de Dominique, un amateur passionné

 

2-6-8-1 : Filtres actifs

Mise à jour : 14 mai 2024, Antidote 11.

 

Préambule :

Avant de passer en filtrage actif, je suis resté un très long moment à travailler le filtrage passif.
J'en ai tiré un certain nombre de règles que vous trouverez dans les chapitres tweeters et filtres passifs.

En passant en filtrage actif, il faut pratiquement tout oublier :

 

Quelques filtres actifs anciens :

Par Hifi Vintage qui a fait un remarquable travail.
Les 6 pages de descriptions ont un classement alphabétique.

 

Placement :

Filtre passif :

Un filtre passif se place après l'ampli de puissance, juste avant les haut-parleurs.
La plupart du temps il est placé dans l'enceinte.

 

Filtre actif :

Un filtre actif se place entre le préampli et les amplis.
Si vous êtes en biamplification active, il vous faut deux amplis de puissance.
Si vous êtes en tri amplification active, il vous faut trois amplis de puissance.

La raison est que le filtre actif travaille sur "des puissances" très faibles, identiques à celle d'un lecteur de CD ou DVD, d'un tuner ou d'une télé.
Ces puissances sont trop faibles pour attaquer directement un haut-parleur.
Dans un filtre passif, vous avez des selfs de 5 ou 6 cm de diamètre et de 2 à 5 cm de haut, des condensateurs de 3 ou 4 cm de diamètre, bref des composants qui acceptent les dizaines ou centaines de watts qui sortent d'un ampli.
Dans un filtre actif, vous avez des transistors, des circuits intégrés, des DSP, bref des composants de faible puissance.

 

Piège :

Je ne veux pas vous faire peur, mais il y a un point important à savoir, certains amplis inversent la phase absolue et d'autres pas.
Il y a une conséquence directe, prenons une enceinte à 2 voies, filtrées à 18 dB/octave avec un raccord à -5 dB.

Comment savoir si un ampli inverse la phase absolue ?
Il y a certainement une mesure électronique qui permet de le savoir, mais ce n'est pas dans mon domaine de compétence.
Par contre, une fois les amplis branchés sur le filtre actif d'un côté, sur les enceintes de l'autre côté, une simple mesure acoustique sur une impulsion permet de le savoir.

 

Comment faire :

Réglez votre filtre actif sur la pente la plus faible possible, voir pas de pente du tout dans le cas du DCX.
Ne laissez qu'un haut-parleur en service branché sur un ampli et envoyez une impulsion. Regardez son sens.
Faites la même chose avec l'autre ampli, et regardez le sens de l'impulsion.
Si les deux impulsions sont dans le même sens, soit aucun ampli n'inverse la phase absolue, soit les deux l'inversent.
Mais la théorie de branchement s'applique sans modification.
Si les deux impulsions ne sont pas dans le même sens, inversez la phase par rapport à la théorie sur l'ampli en question.
Ne faites pas le test sans filtrage avec un tweeter, si vous tenez à lui...

À défaut de savoir le mesurer, ou d'avoir le matériel pour le faire, un essai à l'écoute en phase et en opposition de phase devrait vous permettre assez facilement (?) de trouver le bon branchement.
Vous n'auriez certainement pas tenté l'essai sans savoir que vos amplis pouvaient vous "planter" par rapport à la théorie...

 

Pour ou contre ?

Cette question préoccupe des Audiophiles qui sont plus habitués aux solutions clefs en main qu'au DIY.
Il y a deux cas qui demandent des approches différentes, suivant que vous partez d'enceintes du commerce qui ont déjà un filtre passif, ou d'enceintes que vous réalisez à partir de rien.

 

Vous réalisez vos enceintes :

Le filtre actif numérique est un plus incontestable, avec la possibilité :

 

Vous avez des enceintes du commerce avec un filtre passif :

La résistance des selfs en série avec le haut-parleur de grave a modifié le Qts du haut-parleur, donc le volume de l'enceinte et la taille de l'évent.

