logo7 Compteur pour tout le site : 9 634 445
 
Nombre actuel de lecteurs : 52

 

Le baffle step : Correction de la taille de la face avant des enceintes.

Mise à jour : 21 septembre 2021.

 

Monter un haut-parleur sur la façade d'une enceinte entraîne une modification de la courbe de réponse en fonction de la taille de cette façade.
Cette modification est importante en théorie, pourtant nous ne trouvons pas grand chose sur le sujet, sur Internet en Français. Tout le monde n'est pas bilingues...
J'indique dans ce chapitre les liens et mes essais sur le sujet, et je compte sur les lecteurs, via les forums ou en direct, pour apporter leurs expériences et avis.
Vous pouvez en faisant des recherche sur Internet trouver des renseignements avec le terme "baffle step".

Dans le choix des HP et de la fréquence de coupure, c'est, peut être, un critère à prendre en compte.
Filtrer le grave et le médium à la fréquence du passage du mode de rayonnement de 4 Pi en 2 Pi stéradian est une bonne méthode qui facilite grandement la correction en jouant juste sur le gain du médium, sans ajouter de composants de filtrage supplémentaire si le filtre retenu est celui qui convient.

 

Baffle step et diffraction sur les bords :

Avec la participation de Jean Dupont.

 

Baffle setp :

Manufacturers typically measure their driver’s response in 2Pi space using a very large baffle.
If the same driver were placed in a typical rectangular enclosure and mounted in free space, the measured efficiency for the driver below the baffle step transition would be 84 dB (90 dB – 6 dB).

En Français :

Les fabricants mesurent généralement la réponse de leur haut-parleur dans un espace 2Pi à l’aide d’un très grand baffle.
Si le même haut-parleur avait été placé dans un caisson rectangulaire typique et monté dans un espace libre, l’efficacité mesurée pour le haut-parleur (pour une fréquence en dessous de celle du passage au baffle-step) aurait été de 84 dB (90 dB – 6 dB).
Lien sur le site Quater-Wave

 

Diffraction sur les bord :

When a wave encounters a sudden transition, like the edge of a baffle, it can cause the wave to scatter in all directions at once.
That occurs when the physical length of the wave is approximately the same distance as the distance to the edge of the baffle.
This causes some of the wave to be reflected back into the forward direction and interact with the waves that were emitting from the tweeter itself.
This causes additions and subtractions to the original wave (..)

En Français :

Lorsqu’une onde rencontre une transition soudaine, comme le bord d’un baffle, elle peut se diffuser dans toutes les directions à la fois.
Cela se produit lorsque la longueur physique de l’onde est approximativement égale à la distance au bord du déflecteur.
Cela fait qu’une partie de l’onde est réfléchie vers l'avant et interagit avec les ondes qui sont émisent par le tweeter lui-même.
Cela provoque des ajouts et des soustractions à l’onde d’origine (..)
Comprendre l'étape du déflecteur et la diffraction.

 

 

Terminologie :

Ce à quoi il est fait allusion, c'est la taille du baffle avant et du changement avec la fréquence de la charge du haut parleur qui y est monte, d'un espace 4 Pi (sphérique) a 2 Pi (hémisphérique).
Plus scientifiquement, on dit que c'est la résistance acoustique qui augmente, et, avec elle, le niveau sonore.
La sensibilité des HP étant exprimée dans un demi espace (2 Pi), le baffle step est une atténuation du grave.

 

Changement de mode :

La courbe ci-dessous montre un baffle step théorique à 250 Hz, début à 30 Hz, fin à 2000 Hz, avec une atténuation du grave de 6 dB.
La fréquence de transition correspond à la moitié de l'atténuation, c'est à dire 3 dB à racine(30 * 2000) = 250 Hz.
Cela correspond à une face avant de 68.8 cm de large.
En dessous de 30 Hz, la réponse est dans 4 Pi stéradian, au dessus de 2000 Hz, la réponse est dans 2 Pi stéradian, entre 30 et 2000 Hz, vous avez la transision progressive du mode 4 Pi au mode 2 Pi stéradian, avec une fréquence de transition à 250 Hz.
Il n'est pas précisé si cette courbe à été mesurée en intérieur ou en extérieur, ni la hauteur de l'enceinte par rapport au sol.

baffle_step_200.png

 

Toutes les mesures ne montrent pas le baffle step à la mesure.
Si vous mesurez en Champs proche, vous aurez la réponse du haut-parleur sans le baffle step.
Un haut-parleur n'étant pas souvent utilisé sans son enceinte, la mesure en champs proche ne sert pas à grand chose en pratique...

