2-4-1-2 : Utilisation des haut-parleurs large bande

Mise à jour : 30 septembre 2023, Antimode 11.

 

Courbe de réponse :

Le MONACOR SP-200X demande une correction dans le médium avec, en passif, un correcteur de courbe de réponse RLC.
Avec un égaliseur paramétrique dans le DCX 2496, c'est neuf corrections dans le médium que j'ai du utiliser, dont six pour tenir compte de la largeur du baffle.
Le haut-parleur ne serait-il pas aussi bon que cela ?
Toutes les enceintes ont l'accident dû à la largeur du baffle.

Sur les forums beaucoup d'internautes parlent de haut-parleurs large bande qui ne sont pas aussi linéaires que cela dans le médium.
Quand un FOSTEX FE207E demande 300 H de rodage pour être bon, n'est-ce pas le temps qu'il faut à son propriétaire pour s'habituer au défaut dans le médium ?
Deux phénomènes sont incontestables, le rodage améliore l'écoute, et l'auditeur s'habitue aux défauts.
Si je cite FOSTEX, tous les haut-parleurs large bande sont plus ou moins concernés.

J'ai une très haute estime pour les haut-parleurs FERTIN, mais même le 21 cm à excitation à une coquetterie dans le haut médium.
Une très bonne écoute demande obligatoirement la correction de cette coquetterie...
Dans le même ordre de prix, j'ai eu des DAVIS 20DE8 qui demandaient eux aussi une correction dans le médium.

J'ai eu un VISATON B200 qui demandait lui aussi une correction de la courbe de réponse dans le médium.
Cette correction se divise en deux, la largeur de l'enceinte, et l'excès dans le médium.
J'ai eu un DAVIS 20DE8, haut-parleur haut de gamme, qui demandait lui aussi les deux corrections.
J'ai mis rapidement au point une enceinte avec le DAVIS 13MP5G, qui demandait lui aussi les deux corrections, et qui aurait demandé un boost dans les aigus.
Aujourd'hui j'ai un ALTEC 420-8B BIFLEX qui lui aussi demande les deux corrections plus un boost dans les aigus.

Finalement la question à se poser est de savoir si "un haut-parleur large bande bien linéaire dans le médium, cela existe-t-il ?"
Pour moi la réponse est clairement non, tous les haut-parleurs large bande ont besoin d'une correction dans le médium, que l'enceinte soit un baffle plan, une enceinte close, une enceinte bass-reflex, ou un pavillon arrière.
Si deux causes de la correction sont identifiées, en pratique, la correction réelle se fait souvent en une fois.

 

Ajouter un tweeter et un grave :

Beaucoup d'internautes ressentent le besoin de rajouter un tweeter à leur haut-parleur large bande.
La bosse dans le médium n'est pas perçue, l'aigu est ressenti comme un manque.
C'est une erreur de vouloir corriger un excès dans le médium avec un excès dans les aigus, le bas-médium et le grave vont être absent, échec assuré.

Si vous ajoutez un SUB pour compenser le grave atténué, vous avez un creux dans le bas médium, le grand piano de concert manquera de corps.
Il n'y a pas de solution dans cette direction, quels que soient les avis lus sur les forums, quelles que soient les réalisations faites par beaucoup d'internautes.

En remplaçant le SUB par un grave coupé à la fréquence du baffle step, et en choisissant un grave avec une sensibilité de 4 à 5 dB supérieure à celle du haut-parleur large bande, vous pouvez arriver à faire une trois voies qui marche sans corriger la bosse dans le médium du haut-parleur large bande.
Pourquoi choisir un haut-parleur large bande dans ce cas ?
Laisser descendre le haut-parleur large bande sans le filtrer est la garantie d'avoir plus de distorsion, une voie de plus peut-être, mais avec un filtre complet.

