Cours 7: Les haut-parleurs



...Mais avant tout, quelques notes sur le magnétisme et l'électromagnétisme.

- Si vous posez une boussole sur un fil conducteur où passe du courant électrique continu, l'aiguille se déplacera de façon perpendiculaire par rapport au fil. Si maintenant vous inversez la polarité du courant,  l'aiguille fera soudainement un tour complet sur elle-même. Si vous mettez du courant alternatif à par exemple 4 Hz, elle tournera 4 fois sur elle-même.
- Maintenant si vous posez une boussole sur deux fil conducteurs où passent ddans chacun le même courant électrique continu que dans l'exemple ci-dessus, l'aiguille se déplacera 2 fois plus rapidement. Leurs effects s'additionnent.
- Si vous faites passer du courant sur un fil mobile placé près d'un aimant, le fil se déplacera même si le cuivre n'est pas magnétique.

Ainsi fonctionne un haut-parleur: le courant alternatif passant dans une bobine placée dans un aimant fait bouger une feuille de papier.



Généralités sur les enceintes

Les enceintes transforment le courant électrique sortant de l'ampli en vibrations sonores.
  1. Un moteur transforme l'énergie électrique en énergie mécanique.
  2. Ce moteur transmet cette énergie mécanique à la membrane.
  3. La membrane transmet l'énergie mécanique à l'air ambiant. C'est le son.
 L'air qui se trouve derrière la membrane est en opposition de phase et doit donc par contre être étouffé ou déphasé. C'est pour cela que les enceintes sont fermées. Un haut-parleur devra donc perdre  la moitié de sa puissance à l'arrière de sa membrane pour avoir un bon son.

On distingue 4 valeurs pour caractériser les enceintes: la puissance, l'impédance, la réponse en fréquences et le rendement.
- La puissance se dit en watts, il s'agit là de la puissance maximale et nous verrons plus loin qu'elle ne veut pas dire grand-chose... C'est pour cela que tous les constructeurs l'indiquent...
- L'impédance se dit en ohms, c'est la résistance des haut-parleurs au passage du courant. Les valeurs les plus courantes sont 4 et 8 ohms
- La réponse en fréquence est un graphique  qui devrait être idéalement plat.
- Le rendement  se mesure en DB pour 1Watt à 1 mètre. C'est une valeur très importante, du coup très peu de constructeurs l'indiquent...

Choissez vos enceintes en fonction de votre ampli. Ne mettez jamais d'enceintes de 4 ohms derrière un ampli ne supportant que 8 ohms. Par contre vous pourrez mettre 2 paires d'enceintes de 8 ohms derrière un ampli supportant 4 ohms.

Le choix des enceintes est très important dans une chaîne. C'est à mon sens la partie la plus cruciale d'un ensemble sonore. Dans les priorités, soignez d'abord le choix des enceintes. Vient l'ampli, et finalement les sources. Gardez en tête que, comme une chaîne, elle ne sera pas plus fidèle que son élément le plus faible. Eh oui! Evitez en outre des systèmes comme Bose qui peuvent bluffer à la première écoute, mais que vous aurez de la peine à supporter sur la durée.

Qu'est-ce que le mieux, 2 ou 3 voies?

Ni l’un, ni l’autre!
Il existe des 2 voies extraordinaires comme des 3 voies très moyennes. En plus, ce qui est " mieux " est totalement subjectif...
Il y a beaucoup plus de composants dans une enceinte 3 voies. Un HP de plus, un filtre plus complexe, et de la menuiserie en plus. Donc, à composants de qualité égale, et à qualité audio égales, la 3 voies sera plus chère.
En gros, les trois voies ont en général une meilleure puissance électrique admissible, et souvent aussi, plus de grave, et une meilleure spécialisation des HP.
Les 2 voies ont (aussi en général) un meilleur rapport qualité/prix, une mise en phase des HP bien meilleure, des filtres plus simples (donc meilleurs), une meilleure directivité... Elles sont plus faciles à diriger car ne comprenant que deux filtres. Ce qui veut dire un souci de moins.
En fait, ce qui compte, c’est l’écoute. Il ne faut pas se fixer sur ce critère sans importance, mais aller dans un bon magasin, avec les CD que l’on connaît par cœur, et choisir la meilleure.

