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2-4-1-3 : Haut-parleur de médium ou large bande ?

Mise à jour : 3 octobre 2023, Antimode 11.

Pour beaucoup d'entre vous, il ne vous viendrait pas à l'esprit de chercher un haut-parleur large bande pour l'utiliser comme médium dans un système à trois voies.
Je me suis rendu compte de ce point en lisant beaucoup d'avis sur les forums.
Ce chapitre vous explique les avantages du haut-parleur large bande par rapport au haut-parleur de médium dans cette application particulière.

Je fais l'hypothèse que je m'adresse à des amateurs qui ont un réel souci d'arriver à un très bon résultat sans pouvoir (ou savoir) passer des heures et des heures en mise au point.
Cette hypothèse sous-entend que vous n'en êtes pas à votre première réalisation, et que les réalisations précédentes n'ont pas eu le succès escompté.
Vous serez sensible à une solution qui maximise les chances de réussite.

Cas d'application :

Nous sommes dans le cas d'un système à trois voies, avec grave, tweeter, et un 3^e haut-parleur qui reproduit le milieu du spectre sonore.
Ce 3^e haut-parleur peut être un haut-parleur de médium ou un haut-parleur large bande.

Vous allez me dire qu'un haut-parleur large bande reproduit aussi le grave ou une partie du grave, je suis 100% d'accord avec vous.
Mais au niveau de la tenu en puissance de l'enceinte, et de la réponse dans le grave, il y a un intérêt évident à utiliser pour le grave un haut-parleur spécialisé de diamètre plus grand.
La réponse en fréquence sera plus étendue dans le grave avec un haut-parleur dédié bien choisi.
La tenue en puissance sera fortement améliorée si le haut-parleur qui reproduit le milieu du spectre sonore n'a pas aussi à reproduire le grave :
Coupure au-dessus de 200 Hz pour les 21 cm, 300 ou 400 Hz pour un 10 cm..

Vous allez me dire qu'un haut-parleur large bande reproduit aussi les aigus, d'autant plus facilement que son diamètre est petit, je suis là aussi 100% d'accord avec vous.
Je suis également moins prompt à inciter l'utilisation d'un tweeter, pour beaucoup d'entre vous trois haut-parleurs c'est mieux que deux.
Lorsque nous parlerons de la mise au point du filtre et des défauts qui vont avec, les choses seront loin d'être aussi évidentes.

Dans le cas d'un système plus modeste, le haut-parleur large bande seul est une excellente solution, qui fait l'objet d'un chapitre spécifique, les haut-parleurs large bande.
Dans ce chapitre, nous sommes montés en gamme (ou en ambition).
Les limites restent très floues entre les deux, par exemple avec un haut-parleur large bande de 31, de 38 ou de 46 cm, qui, s'il est bien choisi, passe le grave sans problème...

Avantages et inconvénients :

Bande passante :

Le gros avantage du haut-parleur large bande est sa bande passante, qui autorise des fréquences de coupure plus éloignées qu'avec un médium.
La ou un haut-parleur de médium demande a être coupé à 600 Hz en passe-haut et à 3000 Hz en passe-bas, le haut-parleur large bande sera coupé à 300 Hz et à 8500 Hz.
Un bon 21 cm haut-parleur large bande peut être utilisé aussi bas que 120 Hz, tel le JBL LE8T de JBL sur le système ICOS en 1998.

Il faut éviter au maximum d'avoir une coupure entre deux haut-parleurs en plein dans la zone de sensibilité maximale de l'oreille, c'est-à-dire entre 300 et 3000 Hz.
Ce n'est pas facile d'y arriver avec un médium.
Avec un haut-parleur large bande, il n'y a pas de problème.

 

Courbe de réponse :

Certains haut-parleurs de médium sont une véritable calamité, avec une remontée brutale vers 800 ou 900 Hz, et une directivité qui devient importante à 30° au-dessus de 2000 Hz.
Un exemple ?
Le AUDAX HD17HR37 de l'AUDIOPHILE restait utilisable.
Les suivants, PR17... sont une calamité devant lesquels je fuyais à grands pas lorsque l'on me demande un avis.
Utiliser ces haut-parleurs, c'est partir avec un handicap certain sur la réussite globale, avez-vous besoin de partir avec des bâtons dans les roues ?
Le résultat peut être excellent une fois le bon filtre trouvé, mais la mise au point est particulièrement galère.
Partez avec un plan du filtre mis au point par un autre...