Dans la même idée il y a la solution de rajouter un 2^e haut-parleur large bande, et de le filtrer à 6 dB à la fréquence du baffle step.
Dans le grave vous avez deux haut-parleurs, une sensibilité de +6 dB théorique, une surface de membranes "qui pousse l'air" qui est doublée, et un volume d'enceinte deux fois plus grand.
Un seul, des deux haut-parleurs, continue dans le médium aigu, le baffle step augmente la sensibilité de +6 dB.
Cette solution 1 voie et demie a son intérêt, avec un correcteur de courbe de réponse RLC sur le haut-parleur qui monte dans le médium, et une simple self sur celui qui a sa bande passante limitée.
Branchement des deux haut-parleurs en phase.

 

Corriger la courbe de réponse :

Je n'irai pas par quatre chemins, le haut-parleur large bande sans correction est une impasse totale.
Avec une correction, le tweeter ne sert à rien, le grave non plus, joker pour le SUB.
La première chose à faire est de corriger la réponse. Il y a deux cas :

• En passif, il faut ajouter un correcteur de courbe de réponse RLC, avec comme valeurs pour commencer 2 mH, 10 Ohms et 1.8 uF.
  À ajuster plus finement à l'écoute, R entre 1.8 et 15 Ohms, C entre 2.2 uF et rien, L je n'ai pas eu de cas avec des valeurs différentes entre 2.2 mH et 2 mH.
  Des explications plus détaillées sur le correcteur de courbe de réponse RLC pour le DAVIS 20DE8.
   
• Par convolution, vous commencer à linéariser la réponse à la mesure avec un micro, et vous ajoutez ma courbe cible dont vous réglerez la pente exacte à l'écoute.

Avec la linéarisation à la mesure et la courbe cible, vous n'aurez pas envie d'ajouter un tweeter et probablement pas un grave.
Avec juste le correcteur RLC, la correction est moins parfaite, la courbe cible est approchée, le gain à l'écoute est sensible par rapport à pas de correcteur.
Dans les deux cas, vous ne regretterez pas d'avoir fait l'évolution.
Vous pouvez commencer avec un correcteur passif RLC, et dans un 2^e temps passer aux corrections par convolution en retirant le RLC.

La première fois que j'ai réellement trouvé et réglé la courbe cible, et pas la courbe ISO 2969X, j'étais en trois voies.
Dans les deux mois qui suivaient, le haut-parleur large bande s'est retrouvé seul, avec une cohérence de la restitution que je n'avais pas en trois voies.
Le grave d'un haut-parleur large bande qui coupe à 62 Hz (VISATON B200 dans 30 L clos) est meilleurs que celui du même haut-parleur large bande coupé à 80 Hz et complété par un 38 cm en U-FRAME qui descend jusque 30 Hz.
L'aigu d'un haut-parleur large bande qui monte à 15000 Hz est largement suffisant, si la phase est corrigée, un tweeter n'ajoute qu'une perte à l'écoute, un manque de cohérence globale.
Si en plus vous choisissez un tweeter annulaire à haut rendement, vous êtes assuré de faire un mauvais mariage.

Le besoin de grave, ce n'est pas de descendre à 30 Hz.
Le besoin de grave, c'est d'avoir le 60 à 300 Hz au bon niveau par rapport au médium aigu, comme sur les systèmes de sonorisation qui, à ma connaissance, ne manquent pas de graves.
Cette façon de voir n'est pas ce que vous lirez sur les forums.
Essayez et vous serez convaincu.

 

Corriger la phase :

À partir du moment où vous corrigez votre haut-parleur large bande par convolution, vous pouvez corriger la phase acoustique.
Sauf que cela ne sert à rien de corriger la phase acoustique d'un haut-parleur large bande, puisqu'il doit rester à phase minimale.

La très grande majorité des internautes qui vous recommandent de rajouter un tweeter à votre haut-parleur large bande ne corrigent pas la phase.
Je corrige la phase, et n'ai pas besoin de tweeter.
Il faut quelques explications pour faire passer le message.

