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Les erreurs pendant la mesure

Mise à jour : 10 septembre 2021.

 

Remarque préliminaire :

Pour couper court à toute polémique, je n'ai rien inventé.
Je ne faits que vous proposer un outil de calcul à partir d'une méthode décrite dans le livre de Joe D'Appolito, Le haut-parleur : Manipulations et mesures électro-acoustiques, page 82.
L'outil de calcul vous sera d'une bonne aide, je n'en doute pas une seconde.
Les deux liens ci-dessous disent la même chose que ce chapitre, a des petites nuances près.

La fin du chapitre propose une solution, en ajoutant une mesure à 2 cm du cache noyau du HP de graves, et en fusionnant cette deuxième mesure à la première effectuée plus loin.
Le résultat est une courbe de réponse parfaitement exploitable du grave à l'aigu pour une correction par convolution dans rePhase par exemple.
Là encore je n'ai rien inventé, la méthode est décrite dans le livre de Joe d'Appolito.

 

Je lie ce chapitre à celui sur L'influence du local sur les enceinte acoustique, la méthode de calcul se ressemble beaucoup dans les deux cas.
Cette "liaison" n'est pas évidente en première approche, je vais faire en sorte qu'elle le devienne...

 

Réflexion sur le sol :

C'est un cas qui nous arrive à tous.
Vous mesurez en champs lointain (3 à 4 fois le diamètre du HP) ou au point d'écoute, et vous avez un trou dans la courbe de réponse dans le grave.
Pourquoi ce trou ?
Parce que le micro commence à capter le signal direct qui vient du HP, puis il capte la réflexion de ce signal qui a été réfléchi par le sol.
Ce signal réfléchi peut arriver en phase, en opposition de phase, en quadratude de phase, ainsi que toutes les autres valeurs en fonction de la longueur de chacun des trajets et de la fréquence du signal : C'est en théorie une réponse en peigne.

Pourtant vous n'avez commis aucune erreur dans votre méthode.
Vous avez mis le micro ou vous le souhaitiez, vous avez lancé la mesure.
Mais les ondes sonore vous jouent un mauvais tour avec cette réflexion sur le sol, mais aussi sur les murs et le plafond.
Nous allons donc calculer, à partir de la distance et de la hauteur du micro, à quelle fréquence il y a un trou dans la courbe de réponse, pour ne pas en tenir compte lors de la lecture du résultat sur la courbe de réponse.

Il y a un moyen très simple de vérifier que le trou dans la courbe de réponse est bien à cause de la réflexion sur le sol : La mesure en champs proche, avec le micro à 0.11*D, ou D est le diamètre de la membrane.
Si en champs proche il n'y a pas de trou, et qu'il existe en champs lointain ou au point d'écoute, c'est bien la distance de mesure qui est la cause.

Réflexion sur le sol pendant la mesure

 

Aux très basses fréquences, aux fréquences inférieures à celle du trou dans la réponse, le micro capte deux signaux de plus en plus en phase à mesure que la fréquence baisse :

  • Le signal qui vient directement du haut-parleur.
  • Le signal qui part du haut-parleur, qui se réfléchi sur le sol, et qui revient au micro.

Deux signaux en phase, c'est +3 dB aux très basses fréquences...

 

Prenons mon cas comme exemple :

Le dessin ci-dessus est à l'échelle, avec une grande enceinte équipée d'un haut-parleur large bande de 21 cm, mesuré en champs proche à 70 cm.
Haut-parleur et micro sont placés à 90 cm du sol.
Nous pouvons très facilement calculer d2 = ( 9002 + (700/2)2 )1/2 = 966 mm.
Nous avons donc une onde directe de 700 mm et une onde réfléchie de 2*966 = 1931 mm.

La différence de phase en degré est 360 * ( 2*d2 - d1 ) / C * F.
Avec nos valeurs cela fait 360 * ( 2*966 - 700) / 343707 * F = 1.2897 * F.
Pour 1 unité de longueur d'onde, une hauteur de 900 mm correspond à une fréquence de 1 * 344 / 0.90 = 382.2 Hz.