De nombreux haut-parleurs large bande ont une remontée dans le médium aigu, un simple filtre RL parallèle, placé en série avec le haut-parleur, permet d'en venir à bout.
Certains avis tranchés sur le manque de grave et excès de médium aigu des larges bandes vient d'un test réalisé sans ce filtre élémentaire.
Ces avis ne sont pas un bon conseil, pour ne pas parler de méconnaissance totale de l'utilisation correcte de ces haut-parleurs...

 

Directivité :

Si on raisonne en termes de directivité, une coupure à 3000 Hz est certainement meilleure qu'une coupure à 8500 Hz, mais ce n'est pas le seul critère à prendre en compte.
Il faut trouver un tweeter qui se marie bien en étant coupé bas, avec une directivité équivalente à celle du médium à la même fréquence, et ne pas se rater sur le filtre.

Un haut-parleur large bande dont la directivité se resserre progressivement dans les fréquences élevées est pour moi un gros avantage en termes de limitation des échos parasites par réflexions sur les diverses parois de la pièce.

Un accident de directivité entre un médium et un tweeter est beaucoup plus gênant qu'une directivité limitée, mais bien contrôlée par le haut-parleur large bande.

 

Filtrage :

Il y a un point de filtrage a connaître, le livre de Vance Dickason, enceintes acoustiques & haut-parleurs donne les formules de calculs des filtres 3 voies pour un rapport entre les deux fréquences de coupure de 8 et 10.
Si le rapport est supérieur a 15 environ, le calcul de deux filtres 2 voies est possible, il n'y a plus d'interaction d'un filtre sur l'autre. Je dois re vérifier le 15...
La subtilité des formules, données par ce livre sur le calcul des composants pour le filtre du médium, est qu'il demande la fréquence moyenne Fm entre la fréquence du passe-haut Fph et celle du passe-bas Fpb.
Fm = racine( Fph * Fpb).
Si on compare avec les formules d'un filtre deux voies avec Fph ou Fpb, les différences ne sont plus aussi importantes que ça.

• Dans l'exemple du médium, avec 600 et 3000 Hz, le rapport est 3000 / 600 = 5.
  Vous ne pouvez pas calculer le filtre, vous devez le mettre au point à l'écoute.
  Une modification sur une coupure (600) a des incidences sur l'autre (3000) (ou inversement, 3000 et 600).
  Ces incidences sont d'autant plus fortes que le rapport entre les deux coupures est faible.
   
• Dans l'exemple du haut-parleur large bande, avec 300 et 8500 Hz, le rapport est 8500 / 300 = 28.3.
  Vous pouvez calculer deux filtres à 2 voies sans le moindre souci.

Le calcul du filtre vous montre bien le gros avantage du haut-parleur large bande sur le médium...

Il faut savoir que lorsque l'on met au point un filtre, il y a un risque non négligeable de ne pas arriver au résultat optimal souhaité.
Vous aurez un son, mais avec une insatisfaction sur le résultat final.
Peu d'internautes avouent ce point, et beaucoup changent de haut-parleur pour des critères plus ou moins justifiés sans vouloir admettre l'évidence.
Il est plus facile d'accuser un haut-parleur que sa compétence, l'argument est dur, mais c'est la vérité.

Avec un haut-parleur large bande, si vous vous ratez sur le filtre médium aigu, vous retirez la partie médium, vous débranchez la partie aiguë, et vous avez un son parfaitement cohérent.
Dans ces conditions, vous ne pouvez pas vous rater à ce niveau.
De plus vous avez une référence cohérente pour reprendre votre mise au point.

Lorsque je donne des conseils par courriel ou sur un forum, j'intègre ce facteur de garantie de réussite, vous n'êtes pas nombreux à le percevoir réellement.
Avec un risque réduit avec les haut-parleurs large bande, une conception plus simple du filtre, des explications plus réduites, ma position est facilement défendable.

 

Mise en phase :

Une mauvaise mise en phase acoustique est plus audible à 3000 qu'à 8500 Hz, et je conteste avec force et véhémence l'idée que ce n'est plus audible au-dessus de 4000 Hz.
Si vous ne voulez pas faire de mise en phase, l'utilisation du haut-parleur large bande vous garantit un bon résultat sur une plage de fréquence plus grande qu'avec un médium.
Pourquoi s'en passer ?

Comment faire en pratique :

Partons sur un système deux voies :

• Un haut-parleur de grave de 25 cm et un haut-parleur large bande de 10 cm.
• Un haut-parleur de grave de 30 cm et un haut-parleur large bande de 17 cm.
• Un haut-parleur de grave de 38 cm et un haut-parleur large bande de 21 cm.