Ajouter un tweeter à un haut-parleur large bande augmente la bande passante, par exemple de 15000 Hz à 22000 Hz, et modifie la phase parce que la coupure naturelle dans les aigus est repoussée plus haut en fréquence.
Cette modification commence 5 à 10 fois en dessous de la fréquence de coupure en passe-bas, je retiens 5 fois c'est-à-dire 22000 / 5 = 4400 Hz pour un tweeter qui monte à 22000 Hz.
Une modification de la phase au-dessus de 4400 Hz est parfaitement audible en comparaison immédiate, même si vous n'entendez plus l'extrême aigu au-dessus de 12000 Hz.
Qu'entendez-vous le plus à l'écoute, la bande passante plus grande, ou la phase qui est meilleure ?
Si vous n'avez pas fait d'essais en corrigeant la phase acoustique, vous êtes totalement incapable de répondre de façon juste.

Entre fréquence et phase acoustique, je mets en avant la phase, et je n'ai pas ajouté de tweeter, quels que soient les avis et conseils donnés sur les forums.
Un forumeur est rassuré, et conforté dans ses certitudes, quand vous suivez ses conseils.
Quand vous passez outre, et que vous avez les arguments pour justifier vos choix, vous le dérangez, vous lui mettez un doute qu'il n'est pas prêt à accepter, la discussion devient houleuse.

Avant de rajouter un tweeter à votre haut-parleur large bande, commencez par bien corriger le haut-parleur large bande par convolution (sans vous planter), corrections en amplitude à phase minimale.
Si vous n'êtes pas satisfait, ce qui me surprendrait beaucoup, il sera toujours temps de rajouter un tweeter ensuite.
Le tweeter, sans correction du haut-parleur large bande, ne vous donnera jamais une bonne écoute, le bas médium et le grave seront en retrait.

 

Petit ou grand haut-parleur large bande ?

L'acoustique est faite de compromis plus ou moins facile à obtenir :
Un petit haut-parleur large bande, petit en diamètre, montera bien dans les aigus, mais il aura une bande passante plus limitée dans les graves, et/ou une sensibilité peu élevée.
Un haut-parleur large bande de plus grand diamètre aura plus de mal dans les aigus, sera plus à l'aise dans les graves, et aura une sensibilité plus élevée.
Enfin l'écoute à son mot à dire.

Mes DAVIS 20DE8 dans leur grande enceinte à triple résonateur de 136 L internes, et mes ALTEC 420-8B BIFLEX dans leur encore plus grande enceinte close de 236 L internes, descendaient presque à la même fréquence à -3 dB dans le grave, avec un petit avantage aux 20DE8.
À l'écoute, le grave du 420-8B est d'une qualité que je n'avais pas avec le 20DE8.
L'impression de puissance est plus grande, avec une sérénité dans la restitution dont n'est pas capable un haut-parleur de 21 cm, même de la qualité du DAVIS 20DE8.
À partir du moment ou la note mi de la contrebasse 4 cordes, le 49 Hz, passe avec très peu d'atténuation, il n'y a pas besoin, pour moi, de descendre plus bas en fréquence.
DAVIS 20DE8 et ALTEC 420-8B BIFLEX sont dans ce cas.
Le 420-8B fait 4.1 fois la surface du 20DE8, 41 cm de diamètre et 876 cm² de membrane pour l'un, 21 cm de diamètre et 213 cm² pour l'autre.

Si vous choisissez un haut-parleur large bande de plus grand diamètre, capable de descendre à 40 ou 45 Hz à -3 dB, associé à une grande enceinte comme cela se faisait dans les années 60, vous mettez toutes les chances de votre côté pour avoir d'excellents résultats à l'écoute.
La variante de doubler les haut-parleurs large bande dans le grave, la solution 1 voie et demie, trouve là aussi son intérêt.
Pour descendre bas en fréquence, avec une sensibilité élevée, la grande enceinte est obligatoire, aucun compromis n'est possible, les équations de calculs des enceintes ne le permettent pas.