Pour une différence de phase de 180°, il y a une annulation du signal, un trou dans la courbe de réponse.
Pour une différence de phase de 360°, il y a une bosse de 6 dB dans le signal mesuré, les signaux des deux trajets s'additionnent.
Pour une différence de phase de 90 ou 270°, le signal est exactement à 0 dB, les deux signaux sont en quadratude de phase.

La réponse en quadrature est obtenue pour un angle de 90°. 1.2897 * F = 90 ou encore F = 90 / 1.2897 = 70 Hz. Signal à 0 dB.
Le premier creux dans la courbe de réponse est obtenu pour un angle de 180°. F = 180 / 1.2897 = 140 Hz. Annulation du signal.
La réponse en quadrature est obtenu pour un angle de 270°. F = 270 / 1.2897 = 209 Hz. Signal à 0 dB.
Le premier pic dans la courbe de réponse est obtenu pour un angle de 360°. F = 360 / 1.2897 = 279 Hz. Pic de +6 dB dans le signal.
La réponse en quadrature est obtenu pour un angle de 450°. F = 450 / 1.2897 = 349 Hz. Signal à 0 dB.
Le deuxième creux dans la courbe de réponse est obtenu pour un angle de 540°. F = 540 / 1.2897 = 419 Hz. Annulation du signal.
La réponse en quadrature est obtenu pour un angle de 630°. F = 630 / 1.2897 = 488 Hz. Signal à 0 dB.
Etc...
En sachant qu'en montant en fréquences le phénomène théorique est moindre.


Calculez votre cas réel :

Hauteur h du micro ( en cm ) : 
Distance d1 du micro ( en cm ) : 
Absorbtion sol à 100 Hz ( de 0 à 1 ) : 

 

 

Distance d2 coté sol = 96.6 cm.
Différence de phase en degré coté sol = 1.2897 * F.
1 unité de longueur d'onde sur la hauteur = 381.9 Hz.

Vous aurez une idée juste de la courbe de réponse dans le grave en reliant les points pour lesquels la courbe de réponse théorique passe par 0 dB.
Fréquence pour une phase à 90° = 70 Hz.
Fréquence pour une phase à 270° = 209 Hz.
Fréquence pour une phase à 450° = 349 Hz.
Fréquence pour une phase à 630° = 488 Hz.

Vous avez une atténuation importante, en théorie infinie, en pratique -10 à -15 dB.
Fréquence pour une phase à 180° = 140 Hz.
Fréquence pour une phase à 540° = 419 Hz.

Vous avez une pointe importante, en théorie de +6 dB, à voir en pratique.
Fréquence pour une phase à 360° = 279 Hz.

Avec l'absorbtion du sol proposée par défaut à 0.3, vous avez bien un premier creux entre 80 et 150 Hz vers -12 dB qui correspond très bien aux valeurs mesurées.
Je ne suis pas certain que les creux aux fréquences plus élevées soit bien réalistes.

 

Somme du rayonnement direct et de la réflexion au sol, rammenée à 0 dB :
Hauteur de micro par rapport au sol : 90 cm, Distance HP / micro : 70 cm.
Absorbtion du sol à 100 Hz : 0.3. --- Absorbtion du sol à 764 Hz : 1.0.

somme du rayonnement direct et réflexion au sol

 

Les recommandations de bon sens :

Les valeurs indiquées sont les valeurs calculées dans la partie "Calculez votre cas réel".
Si vous changez les valeurs de caluls dans la rubrique précédante, les valeurs calculées seront modifiées.

Si vous faites de la correction de la courbe de réponse avec un égaliseur ou par convolution :
Vous ignorez complètement les creux à 140 Hz et à 419 Hz.
Vous ignorez complètement la bosse à 279 Hz.

Vous tracez la courbe qui passe pas les points à 70, 209, 349 et 488 Hz pour avoir une bonne idée de la courbe dans les haut-graves, bas-médium et médium.