Ce point traité, tous les avantages indiqués dans la partie "vous réalisez vos enceintes" s'appliquent sans réserve, vous aurez un gain à l'écoute en passant avec un filtre actif.
Je réfute catégoriquement les conseils "Audiophile" qui disent que l'on peut avoir de meilleurs résultats avec un filtre passif.

 

Analogique ou numérique ?

Les deux types de filtres actifs existent dans le commerce. Mais ils ne font pas exactement la même chose.

Les conclusions sont vite tirées :

Idéalement, il faut rester en numérique du lecteur CD au filtre actif numérique, c'est le filtre actif numérique qui fait DAC.
La musique dématérialisée sur PC (dans un format sans perte) est encore meilleure que le lecteur CD "temps réel".
La musique dématérialisée permet en plus de corriger la phase acoustique du filtre et de l'enceinte sans dépenser un euro de plus, et d'avoir un gain substantiel à l'écoute.

 

Ignorance ou bêtise ?

Nous lisons sur les forums des avis d'Audiophiles qui ont essayé un filtre actif, et qui nous disent préférer le filtre passif.
Nous savons que le filtre passif fait la correction de la courbe de réponse en même temps que le filtrage.
Le filtre actif, lorsque c'est un KANEDA des années 70, ou lorsque c'est un filtre actif analogique, et même lorsque c'est un filtre actif numérique utilisé sans la partie égalisation individuelle des haut-parleurs, ne fait que le filtrage.
Donc la comparaison n'est pas seulement le filtre passif par rapport au filtre actif, mais surtout la comparaison de la correction de la courbe de réponse par rapport à pas de correction de courbe de réponse.

Si la correction de la courbe de réponse est nécessaire, écouter sans la correction est la certitude d'avoir de moins bons résultats à l'écoute.
Ce n'était pas nécessaire de faire le test, le résultat était connu d'avance.
L'idée que la correction de la courbe de réponse des haut-parleurs puisse ne pas être nécessaire est totalement fausse.
Mais pour le savoir, il faut avoir mis un micro de mesure en face des haut-parleurs, ce que ne fait pratiquement aucun Audiophile pur et dur. (moins vrai en 2022, quoique...)
Dans tous les cas un essai de ce type est sans intérêt, ou vous faites les choses complètement et votre essai est digne d'intérêt, ou vous ne faites que la moitié des tests en oubliant les points importants, et votre essai et nul et sans intérêt.
En plus vous allez être la risée de ceux qui auront lu ce paragraphe...

 

Comment procéder :

Je fais l'hypothèse que vous avez un filtre actif numérique, filtre qui outre les fonctions de filtrage dispose d'un égaliseur paramétrique pour chacun des haut-parleurs et sur toutes les sorties.

Vous ne pouvez avoir un bon filtrage que si les haut-parleurs ont une courbe de réponse linéaire dans leur bande de fréquences d'utilisation et au-delà.
La théorie des filtres dit que la bande de fréquence devrait être infinie.
Si elle est effectivement infinie, pourquoi filtrer le haut-parleur ?
Mais il y a une différence entre filtrer un haut-parleur à 1000 Hz avec une bande de fréquence qui chute à 1000 Hz, et filtrer un haut-parleur à 1000 Hz avec la bande de fréquence qui commence à chuter doucement à 250 Hz.
Essayez d'avoir au moins une octave de bande de fréquence de plus, idéalement deux, pour que le filtrage se passe bien.

Pour être plus clair :

La première chose à faire est de mesurer individuellement vos haut-parleurs sans filtrage, et de rendre linéaire la courbe de réponse de chacun des haut-parleurs dans sa bande d'utilisation et au-delà.
Ce n'est pas un hasard si les filtres actifs ont un égaliseur paramétrique pour chacun des haut-parleurs.
Par exemple, en fonction du type de pavillon que vous allez associer à votre compression (directivité constante ou pas), la courbe de réponse sera plate ou pas.
Après l'utilisation d'une correction paramétrique, vous allez rendre linéaire la courbe de réponse du couple compression + pavillon.