A la mesure d'une enceinte réelle dans un salon, la difficulté est de voir le baffle step parmis les accidents de la courbe de réponse.
L'enceinte fait 22 cm de large, et à un baffle step centré à 780 Hz. (début théorique à 195 Hz, fin théorique à 3120 Hz).
Il faut regarder les points vers 100 Hz et vers 2500 Hz.
Pour voir les choses, il faut lisser le plus possible la courbe, lissage à l'octave dans le cas ci-dessous.
Nous avous, sur cette enceinte, un baffle step de 2 dB environ.
Nous ne sommes pas absolument certain de voir le baffle step dans ce cas, cela peut aussi bien être la remontée du médium courante sur un large bande.

voir_step.png

 

Je vais être franc et direct, j'ai regardé les mesures de 4 HP mesurés par mes soin.
L'exemple ci-dessus est le seul qui peut montrer un baffle step, sans être absolument certain que c'est bien ce phénomène qui est vu.
Sur les autres, cela ne se voit pas, parce que noyé dans les perturbations de la pièce.
A partir de là, faut-il en tenir compte dans la conception ?

Cet autre exemple est celui d'un large bande de 21 cm, un DAVIS 20DE8, monté sur une face avant de 350 mm de large, de 1300 mm de haut, avec le HP à 900 mm du sol, et mesuré à 4 m de distance.
Dans ce cas le baffle step se voit de façon visible : 350 mm de large, c'est un baffle step théorique centré à 344000 / 2 / 350 = 491.5 Hz.
La correction, avec un filtre passif, demande une self de 2 mH, une résistance de 10.4 Ohms et un condensateur de 1.8 uF, toutes ces valeurs ont été déterminées à l'écoute.
Je suis incapable de vous dire avec certitude si nous corrigeons bien le baffle step ou une remontée de la courbe de réponse dans le médium-aigu.
Ce dont je suis sur c'est que la correction indiquée est parfaitement adaptée au HP monté dans son enceinte.

DAVIS 20DE8 sur une face avant de 1300x350, HP à 900 du sol, mesure à 4 m

 

Les courbes théoriques :

 

Autre liens sur le même sujet. Ce n'est plus la théorie sur le baffle step, mais le calcul des effets de bords.

 

Calculs :

L'analyse des liens ci-dessus montre une incohérence dans les coefficients : 115 m/s pour les uns, 4560 / 25.4 = 179.5 m/s pour les autres (environ 172 m/s).
Une autre source, Just DIY it, indique un début à F = 1 / 8 * 344 / L et une fin à F = 2 * 344 / L.
Le centre de Just DIY it se trouve exactement à F = 1 / 2 * 344 / L = 172 / L. (N'oubliez pas que l'échelle des fréquences est logarithmique, racine(1/8*2)=0.5=1/2)

En laissant en 8eme de C et avec L en m :
Le début est à F = 1 / 8 * 344 / L.
Un point particulier est à 2.674 / 8 * 344 / L = 115 / L. (115 * 8 / 344 = 2.674)
Le centre est à F = 4 / 8 * 344 / L.
La fin est à F = 16 / 8 * 344 / L.

 

Que retenir ?

La réponse se trouve à la fin du chapitre, avec des simulations réelles du filtrage en deux voies à la fréquence du baffle step.
Avec un filtre Linkwitz-Riley à 12 dB/octave, c'est F = 172 / largeur_en_m.
Les autres types de filtres ou de pentes ne conviennent pas.
La correction du baffle step entre un grave et un médium se fait donc à une fréquence qui ne dépend que de la largeur de l'enceinte, et avec un filtre et une pente bien précise...