Le haut-parleur de grave sera monté en bass-reflex la plupart du temps, le haut-parleur large bande en enceinte close.
La base de données vous calcule les volumes et évents.

 

Fréquence de coupure :

Le chapitre sur la correction de la taille de la face avant de l'enceinte vous explique qu'il y a une modification de la courbe de réponse à une fréquence qui dépend directement de la taille de la face avant de votre enceinte.
Cette fréquence se calcule avec la largeur de votre enceinte : F = 17200 / Largeur. La largeur est en cm.

• Pour 30 cm de large, la fréquence est : 17200 / 30 = 573 Hz.
• Pour 35 cm de large, la fréquence est : 17200 / 35 = 491 Hz.
• Pour 42 cm de large, la fréquence est : 17200 / 42 = 410 Hz.

Vous ne pouvez rien contre ce phénomène physique, il faut le prendre tel qu'il est.
Par contre, vous pouvez filtrer vos haut-parleurs justes a cette fréquence critique, et faire la correction de la courbe de réponse simplement en jouant sur le gain du haut-parleur large bande par rapport a celui du grave.
C'est simple, remarquablement efficace, parfaitement logique, pas assez souvent écrit, et moins facilement réalisable avec un haut-parleur de médium.
En théorie vous pouvez prendre un médium avec une sensibilité inférieure de 6 dB à celle du grave.
La réalité est plutôt une sensibilité de 3 ou 4 dB inférieure à celle du grave.
En pratique je vous recommande de prendre des sensibilités proches, ou supérieures sur le haut-parleur large bande, et d'atténuer avec des résistances.
C'est beaucoup plus sûr pour le résultat final, c'est votre garantie sur le résultat final.

 

Charge et filtre du haut-parleur large bande :

Une coupure basse avec un filtre passif impose d'avoir la courbe d'impédance du haut-parleur large bande parfaitement linéaire dans le grave, et assimilable à une résistance pure.
Ce point est expliqué dans le chapitre sur les limites du calcul des filtres passifs.
Pour y arriver, il n'y a que deux charges possibles pour le haut-parleur large bande, une enceinte close ou un baffle plan, pour pouvoir utiliser la correction d'impédance RLC série.

La base de données vous calcule directement la correction à utiliser, aussi bien pour une enceinte close que pour un baffle plan.
Pour le volume de l'enceinte close, je vous invite à retenir un Qtc de 0.577 pour avoir un amortissement optimal, ou 0.707 pour avoir la réponse la plus étendue du côté du grave.
Voir le lien sur les enceintes closes précédent.

Au niveau de la pente du filtre, il n'y en a que deux qui marchent bien pour une fréquence de coupure à la fréquence du baffle step, le filtre à 6 dB et le filtre à 12 dB Linkwitz-Riley.
Je vous recommande le second pour les haut-parleurs large bande de 10 et 17 cm, pour avoir une meilleure tenue en puissance.
L'impédance de calcul est indiquée lors du calcul du correcteur RLC.

Si vous filtrez à la fréquence du baffle step, il ne faut qu'un filtre Linkwitz-Riley à 12 dB/octave, ou un filtre à 6 dB/octave, aucun autre filtre ne convient.

 

Charge et filtre du grave:

Un grave à un minimum d'impédance vers 250 ou 300 Hz, et une remontée dans les fréquences élevées.
Le filtre du grave ne fonctionnera correctement que si l'impédance est linéarisée avec un correcteur d'impédance RC série.

L'impédance du calcul du filtre grave est le R du correcteur d'impédance RC série.
Avec la fréquence de coupure souhaitée, vous pouvez calculer la valeur de la self en série avec le haut-parleur dans le cas du filtre à 6 dB ou des deux selfs dans le cas du filtre à 18 dB.
La ou les selfs ont une résistance interne, qui est la résistance du filtre passif à ne surtout pas oublier dans le calcul de l'enceinte, car elle change le Qts du haut-parleur, donc l'enceinte à utiliser, le volume de cette enceinte et l'évent.
Cela fait beaucoup de choses à penser, un ordre à respecter, des risques d'erreurs en pagaille.

Je vous propose de commencer le calcul par le chapitre l'impédance à la fréquence de coupure, et de vous laisser guider jusqu'au calcul de l'évent, dans le cas d'une enceinte bass-reflex, via 7 chapitres avec passage automatique des paramètres utiles d'un chapitre à l'autre.
Difficile de se planter dans ces conditions.

Je vous rappelle que pour voir la vie en rose, il faut rester dans le vert dans la base de données.
Le vert c'est OK, le jaune c'est possible, l'orange c'est limite acceptable, le rouge est totalement déconseillé.
Le spécialiste saura quand et pourquoi il peut passer outre, pour moi jamais !
Si vous me demandez conseil, je reste dans le vert la plupart du temps.