La deuxième chose à faire est de simuler le filtre que vous allez utiliser avec le simulateur théorique de filtres JMLC (pour Jean Michel Le Cleac'H).
En deux voies, il n'y a pas trop de surprise.
En trois voies par contre, une solution avec un médium du type "bouche trou"est séduisante sur le papier et en pratique à l'écoute.
Filtre 2 et 3 voies, et tableur JMLC

Une fois le filtre simulé, vous entrez les valeurs de filtrage dans votre filtre actif, les délais, la phase et réglez les niveaux relatifs entre chaque haut-parleur.
N'oubliez pas que certains amplis inversent la phase absolue, et que la simulation demande parfois d'utiliser un haut-parleur en opposition de phase.
Lorsque le signal carré de la simulation part dans un sens, puis dans l'autre, le tweeter est en opposition de phase.
Si vous le branchez en phase, vous aurez un trou dans la courbe de réponse.

Enfin une fois l'enceinte réglée et placée dans la pièce, une égalisation globale sera sans doute nécessaire.
À ce niveau un filtre actif comme le DCX est limité par la mémoire disponible, il ne permet de 5 corrections par haut-parleur avant filtrage avec un filtre 3 voies à 18 dB/octave, et rien après filtrage.
Un égaliseur séparé devient nécessaire.
Il est aussi amusant de voir qu'aucun des tweaks proposés pour le DCX ne propose d'augmenter cette mémoire, les audiophiles n'ont pas compris toutes les possibilités de cet appareil.
Avec d'autres filtres actifs, tels BSS, XILICA, LAKE, DBX, etc., un seul appareil suffit pour tout faire.

 

Évolution vers la multiamplification, méthode 2013 :

Il existe des modules tout prêts qui se montent directement au dos des enceintes, et qui contiennent un filtre actif numérique, deux amplis en classe D, et l'interface de programmation vers un PC.
Que vous faut-il de plus ?
Un exemple avec un module HYPEX AS2100. --- Le même module chez un revendeur.

Les minis DSP sont aussi une alternative très intéressante pour les systèmes à 3 et 4 voies, d'autant plus qu'ils intègrent la correction de la phase acoustique.
Cette correction est aussi expliquée dans le site, avec deux applications, l'une dans Foobar et l'autre avec VSTHost.

 

Évolution vers la multiamplification, méthode classique :

Les chapitres ci-dessous datent un peu puisqu'ils sont basés sur un filtre actif analogique...
En numérique, vous avez un PC, une interface telle HIFACE, le filtre actif numérique et les amplis.
Le bouton de volume est dans le logiciel du PC. (Aujourd'hui en 2022 je déconseille fortement les boutons de volume dans le logiciel).
Simple ... PC et Hi-Fi.

 

Branchement :

Vous êtes en mono amplification avec des baffles qui ont un filtre passif.
Vous souhaitez passer en multiamplification analogique, bi amplification dans les cas présentés ci-dessous, mais le principe est le même pour la triamplification.
Cette biamplification peut être l'ajout d'un caisson de grave, ou une coupure grave / médium ou médium / aigu.
Comment peut-on rajouter un vrai filtre actif a votre chaîne qui a un ampli préampli non séparable ?

image212.jpg

 

La solution est d'utiliser la partie préampli de votre ampli comme sélecteur de sources.
Puis vous sortez le signal au niveau d'une sortie enregistrement ou magnétophone.
Vous attaquez un préampli passif qui n'est qu'un potentiomètre ou bouton de volume.
Du préampli passif vous attaquez le filtre actif.
La partie grave qui sort du filtre actif attaque l'ampli de grave.
La partie médium aiguë qui sort du filtre actif rentre dans votre ampli préampli au niveau d'une entrée monitoring ou magnétophone.
Vous bloquez le potentiomètre de votre ampli préampli.

image211.jpg

 

Il y a un bout de scotch rouge identique sur le bouton de volume.
Même si le potentiomètre n'est pas cranté, le découpage maladroit du scotch est suffisant.
Ma fille, de 7 ans à l'époque de la photo, aurait fait ça mieux que moi...