 

Si vous cherchez quelle fréquence de coupure choisir entre un grave et un médium, c'est une excellente solution, la meilleure si les HP le permettent :

  • Sur une enceinte de 50 cm de large, c'est 172 / 0.50 = 344 Hz. Début à 86 Hz, centre à 344 Hz, fin à 1376 Hz.
  • Sur une enceinte de 45 cm de large, c'est 172 / 0.45 = 380 Hz. Début à 96 Hz, centre à 380 Hz, fin à 1530 Hz.
  • Sur une enceinte de 40 cm de large, c'est 172 / 0.40 = 430 Hz. Début à 107.5 Hz, centre à 430 Hz, fin à 1720 Hz.
  • Sur une enceinte de 35 cm de large, c'est 172 / 0.35 = 490 Hz. Début à 123 Hz, centre à 490 Hz, fin à 1965 Hz.
  • Sur une enceinte de 30 cm de large, c'est 172 / 0.30 = 570 Hz. Début à 143 Hz, centre à 570 Hz, fin à 2295 Hz.
  • Sur une enceinte de 25 cm de large, c'est 172 / 0.55 = 690 Hz. Début à 172 Hz, centre à 690 Hz, fin à 2750 Hz.
  • Sur une enceinte de 20 cm de large, c'est 172 / 0.20 = 860 Hz. Début à 215 Hz, centre à 860 Hz, fin à 3440 Hz.
  • Sur une enceinte de 15 cm de large, c'est 172 / 0.15 = 1150 Hz. Début à 287 Hz, centre à 1150 Hz, fin à 4587 Hz.
  • Sur une enceinte de 10 cm de large, c'est 172 / 0.10 = 1720 Hz. Début à 430 Hz, centre à 1720 Hz, fin à 6880 Hz.

Regardez les enceintes du commerce, les colonnes hautes, profondes et étroites, elles ont le plus souvent une coupure dans cette gamme de fréquence.
Ce n'est pas un hasard.

 

La pratique :

Prenez des enceintes IN WALL. (Encastrées dans le mur) : Il n'y a pas de baffle step, le mur fait toute la largeur de la pièce.
Maintenant prenez une sphère sur un mat en plein air à 15 m d'altitude. le baffle step est exactement conforme à la théorie.

Entre ces deux extrêmes il y a vos enceintes dans votre pièce.
Suivant qu'elles sont placées plus ou moins loin du mur arrière ou des murs latéraux, l'effet sera plus ou moins marqué.
Dans le grave, avec les enceintes posées sur le sol, je m'interroge sur la possibilité d'avoir le baffle step : Le sol limite le rayonnement dans un demi espace !!!
Il y a certainement plus de risque d'avoir une atténuation dans le bas médium qu'un manque de graves.

L'atténuation de 6 dB en théorie sur un mat en plein air, et de 0 dB pour des enceintes IN WALL, pourra prendre toute les valeurs entre les deux en fonction de votre cas précis.
La résistance devra donc être réglée à l'écoute pour votre cas précis qui n'est pas identique au mien.

De même pour la fréquence, un mur assez proche pourra décaler la fréquence à laquelle l'effet se fait sentir.
Là encore, la valeur exacte de la self de correction devra être réglée à l'écoute pour votre cas précis.

J'indique dans ce chapitre un exemple, qui correspond à mon cas :C'est à vous de vérifier s'il s'adapte exactement ou pas à votre cas.
L'ordre de grandeur n'est pas totalement faux, les valeurs exactes ne le sont que chez moi.

 

Le piège :

Un internaute me faisait remarquer que le baffle step existait bel et bien, pour preuve sur son système à 3 voies le médium à pu être choisi avec une sensibilité à -4 dB par rapport à la sensibilité du HP de graves.
La preuve n'en est pas une...
Si le médium est utilisé sur une bande de fréquence étroite il est parfaitement possible que la sensibilté nécessaire soit inférieure à celle du HP de graves.
Le simulateur théorique de filtre JMLC en apporte la preuve : -4.3 dB sur le médium pour obtenir une courbe de réponse plate dans l'axe.

step.png

 

La sensibilité plus faible, ou une atténuation du médium n'est pas la preuve de l'existance du baffle step.
Par contre si médium et tweeter ont tout les deux une sensibilité plus faible, alors il est probable que ce soit dû au baffle step.

