Discussion sur la capacité des HP à faire du bon grave.

ckl.kookus · Messagepar **ckl.kookus** » 01 Jan 2006, 18:35

Salut la compagnie !

Je lance ce sujet pour essayer de définir un certains nombres de critères permettant de choisir entre plusieurs, un Haut-parleur capable de reproduire les basses et extrêmes basses (16Hz a 80 Hz par exemple) avec le plus de punch et de précision.

L'ensemble de ces critères, qui pourront parfois être contradictoires devra permettre, selon l'importance relative qu'on leur accorde, de choisir un Haut-parleur pour monter dans un caisson de basse. Ils ne tiennent cependant pas nécessairement compte des spécificités de la charge choisie par la suite pour le montage.

Pour l'heure mes réflexions et quelques lectures sur le net m'ont permis de donner quelques grands champs d'exploration pour la définition de ces critères. Ils se divisent en plusieurs catégories :

Critères dynamiques :
+ Temps de montée
+ Retard de groupe

Critères liés à l'utilisation linéaire :
+ Deplacement Relatif de la membrane X / Xmax pour une tension donnée
+ Sensibilité, amplification recquise
+ Puissance acoustique developpée à Xmax

Critère sur la bande passante :
+ Fréquence de résonance

Encombrement probable :
+ VAS

Sans oublier ...
+ Prix

Cette liste n'est pas exhaustive, je vous invite à la compléter et à proposer des moyens de quantifier ces critères !

ckl.kookus · Messagepar **ckl.kookus** » 01 Jan 2006, 18:46

Bon, je commence par les quelques bidouilles effectuées ce Week-End.

Pour évaluer les critères dynamiques j'ai réécris les équations du HP et fait quelques simulations avec Matlab. Ceci permet entre autre d'estimer entre autre le temps de montée, c'est à dire le temps que met le Haut-parleur pour atteindre une position donnée lorsqu'il est soumis à un échelon de tension.

Les résultats pour le Beyma 15K200, qui m'a servi de Haut-parleur de test, sont sur ce graphique :

ici

Le temps de montée à 95% de la valeur finale est par exemple évaluée ici à 57.4 ms

Ce type de simulation permet, en jouant sur les paramètres du HP, d'observer le comportement du système. Par exemple, en augmentant l'inductance propre du HP, on obtient un temps de montée plus long pour le HP. Ceci est cohérent avec le phénomène d'auto induction des bobines qui tend à modérer le passage du courant (loi de modération).

Un autre phénomène interessant est observable si l'on modifie le rapport Bl/m. Il est alors possible d'obtenir un dépassement de la consigne, puis un retour vers cette dernière. Ceci correspond à la situation ou la force magnétique n'est pas suffisante pour "tenir" la membrane.

ckl.kookus · Messagepar **ckl.kookus** » 01 Jan 2006, 19:06

Maintenant c'est le tour du retard de groupe.

Pour petit rappel, le retard de groupe correspond au temps supplémentaire que met le signal pour être émis. Si ce retard de groupe est constant (ne varie pas en fonction de la fréquence), il s'agit d'un retard pur, et on n'entendra pas de vilaines choses.

Par contre, si le retard de groupe n'est pas constant, certaines fréquences seront décalées par rapport à d'autre, ce qui provoquera une déformation, potentiellemnt audible du signal.

Pour le HP de test, la courbe de retard de groupe est présentée ici :

ici

Comment quantifier l'écart de ce retard de groupe par rapport au retard de groupe constant ?

Tout d'abord exprimons le retard de groupe constant :
r = dphi / dw = K et donc dr/dw nul
avec phi la phase et w la pulsation du signal.
Dans le cas ou le retard de groupe n'est pas constant, on aura :
r = K' + f(w) avec df / dw non nul et donc dr/dw non nul

Pour caractériser un retard de groupe changeant, on peut donc à loisir utiliser l'indicateur suivant :
mr = Racine(Somme_sur_w( (dr/dw)^2 ))
Ce mr, toujours positif ou nul sera alors minimal (nul) lorsque le retard de groupe sera constant.

ckl.kookus · Messagepar **ckl.kookus** » 01 Jan 2006, 19:08

... assez pour ce soir, c'est à vous !

Pierrot · Messagepar **Pierrot** » 01 Jan 2006, 19:14

Pour ma part les meilleur basses que j'ai entendues, c'est avec des Altec 416-8C, beaucoup d'ampleur, très précis, bref c'est du 38 et du bon !!!