Les graves demandent un haut-parleur de grand diamètre, les aigus demandent un haut-parleur de petit diamètre. Insoluble ?
J'ai boosté les aigus de mes 420-8B jusque 20000 Hz, et j'ai ajouté un filtre passe-bas à 11100 Hz pour ne pas lui laisser reproduire des fréquences qu'il ne savait pas passer avec la qualité requise.
La fréquence du filtre passe-bas est réglée à l'écoute.
Cette façon de faire démontre, avec un haut-parleur de qualité, qu'il est possible d'avoir un haut-parleur large bande de grand diamètre qui monte assez dans les aigus.
Un Boost et la limitation de la bande passante sont des excellentes solutions, que j'aurai aimé avoir l'occasion d'essayer avec mes 20DE8...

Avec la même méthode j'ai ajouté une transformée de Linkwitz à mes 420-8B, pour étendre un peu la réponse dans le grave, et surtout pour avoir un Qtc idéal.
À côté de ce boost, j'ai ajouté un filtre passe-haut.
Le haut-parleur voit sa bande passante limitée à ce qu'il sait bien reproduire, aussi bien dans les graves que dans les aigus.
Ce n'est possible qu'avec les corrections par convolution, pour un excellent résultat à l'écoute.

Pour les audiophiles puristes, sachez que même avec cet ensemble de corrections, le haut-parleur large bande reste branché en direct sur l'ampli sans le moindre filtre, gage de la meilleure qualité d'écoute possible.
Un correcteur de courbe de réponse RLC, ça bouffe des informations même avec des composants haut de gamme, il faut avoir comparé avec la convolution pour s'en rendre compte...
La difficulté est de bien réaliser ces corrections, le pragmatisme est de rigueur, le plan d'expérience sur les corrections par convolution générées avec rePhase vous explique comment bien faire.

 

L'avis de Olivier M :

Je vous fais part de quelques commentaires à ce sujet issus de 2 années d'expérimentations ( non exhaustives tant s'en faut!) basées sur divers modèles ( LOWTHER DX2, FERTIN 20cm ferrite, MONACOR SP200, SUPRAVOX 13 et 16, JORDAN JX92 (10cm) JORDAN JX6 ( 5 cm).

1º Le point fort de ces haut-parleurs est le médium et l'aigu.
Le défi du haut-parleur large bande c'est de parvenir à monter le plus haut possible de manière linéaire, et en général le contrat est plutôt bien rempli, d'autant mieux que le haut-parleur est de faible diamètre
Le JX6 de Jordan atteint les 30 kHz avec une linéarité remarquable partant d'une Fs = 80 Hz.
D'accord avec vous sur un point essentiel, le manque souvent ressenti dans l'aigu n'est que le résultat d'un défaut du baffle qui met en avant le médium et masque l'aigu ( cf Olson).

2º Le point faible, ou plutôt le problème, c'est pour moi le grave grave:

• À cause des 6 dB du "baffle step", encore qu'un simple réseau bobine//résistance suffit à régler la question.
   
• Plus on veut du grave, plus on a intérêt à utiliser des Haut-parleurs de diamètre élevé, et plus le diamètre est élevé, plus le cône aura du mal à monter sans les défauts liés aux modes de fractionnement du cône, de là les inévitables coquetteries dans le médium de tous les 20cm, sans conter les problèmes liés au Wizzer lorsqu'il se met au milieu...
   
• Demander du grave à un haut-parleur large bande est une erreur qui se traduit systématiquement par de la distorsion ( harmonique et d'intermodulation ) dans toute la bande audio ( haut-parleur large bande oblige ).
  Tout simplement parce que pour faire du grave il faut faire "bouger" le cône, et qu' une excursion de ±1 mm à 100 Hz pour 1 W est vite atteinte, et sur des pointes de seulement 10 W la valeur de Xmax est dépassée avec une facilité déconcertante.
  En particulier sur baffle plan, charges closes et BR, dans une moindre mesure sur double BR et TL/TQ, et sauf peut être avec des pavillons...