 

Une exception soigneusement vérifiée :

J'ai vérifié à l'écoute qu'il n'était pas possible de corriger les creux dans l'image ci-dessous : La mesure a été faites à 50 cm, l'écoute se fait à 4 m, les creux et bosses mesurés à 50 cm ne correspondent pas à ceux à 400 cm.
En rouge sans correction, en bleu avec une correction acceptable et validée à l'écoute.
Ce point est aussi indiqué dans le chapitre Que faut-il corriger ?, qui pose les règles pour la correction par convolution.
Si vous partez d'une mesure au point d'écoute, la conclusion sera différente, et la correction sans doute possible, à vérifier à l'écoute.

Correction homéopatique ces creux dans la courbe de réponse, creux dû au sol et au plafond

 

Deux mesures réelles :

Mes 420-8B, en enceinte close, mesurés à 86 cm du cache noyau, HP et micro à 85 cm du sol.
Le creux de 12 dB à 100 Hz, avec une étendue entre 45 et 200 Hz est parfaitement visible.

Mesure des 420-8B à 86 cm

 

Mes 420-8B mesurés à 2 cm du cache noyau, bande passante limitée à l'affichage à 400 Hz.
Plus de creux, et même une petite bosse très douce à 145 Hz, bosse qu'il faudra certainement corriger.

Mesure des 420-8B à 2 cm

 

Image de la mesure des 420-8B à 3 cm

 

La solution, enceinte close :

Le lien de la Première présentation des webinars Klippel page 15 (distance R en pouces, 1 pouce = 2.54 cm) nous montre qu'il n'y a pas de formule qui s'applique pour trouver l'atténuation entre une mesure à très courte distance et une autre plus loin.
La formule Atténuation_du_grave = 20 * LOG( 86 / 2 ) = 32.7 dB ne marche pas du tout à partir d'une mesure à très courte distance.
D'après le graphique du lien ci dessus, la formule semble marcher au dessus de 4 pouces, environ 100 cm, en sachant que la distance changera en fonction de chaque pièce.
Nous devons faire l'alignement sur le niveau de la bosse vers 50 Hz, puis essayer à l'écoute diverses valeurs autour de ce réglage.

Importer les deux mesures, à 2 cm et à 86 cm dans EXCEL.
Si vous regardez vers 250 Hz, la mesure à 86 cm est à 90 dB et celle à 2 cm est à 107 dB, soit 17 dB de différence, loin des 32.7 dB théorique.
Pour une mesure très proche, l'atténuation n'est pas en 1 / distance2.

Mesure des 420-8B à 2 cm et 86 cm sans correction

 

Abaisser la mesure à 2 cm pour l'aligner pile sur la bosse à 43 Hz.
Ce n'est pas exactement le sommet, c'est la tangente des deux courbes, et c'est "à l'oeil".

Mesure des 420-8B à 2 cm et 86 cm au même SPL

 

Couper les deux mesures à 205 Hz et fusionner.
205 Hz, parce que c'est là que les deux courbes se raccordent au mieux.

Mesure des 420-8B à 2 cm et 86 cm au même SPL, coupée à 250 Hz

 

Essayer à l'écoute plusieurs niveau de graves.
Il faut ajuster la fréquence de passage d'une courbe à l'autre, je ne l'ai pas fait dans cet exemple.
L'optimum à l'écoute se trouve vers -0.65 dB avec -0.60 dB < -0.65 dB > -0.70 dB dans mon cas.
Pourquoi ?
J'en ai aucune idée, seule l'écoute à raison quand les critères d'écoute sont bons...
C'est avec -0.65 dB que la scène sonore est la plus grande, signe d'une grande qualité.

Notez qu'en mettant le grave à -0.65 dB, après le passage dans rePhase et la linéarisation sur le "0 dB", cela se traduit en pratique par un petit boost très raisonnable du grave jusque 200 Hz environ.
200 Hz est la fréquence à laquelle la mesure à 86 cm prend le relai.
La mise au point précise apporte un vrai plus à l'écoute.