 

Conception d'une enceinte 2 voies intégrant le baffle step :

Imaginez que vous vouliez faire une enceinte, et que vous êtes absolument certain d'avoir le baffle step.
Vous choisissez votre HP de graves, et un médium avec une sensibilité de 4 dB inférieure à celle du grave, pour retenir la valeur qui fait consensus.
Vous choisissez la fréquence de coupure exactement à la fréquence du baffle step : Fc = 11500 / largeur_en_cm.
Avez vous avez mis toutes les chances de votre coté ?
Non parce qu'il faut encore filtrer vos HP, et que le choix du filtre est lui aussi très important.
Pour les exemples ci-dessous, j'ai retenu une enceinte de 45 cm de large, avec un baffle step centré sur 380 Hz d'une amplitude de 4 dB. Début à 95 Hz, fin à 1520 Hz

Le baffle step théorique moyen de votre enceinte est comme la courbe ci-dessous :

baffle_step_380.png

 

La réponse de votre enceinte filtrée doit être l'inverse de celle ci-dessus.
Pour faciliter la comparaison, la courbe à obtenir sera placée à chaque fois juste au dessus de la courbe de l'enceinte filtrée, courbe obtenue avec le simulateur théorique de filtre JMLC.
Lorsqu'il le fallait, j'ai décalé les fréquences de coupure pour avoir le point à -2 dB à 380 Hz.
Une seule conclusion : Simulez vos filtres avant de retenir une pente et fréquence de coupure...

 

Filtre à 6 dB Butterworth à 380 Hz :

Avec un décalage des fréquences de coupure, le suivi de la pente d'atténuation est pratiquement parfait.

baffle_step_inv_380.png butt6_380.png

 

Filtre à 12 dB Linkwitz Riley à 380 Hz :

Avec un décalage des fréquences de coupure moins important qu'avec le filtre à 6 dB, le suivi de la pente d'atténuation est pratiquement parfait.

baffle_step_inv_380.png link12_380.png

 

Filtre à 12 dB Butterworth à 380 Hz :

Ce filtre ne convient pas, même avec un décalage des fréquences de coupure.

baffle_step_inv_380.png butt12_380.png butt12_250.png

 

Filtre à 18 dB Butterworth à 380 Hz :

Ce filtre ne convient pas, le raccordement entre les deux HP est trop raide.

baffle_step_inv_380.png butt18_380.png

 

Filtre à 24 dB Linkwitz-Riley à 380 Hz :

Pour un puriste, ce filtre ne convient pas, le raccordement entre les deux HP est trop raide, même s'il est plus favorable que pour un filtre Butterworth à 18 dB.
Si vous ne coupez pas les décibels en 4, si vous considérez qu'un écart de 1 dB n'est pas significatif, un Linkwitz-Riley à 24 dB/octave est une bonne solution.

baffle_step_inv_380.png link24_380.png

 

Conclusion :

Seul deux filtres conviennent, si vous voulez compenser le baffle step en jouant sur la sensibilité des HP et le filtrage.
Avec un choix judicieux des HP, la solution avec un filtre à 6 dB entre un grave et un large bande devrait vous apporter toutes satisfactions.
Par contre oubliez les fréquences de coupure à 100 ou 150 Hz.
Si vous avez besoin de pentes plus raides, alors seul le filtre à 12 dB Linkwitz-Riley convient.

La simulation met à mal l'hypothèse de la fréquence de coupure à 11500 / largeur_en_cm.
Avec un filtre à 6 dB, ou un filtre Linkwitz-Riley à 12 dB/octave, la compensation se fait bien pour une fréquence de coupure à 17200 / largeur_en_cm...

Nous avons vu que l'atténuation de 4 dB était une valeur consensuelle, la valeur réelle peut être plus importante ou plus faible.
Vous pouvez atténuer un médium si la sensibilité est trop importante, vous ne pouvez pas atténuer le grave.
Partant de là, il est plus sécurisant de partir avec un HP de médium qui a une sensibilité que de 2 ou 3 dB inférieure à celle du grave, et de l'atténuer si nécessaire à la bonne valeur, que de partir avec un HP de médium qui a une sensibilité de 4 ou 5 dB inférieure à celle du grave, et de se retrouver sans solution avec un grave que vous ne pouvez pas atténuer.
En conception DIY, jouez aussi la sécurité...

 

Un grand merci pour votre visite. --- Retour direct en haut de la page ---

Logo Dôme acoustique

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.

Valid HTML 4.01 Transitional