Faut pas espérer un instant sortir à la même chose avec des diamètre inférieur aussi bon soit ils !! Le problème de caisons de 250litres ça tient de la place !!

Pierre :wink:

Archi · Messagepar **Archi** » 01 Jan 2006, 19:22

Pierrot t'aurais des photos

ckl.kookus · Messagepar **ckl.kookus** » 01 Jan 2006, 20:56

Pierrot a écrit :Pour ma part les meilleur basses que j'ai entendues, c'est avec des Altec 416-8C, beaucoup d'ampleur, très précis, bref c'est du 38 et du bon !!!

Faut pas espérer un instant sortir à la même chose avec des diamètre inférieur aussi bon soit ils !! Le problème de caisons de 250litres ça tient de la place !!

Pierre

C'est sur qu'avec un Vas de 650 L ... ça prend de la place !

Est ce que tu as le valeur de l'inductance de la bobine ? Elle n'y est pas dans les docs que j'ai trouvé.

takoha · Messagepar **takoha** » 01 Jan 2006, 22:48

Salut ckl.kookus!

+ Temps de montée

La dynamique c est le rapport entre le son le plus fort et le plus faible?
Je pensais aussi que le tps de monté necessaire ne depend que de la frequence a restitué, il ne ferait donc que de limité la coupure haute d un hp (et donc directement dependant de l inductance du hp)

D un autre criteres que j aurais pris en compte:

_La compression dynamique d un Hp, qui apparait a haut niveau

_la THD d un Hp en fonction du niveau (ou du xmax) et d une frequence donné
Ce critere est d autant plus grand qu il faut relativiser avec la sensibilité de l oreille a ces frequences (courbe de fletcher & Munson)
Par exemple 6% de distortion paire pour une fondamentale de 20Hz a 70db sonne a l oreille comme 100% de distortion + les harmoniques impaires

A titre indicatif un beyma 18LX60 monté en clos de charge infinie donne 13% de thd a 20Hz pour 1 Watt (niveau de 84db en champs libre , courbe constructeur)

Cdt,
Avi

Phil* · Messagepar Phil* » 02 Jan 2006, 08:33

takoha a écrit :_la THD d un Hp en fonction du niveau (ou du xmax) et d une frequence donné
Ce critere est d autant plus grand qu il faut relativiser avec la sensibilité de l oreille a ces frequences (courbe de fletcher & Munson)
Par exemple 6% de distortion paire pour une fondamentale de 20Hz a 70db sonne a l oreille comme 100% de distortion + les harmoniques impaires

A 20Hz, c'est normalement le corps qui perçoit plus que les oreilles. Et puis si on ne tient pas compte de l'influence de la pièce sur ce qui est perçu à ces fréquences, ça fausse sérieusement la donne sur le niveau sonore résultant, rotation de phase, distorsion ajoutée, temps d'établissement et d'extinction,etc… Et sur ces critères, les caractéristiques d'une pièce standard sont à mon avis dix fois plus pires que celle de n'importe quel HP.

[/quote]
A titre indicatif un beyma 18LX60 monté en clos de charge infinie donne 13% de thd a 20Hz pour 1 Watt (niveau de 84db en champs libre , courbe constructeur)
[/quote]

Je n'ai pas vu les même données constructeur. Sur la fiche technique, le HP est mesuré non pas en charge close (sealed) mais sur bafle infini (qui est généralement un baffle plan de dimensions déterminée par une norme) qui plus est en chambre sourde (assimilé à du champ libre). De plus un HP avec un Qts de 0,37 sur baffle plan ne donnera pas forcement les meilleurs résultats possibles., c'est pour cela que Beyma donne un expemple de charge dans 150L accordé à 30 hz.

Le montage en baffle infini en champ libre ne reflète que des conditions d'utilisation sono en plein air ou le HP sera de toutes façon coupé sous 35/40Hz, donc la disto à 20 Hz n'a pas grand intérêt.

Avec une fenêtre de mesure plus étroite (2Pi) correspondant mieux à un millieu semi reverbérant plus proche d'une utilisation hifi et un HP chargé en BR, les courbe auraient certainement été très différentes.

C'est pour cela que ce n'est pas forcement à prendre au pied de la lettre, surtout si les conditions d'utilisation (charge et environnement) sont complètement différentes.

ckl.kookus · Messagepar **ckl.kookus** » 02 Jan 2006, 09:37

takoha a écrit :Salut ckl.kookus!