Quels sont les critères purement techniques pour acheter des enceintes?

Difficile de répondre, car cela dépend de beaucoup de paramètres:

Est-il possible de faire réparer des haut-parleurs endommagés?

Oui c’est possible, il y a des boutiques spécialisées qui le font. (Ruegsegger en Suisse) Il peut y avoir plusieurs solutions: soit on change le haut-parleur, soit on le répare. On change le haut-parleur s’ils sont toujours fabriqués, c’est le cas pour une enceinte récente. Il faut surtout éviter de changer le haut-parleur pour un modèle différent.
Quand le haut-parleur n’est plus fabriqué, il faut songer à la réparation. Celle-ci sera le changement de la suspension, ou un remembranage total suivant le cas. Il faut, dans ce cas, se renseigner auprès du fabriquant du HP, qui fera lui-même la réparation, ou qui donnera l’adresse d’un réparateur agréé (qui disposera de l’outillage, contrairement aux autres).
Comme la sonorité change plus ou moins, il va sans dire qu'il faut changer (ou remembraner) aussi le même HP sur les autres enceintes.
Il faut donc voir si cela vaut vraiment le coup par rapport à l’achat d’enceintes neuves, car une réparation peut se révéler coûteuse...

<>Comment choisir et acheter ses enceintes?

<>Vous prenez vos CD préférés, et vous allez dans un bon magasin pour comparer les modèles. Si le vendeur ne veut pas, c’est que c’est pas un bon magasin, ou alors c’est samedi (à éviter). Dans le premier cas, allez ailleurs, et recherchez de toute manière les moment où il y a peu de monde, car ainsi le vendeur est à vous, il n’y a pas de bruit de foule, et vous pouvez prendre le temps d’écouter. Evitez aussi le jour où vous êtes enrhumé, car on entend plus tout à fait  pareil.

Demandez à écouter les marques et modèles que vous voulez. Ne soyez pas restrictif aux seules marques que vous connaissez. Soyez curieux et écoutez un peu tout, dans plusieurs magasins, mais en restant fixé sur le budget ! Essayez aussi de ne comparer UNIQUEMENT les enceintes, et pas les ampli (marques différentes, local différent, ...). Si vous faites des écoutes dans plusieurs magasins, qui ont forcement des acoustiques différentes, gardez un point de repère. Par exemple, dans le magasin n°1, il y a les enceintes A, B et C, et dans le magasin n°2, les enceintes A, D et E. Votre point de repère sera l'enceinte A.
Prenez les CD que vous aimez et écoutez les. Ne comparez pas avec de la musique classique si vous écoutez du Metallica, vous voyez? Comparez avec des films sur des scènes que vous connaissez. Et comparez sur la même chose. La même scène, vu?
Testez un peu tout, les passages dynamiques, un peu à fond la caisse pour tester les enceintes, les passages avec du grave, les passages musicaux, les ambiances. Ne vous fixez pas sur l’absence de graves d’une marque si vous comptez ajouter un caisson. N’oubliez pas aussi que les enceintes, dans un auditorium, ont moins de grave qu’à la maison, car les autres enceintes absorbent le grave. A vous de voir les compromis à faire. Dans le même genre, évitez les enceintes à évent arrière si vous avez une petite pièce et que vous risquez de coller les enceintes contre le mur...Essayez de penser a tout.
Enfin, faites gaffe au niveau d’écoute, c’est méga important. Comparez les enceintes à volume sonore égal. En changeant d’enceintes, le son baissera ou augmentera (rendement plus ou moins bon), et il faut jouer avec l’ampli pour garder un volume égal. Ne laissez surtout pas le vendeur monter inconsidérément le volume sur des modèles, car cela les favorise.

Pourquoi le tweeter est-il placé en avant ou en arrière du woofer?

Le fréquence de passage d'un HP à l'autre est autour de 6000 Hz . Ceci veut dire que qu'à ce moment, les HP de basses et aigües fonctionnent et devraient être en phase. Mais le point focal des basses (l'endroit géographique) est à l'intérieur de l'haut-parleur. Donc si les deux HP sont sur le même plan, les son sera en opposition de phase. D'ou conflict. La longueur d'onde de cette fréquence étant de 6 cm, on positionne donc le tweeter devant ou derrière. Je parle là des bonnes enceintes. Méfiez-vous des enceintes dont le tweeter est sur le même plan que le woofer.

