Filtres : Délai et phase

Mise à jour : 2011-05-16.

 

Préambule :

Ce chapitre n'est pas une certitude absolue, admise et acceptée de tous.
Ce chapitre est le résultat d'une recherche personnelle, et sa rédaction n'a qu'un seul but : Permettre une discussion facile sur les forums.
Vous pouvez l'essayer sans risque pour votre matériel. Je serai content d'avoir vos conclusions.

 

Simulation des filtres :

La simulation du filtre avec le tableur JLMC est, pour moi, le passage obligé pour connaitre le délai théorique du filtre théorique que vous utilisez.
Et pour être franc, si la simulation théorique donne un résultat catastrophique, avant d'aller plus loin commencez a retenir une solution de filtrage qui tienne la route.

La solution de filtrage utilisée sur mon système est une solution connue mais peu utilisée. C'est une solution avec un HP relais, qui donne de bons résultats sur la courbe de réponse dans l'axe, les délais de phase et de groupe, et la réponse sur signal carré.
Son inconvénient est une mauvaise réponse en coincidence et des pentes assez douces, il n'est pas possible de tout avoir à la fois...

 

Nous voyons parfaitement les bons résultats théoriques de ce filtre, avec des délais à 0 mm sur les 3 voies, et un branchement en phase de tout les haut-parleurs. C'est assez rare pour être signalé.

 

Positionnement des HP en profondeur :

Une mesure au réglet de la position des caches noyaux par rapport à la planche du haut-parleur de grave donne le grave à 71 mm, le large bande à 57 mm et le médium tweeter à 27 mm.
Il est facile de calculer que pour aligner le centre acoustique du large bande avec celui du grave, il faut un délai sur le large bande de 71 - 57 = 14 mm. De la même façon le délai sur le médium tweeter doit être de 71 - 27 = 44 mm.

Ces valeurs sont des valeurs théorique, parce que rien ne prouve que les centres acoustiques des haut-parleurs sont bien à l'extrémité des caches noyaux.
D'un autre coté, nous n'allons pas chipoter non plus pour 10 ou 20 mm, les délais trouvés à la mesure sont beaucoup plus important que cette incertitude.

 

Mesures pour déterminer les délais :

Ces mesures récentes montrent la très bonne mise en phase des haut-paleurs. la deuxième impulsion dans STEP réponse n'est pas un mauvais délai de l'un des haut-parleurs, mais un écho sur le sol qui correspond assez bien aux conditions de mesure.
Les délais trouvés à la mesure sont de 0 mm sur le grave, 132 mm sur le large bande et de 144 mm sur le médium tweeter.
Nous avons pas loin de 100 mm de différence entre les délais théoriques et ceux mesurés.

Certain serait tenté de laisser les choses en l'état, je ne trouve pas normal de devoir utiliser des délais de 0, 132 et 144 mm lorsque le montage mécanique des haut-parleurs en demande 0, 14 et 44 mm et que le filtre théorique n'en demande pas.

 

Dans le DCX 2496 :

Deux réglages sont disponibles, un de DELAI et un de PHASE.
Si j'ai bien compris les explications, le DELAI donne un retard constant quelque soit la fréquence, la PHASE donne un retard variable avec la fréquence.
Pour avoir essayé les deux réglages à l'écoute, je sais qu'il est possible de remplacer un délai par une phase, mais avec un rendu sonore légèrement différent.
C'est ce que nous allons faire dans le cas de cet exemple.

 

Convertir un délai en phase :

Le médium tweeter est coupé dans le DCX à 859 Hz. La longueur d'onde est de 343707 / 859 = 400 mm.
Le délai mesuré sur le médium tweeter est de 144 mm. Le délai géométrique est de 44 mm. La différence est de 100 mm, nous voulons passer ces 100 mm en phase.
A 770 Hz, une longueur d'onde de 400 mm corrspond à 360°. Pour 100 mm nous aurons 360 / 400 * 100 = 90°.

 

Ecoute :

Le calcul donne un ordre de grandeur a peu prés juste. A partir de ces valeurs, j'ai faits une mise au point à l'écoute avec la touche Compare du DCX. Une fois les bonnes valeurs trouvée J'ai refaits un test de comparaison entre l'ancien réglage et le nouveau réglage. J'ai donc comparé :

• Un large bande avec d'un coté : le délais 132 mm et la phase à 0°, avec de l'autre coté, le délais à 14 mm et la phase à 70°
• Un médium tweeter avec d'un coté : le délais 144 mm et la phase à 0°, avec de l'autre coté, le délais à 44 mm et la phase à 90°

Puis suite à une mise au point à l'écoute, j'ai retenu les valeurs 75° et 12 mm sur le large bande, 90° de 42 mm sur le médium tweeter.
J'ai conservé les derniers réglages avec délais et phase pour le gain en profondeur et la définition sur les precussions.

Il est possible d'aller encore plus loin :
Nous avons deux couples de valeurs pour le médium tweeter, 144 mm et 0° d'un coté, 42 mm et 90° de l'autre. Pourquoi ne pas essayer à l'écoute les valeurs intermédiaires tel que 46 mm et 85°, ou 54 mm et 80°, ou encore 60 mm et 75° ?
Ces valeurs sont facile à calculer, nous avons 102 mm de différence de délais pour 90° de différence de phase. Pour 5° la variation de délais est 102 / 90 * 5 = 5.67 mm à arrondir à 6 mm.
Pour le large bande, la variation est de 8 mm pour 5°. (132 - 12 ) / 75 * 5 = 8.00 mm.
Je rappelle que nous ne savons pas avec précision ou se trouve le centre acoustique des HP. C'est un moyen de mieux cerner les choses, avant de finir à la mesure.

Trois jour de suite, j'ai faits des essais à l'écoute de différents couples phase, délais. A chaque fois je suis revenu sur les même valeur de réglage. Ce sont : 65° et 30 mm pour le large bande, 85° et 48 mm pour le médium tweeter.
Il ne reste plus qu'à mesurer pour valider ces valeurs.

C'est sur cette transformation que je souhaite avoir vos avis.
A l'écoute le gain en profondeur, en définition sur les percussions graves est appréciable et audible en comparaison immédiate.

 

Vos avis :

Vous allez me dire qu'il aurait fallut mesurer. Oui, cela se fera. Mais il faut aussi écouter, et j'ai préférer commencer par l'écoute. Sans gain à l'écoute, le chapitre n'existerai même pas...
Vous allez me dire que le tableur JLMC ne calcule pas avec une phase. Je vous réponds que si les concepteurs du DCX 2496 ont mis à la fois une phase et un délai, c'est qu'ils avaient une bonne raison pour le faire, et que les deux réglages ne sont pas identiques. La question est de savoir si ma transposition délai en phase est bien la bonne.

 

Liens :

• Techniques du son : La phase.
• Horn plans : La phase.

 

Dôme Acoustique