L'avis de BDP :

Je tiens particulièrement dans ce site à conserver la possibilité à chacun de donner un avis différent du mien.
Cela se fait dans les règles déontologique du site, sans la moindre exception dans le cas de BDP.
C'est par la comparaison des différents avis que vous vous ferez votre propre idée de la question.

Dans une enceinte à trois voies, le choix du haut-parleur qui reproduira la bande de sensibilité maximale de l'oreille est crucial.
Que choisir, un haut-parleur de médium dédié, un haut-parleur grave médium ou un haut-parleur large bande ?

Un médium dédié peut être un haut-parleur à membrane classique de 17 à 10 cm, à suspension rigide et fréquence de résonance entre 100 et 300 Hz, comme l'AUDAX HD17HR37 ou le BEYMA 6M180, qui doivent être coupés entre 300 et 600 Hz.
Ce peut être aussi un haut-parleur à dôme de 5 ou 7,5 cm, qui doit être coupé entre 600 et 800 Hz.
Un grave médium de 17 ou 13 cm à suspension souple n'est pas au sens strict un médium dédié, même s'il peut être utilisé dans une enceinte à trois voies comme voie centrale coupée dans le grave entre 100 et 300 Hz.
Un haut-parleur large bande de 21 cm, comme le VISATON B-200, le MONACOR SP-200X ou le fameux JBL LE8T, reproduit des fréquences allant de 100 Hz à 10.000 Hz sans atténuation et peut donc être coupé beaucoup plus bas qu'un haut-parleur de médium dédié et beaucoup plus haut qu'un grave/médium.
On trouve aussi des haut-parleurs large bande de 17, 13 et 10 cm qui doivent être coupés plus haut vers 300 ou 400 Hz.
Souvenons-nous du SIARE 17 MSP qui était un hybride, moitié large bande et moitié médium dédié et qui pouvait être coupé à 150 Hz et 6 kHz.

Il peut-être avantageux d'utiliser un haut-parleur large bande plutôt qu'un médium dédié ou un grave/médium comme voie médium dans une enceinte trois voies si le filtrage se fait en passif, vers 200 Hz dans le grave et vers 8 kHz dans l'aigu, avec des pentes faibles de 6 ou 12 dB/octave (voir le point de vue dans son site Dôme acoustique).
Avec un filtre actif, par exemple le filtre numérique BEHRINGER DCX 2496, le choix entre haut-parleur de médium dédié, haut-parleur grave médium et haut-parleur large bande n'est pas aussi tranché en faveur du troisième.

Le haut-parleur large bande a généralement un rendement compris entre 93 et 96 dB, contre 87 à 90 dB pour le médium dédié ou un grave/médium.
Par contre sa tenue en puissance dans le grave est limitée en raison de sa faible élongation (Xmax), souvent 1 à 2 mm, alors qu'ont trouve des graves médiums de 17 cm avec des Xmax de 4 à 6 mm.
À 140 Hz, un haut-parleur de 21 cm large bande avec un Xmax de 1,5 mm peut produire un niveau sonore de 100 dB en clos et 95 dB en dipôle avant que sa bobine mobile ne sorte du champ magnétique, tandis qu'un 17 cm grave/médium avec un Xmax de 5,5 mm peut produire respectivement 106 et 102 dB (selon un utilitaire de Linkwitz).
Donc un des paramètres du choix entre un haut-parleur de médium dédié, haut-parleur grave médium ou haut-parleur large bande est le volume sonore maximum attendu de son système si le haut grave est reproduit par la voie médium.

L'argument relatif au déphasage introduit par le filtre dans la zone de sensibilité maximale de l'oreille, par exemple à 300 Hz et à 3 kHz pour un médium de 17 ou 13 cm, doit être tempéré par le fait que, comme tout haut-parleur, le haut-parleur large bande introduit un déphasage important que ce soit autour de sa fréquence de résonance, mais aussi au-delà de la fréquence où son impédance est minimale, selon le cas au-delà de 300 à 1000 Hz.
Sur le VISATON B-200, la phase est constante entre 300 et 1000 Hz, puis passe progressivement de 0° à 1500 Hz à -180° à 8 kHz.
Entre 8 et 20 kHz, le déphasage s'accélère pour atteindre -360° additionnels.
Entre 50 Hz et 200 Hz, le déphasage est de +90° pour se poursuivre avec un changement brutal autour de la fréquence de résonance à 35 Hz.
À, tout ceci s'ajoutent les déphasages introduits par les filtres.
On comprend que la mise en phase des haut-parleurs dans une enceinte multivoie soit difficile, que ce soit entre un grave et un médium ou entre un médium et un aigu.
Quand à une enceinte avec haut-parleur unique, large bande, les déphasages ne sont progressifs qu'entre 200 Hz et 10 kHz.
Maintenant reste à savoir si ces déphasages sont audibles, question qui fait l'objet de débats !