 

Branchement par Thierry :

Même si c'est un croquis à main levée, il est particulièrement explicite.
Sur le croquis il manque le boîtier d'un préampli RIAA externe, placé entre la platine et le sélecteur de sources.
Le sélecteur de source, le bouton de volume, le filtre actif ont été achetés tout faits dans le commerce.
Les deux amplis sont des amplis préamplis, qui seront réglés une fois pour toutes sur une entrée de haut niveau, avec un repère sur la position des deux boutons de volume comme ci-dessus.

Thierry m'a demandé comment régler les 3 boutons de volume :

Branchement en biamplification

 

Branchement par Gibus000 :

Sur un forum, Gibus000 a réalisé cette image pour expliquer le branchement de son installation.
Son explication est bien meilleure que la mienne...

Branchement du filtre actif dans une installation existante

 

Bouton de volume :

image213.jpg

 

Le potentiomètre fait environ 22 k Ohms log. C'est la valeur qui fonctionne chez moi.
Des valeurs comprises entre 10 k et 47 k sont possibles.

Les interrupteurs situés après le potentiomètre sont facultatifs, mais tellement utiles.
Le premier, c'est la "touche mono" indispensable pour la mise au point.
Les deux autres servent à couper les canaux D ou / et G : Toujours indispensable pour la mise au point.
Si vous souhaitez rajouter un sélecteur d'entrées, pour ne pas utiliser celui de votre ampli, voyez Le préampli passif.

 

Ampli supplémentaire :

Quel ampli ajouter pour la voie de grave de notre exemple ?
En occasion, ce que l'on trouve de moins cher ce sont des amplipréamplis tout à fait courants.
Il suffit d'appliquer exactement la même méthode, d'attaquer ce 2e ampli au niveau d'une entrée monitoring, de bloquer le potentiomètre de volume, et c'est tout.
N'hésitez pas à aller voir les boutiques d'occasion à côté de chez vous du type "CASH CONVERTER", "TROC de machin chose", ou équivalent.
Votre marchand de hi-fi habituel en a aussi certainement, a un prix plus élevé...

 

Les puristes :

Je vois d'ici les puristes faire un bon au plafond :
Pourquoi utiliser à moitié la partie préampli ? Il existe des amplis sans préampli.
Oui, mais c'est plus cher et beaucoup moins courant. Consultez votre porte-monnaie.

Les mêmes puristes parleront des pertes dans le filtre actif, en termes de transparence sonore et de buzz.
Mais un filtre passif a aussi d'énormes pertes.
Je ne parle pas des mises au point DIY non maîtrisés.
Une chaîne est un tout, avec des gains et des pertes.
Je suis passé en triamplification, car la somme des gains est bien supérieure à la somme des pertes.

 

Filtre actif :

Détrompez-vous, ce n'est pas cher.
À condition de choisir du matériel de sono, et d'accepter les prises XLR qui vont avec.
BEHRINGER, par exemple, vous en donne largement pour votre argent.
Cherchez le prix d'un 2310 par exemple, environ 80 € avant que sa fabrication ne soit arrêtée.
C'est un filtre actif deux voies stéréo, avec une sortie SUB en mono.
Mais la coupure SUB ne comprend pas le passe haut des baffles D et G.

Il existe des adaptateurs XLR / RCA, en mâle et femelle, 4 combinaisons, en tout.
C'est un peu cher certes ( 9 € l'adaptateur ), mais votre ampli hi-fi se branchera sans problèmes.

 

Pour un caisson de grave :

La solution la plus simple, et la moins coûteuse, est de prendre un filtre actif stéréo, un ampli de grave stéréo, et un haut-parleur de grave à doubles bobines.
Attention au sens de branchement des bobines...
Si votre ampli fait 2x60 W, c'est comme si vous alimentiez votre haut-parleur avec 120 W.

Certains amplis filtres pour caisson de graves sont aussi de vrais filtres actifs qui peuvent couper le grave de vos baffles D et G.
Je ne répéterai jamais assez combien cette coupure du grave en passe-haut dans les haut-parleurs D et G est importante, INDISPENSABLE.
Mon schéma de branchement ne change pas, simplement, filtre actif et ampli de graves sont dans le même boîtier.