+ Temps de montée

La dynamique c est le rapport entre le son le plus fort et le plus faible?
Je pensais aussi que le tps de monté necessaire ne depend que de la frequence a restitué, il ne ferait donc que de limité la coupure haute d un hp (et donc directement dependant de l inductance du hp)

En fait quand je parlais de dynamique, je parlais du comportement du système physique et non de la dynamique du signal sonore. Le but étant de savoir si le Haut-parleur est construit de façon à répondre rapidement à une solicitation en tension. C'est un test qui se fait sur tout bon système linéaire (automatique) pour déterminer des données du type : temps de montée, erreur de position, dépassement de la consigne. Pour info, la transformée de Fourier d'un echelon (ou fonction de Heaviside, cf. http://mathworld.wolfram.com/HeavisideStepFunction.html) est pi*Dirac(f)-j/f. Cette fonction de test privilégie donc la réponse en basse fréquence.

takoha a écrit :D un autre criteres que j aurais pris en compte:
_La compression dynamique d un Hp, qui apparait a haut niveau

Il semble que les constructeurs ne s'empressent pas de donner des détails sur ce point ...
Peut être qu'en absence de connaissance, le classement par rapport au rendement serait suffisant ?

takoha a écrit :_la THD d un Hp en fonction du niveau (ou du xmax) et d une frequence donné
Ce critere est d autant plus grand qu il faut relativiser avec la sensibilité de l oreille a ces frequences (courbe de fletcher & Munson)
Par exemple 6% de distortion paire pour une fondamentale de 20Hz a 70db sonne a l oreille comme 100% de distortion + les harmoniques impaires

A titre indicatif un beyma 18LX60 monté en clos de charge infinie donne 13% de thd a 20Hz pour 1 Watt (niveau de 84db en champs libre , courbe constructeur)

Comme l'a écris Phil*, il faut relativiser avec l'utilisation faite. Mais effectivement, ça vaudra le coup de regarder ce critère la aussi !

ckl.kookus · Messagepar **ckl.kookus** » 02 Jan 2006, 09:41

Phil* a écrit :A 20Hz, c'est normalement le corps qui perçoit plus que les oreilles. Et puis si on ne tient pas compte de l'influence de la pièce sur ce qui est perçu à ces fréquences, ça fausse sérieusement la donne sur le niveau sonore résultant, rotation de phase, distorsion ajoutée, temps d'établissement et d'extinction,etc… Et sur ces critères, les caractéristiques d'une pièce standard sont à mon avis dix fois plus pires que celle de n'importe quel HP.

Ces facteurs sont bien entendu à prendre en compte dans la conception du système global. Pour le choix du HP, mieux vaut s'orienter vers la meilleure solution tant qu'a faire.

Si l'on considère que les problèmes de la pièce seront prépondérant devant la distortion du HP, on pourra toujours réserver ce critère comme un critère secondaire de choix. Il permettra de départager 2 Hp très proches selon les autres critères, mais pas de choisir franchement un HP plutôt qu'un autre.

Pierrot · Messagepar **Pierrot** » 02 Jan 2006, 11:17

Pour Archi !!

Ne résiste pas à la tentation :lol:

http://www.cinetson.org/phpBB2/viewtopic.php?t=11100

Pierre :wink:

helio · Messagepar **helio** » 02 Jan 2006, 12:41

Peut-on dire et d’une manière générale et indépendamment de la charge qu’il leur est associée que les haut-parleurs graves de grande dimension plus de 30cm équipés d’un aimant surpuissant favorisent un bon amortissement et une très grande accélération et sont capables de reproduire un grave propre et bien nuancé mais un peu écourté. A l’inverse un plus petit Hp grave 17cm et 21cm avec l’avantage d’un équipage mobile léger mais ayant un facteur d’amortissement moins bon (aimant de petite taille ?)aura une réponse aux basses fréquences plus grande mais plus « molle » et moins nuancée aussi ? et le rendement dans tout ça.. Qt correspond à quoi exactement ?
Et hop je reprends deux paracetamols :lol:

takoha · Messagepar **takoha** » 02 Jan 2006, 13:20

Bonjour,

A 20Hz, c'est normalement le corps qui perçoit plus que les oreilles

Oui a 20Hz le corp resens une partie des vibration. Mais les harmonique s entendent bcp plus haut, et avec les oreilles (40 et 60 Hz).
Mais effectivement si en dessous du seuil de perception par Fletcher, le corp prend le relai et il y a donc perception la THD (ponderé A) n est peut etre pas aussi critique pour des frequences extremement basse