Mesure des 420-8B à 2 cm et 86 cm au même SPL, plusieurs niveaux Mesure des 420-8B à 2 cm et 86 cm, 2 cm à -0.6 dB

 

Nous avons une réponse parfaitement exploitable pour corriger dans rePhase.
L'absence de niveau de référence de la mesure à 86 cm par rapport à celle à 2 cm nous oblige à faire plusieurs essais à l'écoute pour trouver les bonnes valeurs, celles qui marchent le mieux à l'écoute, avec toute la subjectivité qui va avec.
Nous sommes presque dans un système à deux voies, avec le réglage du niveau du grave par rapport à celui du médium-aigu !!!

Dans rePhase, il n'y a pas photo entre les anciennes mesures à 84 cm et les nouvelles à 86 et 2 cm.
Même si je ne corrigeais pas entre 50 Hz et 200 Hz avec la mesure à 84 cm, j'ai trouvé une bosse de +3.5 dB à 145 Hz avec la mesure à 86 et 2 cm, et ça c'est audible...

Je vais insister lourdement : Si vous n'avez que la seule mesure "à 84 cm", vous ne corrigez pas entre 50 et 200 Hz...
Si votre logiciel automatique corrige le creux entre 50 et 200 Hz, jettez le, ou corrigez à la main.
En écrivant ces propos je vais me mettre à dos les marchants de logiciel automatique, et les cadors des forums, mais c'est pour la bonne cause.

Mesure et correction des 420-8B à 84 cm dans rePhase Mesure et correction des 420-8B à 86 et 2 cm dans rePhase

 

Bonne mesure et bonne distance de mesure :

J'ai fait une série de mesures entre 2 et 20 cm, en ne déplaçant que le micro entre chaque mesures, sans toucher au bouton de volume entre les mesures.
Une importation dans EXCEL permet de supperposer les mesures, aussi bien pour la réponse que pour la phase acoustique.
Sur les réponses, le baffle step commence à se voir pour les mesures supérieurs à 10 cm entre 200 et 400 Hz.
La phase acoustique ne montre rien de significatif.

Mesure de la réponse entre 2 et 20 cm Mesure de la phase totale entre 2 et 20 cm

 

A coté de la réponse et la phase acoustique totale, l'impulsion et le step donnent des informations intéressantes.
Mais c'est la mesure d'un HP large bande qui monte jusque 8000 Hz sans correction, alors que la mesure proche n'est valable que jusque 330 Hz.
La mauvaise qualité des mesures impulsion et step à 2 cm n'est pas dans le domaine de validité de la mesure, on constate et on ignore !!!

 

Impulsion :

Impulsion de la mesure à 2 cm

 

Impulsion de la mesure à 8 cm

 

Impulsion de la mesure à 20 cm

 

Step :

Step de la mesure à 2 cm

 

Step de la mesure à 8 cm

 

Step de la mesure à 20 cm

 

Conclusion :

Le but de la mesure proche du haut-parleur était de supprimer le trou dans la réponse entre 45 et 200 Hz.
Si nous regardons que la réponse ou la phase acoustique totale, la mesure à 2 cm est géniale, la correction est un succès.
Il ne faut pas regarder l'impulsion ou le step, la mesure large bande qui est réalisée n'est plus valable au-dessus de 330 Hz.
Le seul doute qui reste est la distance, 2 cm ou 4 cm, puisque Joe d'Appolito dans son livre parle de 0.11D, c'est à dire 3.7 cm.

 

La solution, enceinte bass-reflex :

Il va faloir faire une 3eme mesure dans l'axe de l'évent.
Le niveau de cette mesure sera différent du niveau relevé à 2 cm du haut-parleur, parce que la surface de l'évent est différente de celle du haut-parleur.
Soit Sd la surface du haut-parleur et Sev la surface de l'évent.
Joe d'Appolito indique dans son livre : Correction = 20 * LOG( racine( Sev / Sd ) ).

Vous importez les 3 courbes dans EXCEL, vous corrigez 2 des 3 niveaux, et vous gardez les parties utiles de chacune des courbes.
Exactement comme une enceinte close, mais avec une courbe de plus.
Quand j'aurai un exemple mesuré, j'ajouterai des images pour illustrer et confirmer.

 

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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.

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