3º Le baffle crée davantage de problèmes que le haut-parleur en lui-même surtout si le haut-parleur est vraiment linéaire ( Jordan, SUPRAVOX 13, etc.) :
LE BAFFLE est un égaliseur acoustique qui réalise des interventions de ±3 dB dans des zones critiques pour l'oreille, en général entre 800 et 4000 Hz pour un baffle large de 20 à 30 cm.
La hauteur semble moins critique dès l'instant où elle est supérieure ou égale à 1,5 fois la largeur.
L'égalisation de la réponse dans le médium s'obtient en positionnant de manière judicieuse le haut-parleur par rapport aux extrémités du baffle.
Un logiciel de simulation tel que celui de SoundEasy, ou le tableur téléchargeable de FRD CONSORTIUM m'ont donné de bons résultats.

4º Le meilleur compromis est pour moi de limiter l'utilisation des haut-parleurs large bande à la bande où ils font le mieux leur travail :
Du médium / bas médium à l'aigu et en les épaulant par un haut-parleur de grave coupé dans le bas médium.
Mon système actuel est un 2 voies, basés sur un grave médium de 13 cm, montés dans une charge BR de 8 litres, accordés à 45 Hz, et un haut-parleur large bande Jordan JX6 dans une charge close de 1 litre pour le reste.
Le filtre "ZEN" est élémentaire : 6 dB Butterworth à 600 Hz, une bobine sur le grave + 1 condensateur sur le LB.
Le plus critique dans la mise au point a été le choix du bafflage adéquat pour le haut-parleur large bande de manière à ne pas avoir à égaliser électroniquement sa réponse, ni d'utiliser de réseau de compensation du "baffle step".

Dés l'instant où le Jordan ne travaille plus dans le grave, on gagne énormément en pureté dans le haut du spectre, et on profite réellement de la cohérence unique que permet un haut-parleur large bande, cohérence que la présence d'un tweeter même de haut de gamme soigneusement coupé fout systématiquement en l'air, et je pèse mes gros mots.
Quant au grave médium, il se contente de se bouger le cône pour faire correctement son boulot dans le grave, sans avoir à rougir de son médium mis en sourdine.

 

À propos du choix de la fréquence de coupure que j'ai finalement retenue, et qui est effectivement très haute compte tenu de la Fs = 80 Hz de mon Jordan, cela tient à deux raisons principales :

• LE FILTRE :
  Avec une Fb approximativement de 150 Hz pour l'unité de Médium aigu, et un grave médium dont la réponse est presque plate jusqu'à 5 kHz, 600 Hz c'est le milieu d'une plage libre d'obstacle de 6 octaves qui nous donne des conditions idéales, pour ne pas dire exceptionnelles, pour filtrer à 6 dB, avec tous les avantages de ce type de filtrage.
   
• LE BAFFLE :
  Il doit être suffisamment large pour soutenir la réponse du LB dans le bas médium afin que la pente acoustique du LB filtré soit 6 dB et pas davantage.
  Mais il doit être suffisamment étroit pour que les ondulations créées par les diffractions "tombent" exactement où on le veut :
  +1 Chouia à 1 kHz, -1 Chouia entre 2 et 3 kHz, aussi neutre que possible à 4 ou 5 kHz.
  Pardon pour utiliser les unités du système pifométrique international (PIF), mais l'égalisation recherchée est principalement une question de goûts et d'oreille ( Psycho acoustique pour les hellénistes...).
  Résultat, avec un baffle de 24 cm, on peut filtrer à 600 Hz / 6 dB.
  On pourrait filtrer une octave plus bas, mais à 12 dB acoustiques minimum, piste rouge !
  On pourrait aussi faire un baffle plus large pour rester à 6 dB, mais il faudrait alors compenser l'égalisation acoustique du baffle par une égalisation électronique du LB, ou encore utiliser un tweeter, piste noire !

 

Dôme Acoustique