Ce type d'ampli filtre est assez rare et cher, la plupart n'ont qu'un demi-filtre actif uniquement sur le grave.
Acoustiquement c'est un non-sens total, comme les baffles centraux de home cinéma...
Commercialement ça marche, et c'est tellement plus simple à brancher...
Comparez les prix avec un vrai filtre actif, un ampli d'occasion, et des câbles de dissymétrisation DIY.

 

Boost pour caisson de grave :

La discussion a démarré sur un forum de hi-fi avec Daniel qui répondait à une question.
J'ai écrit cette rubrique en consultant les différentes réponses de Daniel, qu'il en soit ici remercié.

Les caissons de graves en clos ont une courbe de réponse qui chute progressivement dans le grave quand le Qtc est faible, <0.707.
Les internautes réclament, sans doute à tort, des caissons linéaires dans le grave aux fréquences les plus basses possibles.
Rares sont les haut-parleurs qui en sont réellement capables sans correction active au niveau de l'ampli de puissance.

C'est là que la solution filtre actif et ampli séparé prend tout son intérêt.
Il est possible d'intercaler trois éléments passifs qui ne coûtent que 1 € maximum pour avoir une courbe de réponse en passe bas à 6 dB/octave.
Associé à la coupure et au gain du filtre actif, on crée une courbe de réponse qui remonte dans le grave.

Le schéma de principe est le suivant :

image220.jpg

 

L'impédance de sortie du filtre actif doit être très inférieure à 10 k, elle est de 40 Ohms sur un filtre actif BEHRINGER 2300.
L'impédance d'entrée de l'ampli de grave doit être très supérieure à 10 k, généralement 47 k.
Le gain dans le grave peut aller jusqu'a 6 dB.
L'ampli de graves doit être puissant, 6 dB c'est quatre fois plus de puissance.
Le haut-parleur doit suivre, 6 dB c'est une élongation doublée.
Le gain de l'installation doit être suffisant sur le canal grave, ce petit filtre de correction a une perte d'insertion qui peut aller jusqu'a -8.5 dB.
Le rapport signal / bruit du canal grave doit être bon.
La fréquence de coupure du grave doit être basse, 150 Hz semble être le maximum.

Efficacité d'un tel réseau de correction :

Il ne faut pas chercher à obtenir une forte correction avec ce montage très simple.

Une autre application de cette correction est la réponse dans le grave des baffles plan multi amplifié.
Il faut essayer à l'écoute différentes corrections :

Le chapitre Baffle plan vous expliquera les particularités sur le choix du haut-parleur en termes de Qts, le boost ne fait pas tout.

J'insiste lourdement sur le risque qu'il y ait à utiliser cette solution avec un ampli pas assez puissant, et un haut-parleur trop petit.
Je l'utilise personnellement sans problème avec un ampli de grave de 2x220 W efficaces et un haut-parleur de 38 cm de 93.5 dB/2.83V/m de sensibilité sur un baffle plan.
Mais si vous l'utilisez avec un haut-parleur de 17 cm à faible sensibilité, et un ampli de 10 W, c'est à vos risques et périls, ne venez pas vous plaindre...

 

Boost ou transformée de Linkwitz ?

En 2022, il est possible de faire un boost bien mieux avec une transformée de Linkwitz :
Sur une enceinte close, vous pouvez régler indépendamment la fréquence de coupure à -3 dB et le Qtc.
Sur un baffle plan, vous pouvez régler indépendamment la fréquence de coupure à -3 dB et le Qts.
Pour moi le boost à base de composants passifs n'a plus lieu d'exister.
Il pourra encore rendre service aux allergiques du numérique !!!

 

Câble de dissymétrisation DIY :

Le chapitre câbles décrits parfaitement la solution, avec du câble micro à deux conducteurs + blindage.
Mais deux images expliquent bien les choses.
Le blindage est relié à la masse d'un seul côté, du côté de la source qui a l'impédance la plus faible, et qui par conséquent ne captera pas les parasites.
L'image de gauche correspond à un câble qui va du filtre actif à un ampli, avec le blindage à la masse du côté de la prise XLR.
Un câble qui va du préampli au filtre actif doit avoir le blindage à la masse du côté de la prise RCA.

dissymétrisation entre les prises XLR et JACK image249.jpg

 

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