Et puis si on ne tient pas compte de l'influence de la pièce sur ce qui est perçu à ces fréquences, ça fausse sérieusement la donne sur le niveau sonore résultant, rotation de phase, distorsion ajoutée, temps d'établissement et d'extinction,etc… Et sur ces critères, les caractéristiques d'une pièce standard sont à mon avis dix fois plus pires que celle de n'importe quel HP

Tout a fait, la piece est a prendre en compte pour le resultat final.
Mais ici il s agit de choisir le meilleur hp possible et donc d avoir une meilleur base.
Je pense que jouer sur la position d un sub afin d en faire diminuer la distortion est une grosse contrainte (voir parfois impossible selon la piece) Avec un meilleur hp a la base on aura un resultat proportionnelement meilleur

Je n'ai pas vu les même données constructeur. Sur la fiche technique, le HP est mesuré non pas en charge close (sealed) mais sur bafle infini (qui est généralement un baffle plan de dimensions déterminée par une norme) qui plus est en chambre sourde (assimilé à du champ libre). De plus un HP avec un Qts de 0,37 sur baffle plan ne donnera pas forcement les meilleurs résultats possibles., c'est pour cela que Beyma donne un expemple de charge dans 150L accordé à 30 hz.

Le montage en baffle infini en champ libre ne reflète que des conditions d'utilisation sono en plein air ou le HP sera de toutes façon coupé sous 35/40Hz, donc la disto à 20 Hz n'a pas grand intérêt.

Avec une fenêtre de mesure plus étroite (2Pi) correspondant mieux à un millieu semi reverbérant plus proche d'une utilisation hifi et un HP chargé en BR, les courbe auraient certainement été très différentes.

C'est pour cela que ce n'est pas forcement à prendre au pied de la lettre, surtout si les conditions d'utilisation (charge et environnement) sont complètement différentes.

Oui, les condition ne sont pas les mm (ce pourquoi j ai precisé)
Le but etant juste de se faire une idée sur le rapport Excursion de la membrane/Distortion pour une frequence donné
Une charge infini est assimilable a une charge close de volume infini, il alors aisé de le simuler:
A 1 watt, 20Hz l excursion de la membrane est de 1,18mm, et la distortion est de 13% si l on ne tient pas compte d un évent (ici on a 84db en 2Pi)
Ce n est pas le cas pratique mais c est utile pour comparer des Hp entre eux, de la qualité des suspensions, linearité du moteur..

En pratique, j utilise 2 caissons qui ont un SPL max theorique de 109 db a 20Hz, 115db pour les 2 en 2Pi
Ca peut paraitre enorme si on rajoute le room gain mais ds dans une piece de 18m² a peine, sur des son bien chargé en infra et en montant le son on arrive "relativement rapidement" a saturation.
Ce qui me fait penser que les besoins en Vd sont tres important en basse frequence, et que le critere de distortion est, amha tres important pour le choix du HP.

takoha · Messagepar **takoha** » 02 Jan 2006, 14:11

ckl.kookus a écrit :En fait quand je parlais de dynamique, je parlais du comportement du système physique et non de la dynamique du signal sonore. Le but étant de savoir si le Haut-parleur est construit de façon à répondre rapidement à une solicitation en tension. C'est un test qui se fait sur tout bon système linéaire (automatique) pour déterminer des données du type : temps de montée, erreur de position, dépassement de la consigne. Pour info, la transformée de Fourier d'un echelon (ou fonction de Heaviside, cf. http://mathworld.wolfram.com/HeavisideStepFunction.html) est pi*Dirac(f)-j/f. Cette fonction de test privilégie donc la réponse en basse fréquence.

Ok pour la dynamique, mais je ne comprend pas trop la necessité d avoir un tps de monté rapide pour une resitution fidele des basse frequence
Un tps de monté proche de 0 et donc parfait (defini sur le lien comme la limite d une fonction qui tend vers 1 lorsque t tend vers 0) n est pour moi qu une limite pour reproduire des frequences élevées (lié a l inductance apparement, qui est un filtre pass bas)

Il semble que les constructeurs ne s'empressent pas de donner des détails sur ce point ...
Peut être qu'en absence de connaissance, le classement par rapport au rendement serait suffisant ?

Oui, je pense aussi
X Watt sur un Hp qui tient XXX W et avec un certain rendement on peut se faire une idée pour une utilisation courante

Comme l'a écris Phil*, il faut relativiser avec l'utilisation faite. Mais effectivement, ça vaudra le coup de regarder ce critère la aussi !

D experience, apres le prix et l encombrement limite, choix de la BP a reproduire, j ai classer le critere niveau reproduit/thd en 1ere position pour mon choix de hp d extreme grave
@+
Avi