La mise en phase des enceintes

Pour avoir un bon son, mettez toujours en phase les enceintes. les fils rouges sur les bornes  rouges et les noirs sur les noirs. Ou même inversément, pourvu que les 2 soient câblées pareil. Si elles sont déphasées, il vous arrivera tout plein de phénomènes sonores bizarres. (voir le cours sur les phases et les oppositions de phases) Faites simplement quelques essais d'enceintes déphasées chez vous et vous verrez.
Comment mettre en phase des enceintes si aucun des fils n'est marqué?  Prenez une pile de 1.5 volts et raccordez- là à l'enceinte. Regardez si  la membrane sort ou rentre, puis marquez la polarité du fil. Refaites la même procédure avec l'autre. Le même phénomène se reproduit  pour les 2 enceintes quand elles sont en phase.

Quelques  types d'enceintes

(Cet exposé est volontairement raccourci car il fera l'objet d'un cours séparé)

- Les enceintes fermées (baffle infini).

L'onde arrière est étouffée dans un caisson fermé, tapissé de laine de verre ou n'importe quel autre matériau absorbant. Ces enceintes sont étanches. Elles sont les plus simples et  peuvent atteindre un bon son. Certaines sont devenues mythiques sans que l'on sache trop pourquoi (AR3)

- Les bass-reflex. (évent ou labyrinthe)

Ici, l'onde arrière est récupérée. On la fait suivre un passage de sortie soigneusement calibré de manière à ce que certaines basses fréquences  soient naturellement amplifiées par résonnance. Les fréquences supérieures sont étouffées par le trajet de l'onde. L'avantage de ce type d'enceinte est une amélioration de la réponse en basses. Les inconvénients sont: grandeur le l'objet (les lois de la physique le demandent) et absence de frein pneumatique pour la membrane aux fréquences inférieures. (par exemple la pose d'un bras de pick-up sur le sillon, ou un choc contre le tourne-disque) Ce frein pneumatique agit exactement comme lorsque vous soufflez dans un tuyau d'arrosage: l'air peine à sortir dès lors qu'il produit un son.

- Les caissons de graves

Ils sont maintenant devenus classiques, avec la généralisation du home cinéma. Ces appareils sont néanmoins peu indiqués pour une écoute plus audiophile. Notez qu'ils peuvent être placés sans trop de soin, car l'oreille localise difficilement les basses fréquences. (exemple du scorpion) Les subwoofers libèrent les autres éléments: ils peuvent être plus petits.

- Les électrostatiques

Variété de transducteurs composés d'une fine membrane se déplaçant par effet electrostatique

- Les haut-parleurs à pavillons

Composés d'un moteur assez petit, suivi d'un énorme pavillon. Ceci permet des gains de 10 dB supérieurs aux système à membranes. Très directifs, très bien pour les concerts.

- Les enceintes actives

Elles sont maintenant devenues très fréquentes. Elles ont leur propre ampli mono intégré à l'intérieur. Les modèles les plus simples n'ont qu'un ampli  suivi de filtre séparateur médium / aigües. Les meilleures sont bi-amplifiées, avec un ampli pour les médiums et un autre pour les aigües. (Genelec) Bien pensées, elles peuvent rivaliser avec les systèmes passifs. Ses avantages sont les suivants:
- niveaux de distorsions plus bas (le signal est séparé au niveau ligne)
- meilleur contrôle de réponse en fréquence (plus facile d'user des filtres électroniques que des filtres à composants passifs)
- Les amplis sont adaptés aux haut-parleurs, ce qui n'est pas le cas des autres systèmes où n'importe quoi peut cohabiter ensemble
- Meilleure clarté sonore  en raison de l'absence de composants passifs.
- Une meilleure performance des amplis, ceux-ci étant conçus pour travailler uniquement dans leur gamme de fréquence
- Et enfin une plus grande flexibilité dans la conception du système: le constructeur peut faire ce qu'il veut avec n'importe quelle enceinte, en adaptant les gains et les filtres. Par exemple une enceinte amplifiée n'est pas soumise à la "loi des 6 cm" pour le recul du tweeter: il suffit de faire un décalage électronique du son



Divers

- Construire ses enceintes?
- Modifier ses enceintes?

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