La directivité d'un bon médium est nulle jusqu'à 2000 ou 3000 Hz, ce qui n'est pas le cas d'un haut-parleur large bande de 21 cm dont la directivité commence à 1500 Hz pour s'accroître progressivement, mais sans rupture brutale.
À 8 kHz, la directivité d'un haut-parleur large bande est très importante : -12 à -24 dB à 30° de l'axe tandis que celle d'un tweeter à dôme, à compression ou planar, est nulle à ces fréquences.
Un bon tweeter commence à être directif vers 10 kHz (-2 ou -3 dB à 30°).
La directivité dans l'aigu est-elle une bonne chose ou non ? Encore une question qui fait débat.
De toute façon, entre un haut-parleur large bande et un tweeter coupés à 8 kHz, il y aura un accident de directivité certain et difficile à compenser.
Mais peut-être qu'un tweeter n'est pas indispensable...

Dans la bande de sensibilité maximale de l'oreille, la plupart des haut-parleurs large bande ont des taux de distorsion deux à cinq fois plus élevés que les graves médiums.
Par exemple les haut-parleurs large bande VISATON B-200 (qui coûte 150 €) ou le MONACOR SP-200X (qui coûte 50 €) ont des taux de distorsion moyens d'environ 1 % à 90 dB/w/m entre 150 et 10.000 Hz (0,5% entre 200 et 2500 Hz) selon le site hi-fi Selbtbau ou la revue Klang & Ton.
Un grave/médium PEERLESS HDS Exclusive 152 ou VISATON AL 130 (ou AL 130 M) qui coûtent entre 60 et 70 €, ont des taux de distorsion inférieurs à 0,2% entre 200 et 2500 Hz.

La distorsion d'un haut-parleur large bande à 8 kHz est trois à quatre fois plus élevée que celle d'un tweeter de gamme moyenne.
Selon Hi-Fi Selbtbau, le B-200 VISATON produit 2% de distorsion à 90dB/w/m à 8kHz, tandis qu'un tweeter économique comme le DAYTON RS28A/S4 qui coûte 30 € n'atteint que 0,7%, de même le MONACOR DT-25TI qui coûte 60 € ou le B&G Neo 3 PDRi à 90 €.
Peut-être que ceci explique pourquoi un haut-parleur large bande employé seul peut paraître plus agréable à l'oreille et ne pas manquer d'aigu.
La distorsion harmonique d'ordre pair (2 en particulier) enjolive la musique.
Certains haut-parleurs large bande ont une distorsion harmonique d'ordre impair plus élevée que celle d'ordre pair (ce n'est pas le cas du VISATON B-200).
Un bon critère : puis-je écouter mon système longtemps sans fatigue auditive ?

J'ai pris comme exemple de haut-parleur large bande le VISATON B200 parce que j'en possède une paire et que ses paramètres et performances ont été mesurés dans plusieurs revues ou sites.
C'est un excellent haut-parleur large bande dans sa gamme de prix.
Remarquons que le nombre de bons haut-parleurs de grave médium disponibles sur le marché est bien plus important que celui des bons haut-parleurs à large bande qui sont peu employés dans les enceintes du commerce pour des raisons de marketing.

Quel que soit le système, je ne suis pas favorable au vrai médium dédié, sauf en quatre voies.
En deux voies avec un filtre passif ou actif, je recommanderais un haut-parleur large bande complété par un sou-grave (et non par un tweeter).
En trois voies, le filtrage actif me paraît la seule solution viable et, dans ce cas, un haut-parleur grave médium est à mon avis préférable à un haut-parleur large bande dans une gamme de prix moyen de 100 €.
Par contre, un large bande JBL LE8T, FOSTEX FZ200, ou SUPRAVOX 215 Signature à 300 € sera un meilleur choix qu'un grave médium à 60 ou 70 €, si le prix n'est pas pour vous un obstacle.
Ceci dit, un système à trois voies avec haut-parleur large bande à 100 € en médium, filtré en passif ou en actif, peut être excellent, car tout est affaire de mise au point et de compromis !

Amicalement,
BDP

Dôme Acoustique