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Quiconque s'intéresse à l'audio depuis un certain temps a probablement développé une préférence pour un certain style de haut-parleur et une certaine configuration de pilote. Cette préférence peut être basée sur l'expérience personnelle, l'opinion d'un critique de confiance, des connaissances techniques ou peut-être même des efforts de construction de haut-parleurs de bricolage. Il existe en fait de nombreuses façons de construire un bon haut-parleur, et il y a certainement de la place pour les goûts personnels. Pourtant, je suis souvent surpris de voir à quel point la plupart des gens (même ceux qui sont profondément impliqués dans l'audio) comprennent vraiment les implications de performances des différentes configurations de pilotes.
Une grande partie de cela est expliqué dans Le livre de recettes de conception de haut-parleurs . Lorsque j'ai lu pour la première fois The LDC il y a 20 ans, cela m'a probablement permis de mieux comprendre le fonctionnement des haut-parleurs d'un ordre de grandeur. Ce que je vais vous présenter ici est beaucoup moins technique. J'encourage tous les audiophiles et critiques à creuser plus profondément en prenant un exemplaire du LDC, qui en est maintenant à sa septième édition et qui a été écrit par Vance Dickason, rédacteur en chef du magazine Voice Coil et l'un des concepteurs de haut-parleurs les plus expérimentés au monde.
Afin de comprendre pourquoi certaines configurations de pilotes fonctionnent mieux que d'autres dans certaines situations, il est important de comprendre quelques principes généraux:
1) Toutes choses étant égales par ailleurs, plus le diamètre d'un haut-parleur est grand, plus les fréquences qu'il peut jouer sont basses et plus il aura de difficulté à reproduire les hautes fréquences. Encore une fois, c'est un principe général, vrai seulement lorsque toutes les autres choses sont égales.
2) La dispersion d'un haut-parleur (la régularité avec laquelle il disperse le son dans toutes les directions) est principalement fonction de son diamètre - ou, dans le cas des haut-parleurs de forme ovale ou rectangulaire, de leurs dimensions horizontales et verticales. Une bonne règle de base est que la dispersion d'un conducteur commence à se rétrécir (ou «faisceau») à la fréquence dont la longueur d'onde correspond à la dimension du conducteur. Pour calculer cela, divisez 13512 (la vitesse du son en pouces au niveau de la mer) par la zone de rayonnement effective du conducteur. Par exemple, un woofer de 6,5 pouces avec un diamètre de zone de rayonnement efficace de cinq pouces (mesuré du sommet du surround au pic opposé) commence à rayonner à environ 2702 Hz, soit 13512 divisé par cinq.
La dispersion est importante car elle donne à un haut-parleur un son grand, ouvert et naturel. Si la dispersion d'un haut-parleur est médiocre, il semblera plus que le son provient du boîtier du haut-parleur plutôt que d'un vrai chanteur ou d'un instrument. Une mauvaise dispersion dans les médiums peut également créer une coloration de `` mains en coupe '' dans les voix, comme si les chanteurs avaient les mains en coupe autour de la bouche.
Vous avez peut-être déjà compris quel est le plus gros dilemme dans la conception des haut-parleurs: plus le pilote est petit, plus sa dispersion est large (voir le tableau des mesures ci-dessous, cliquez sur la photo pour l'afficher dans une fenêtre plus grande) cependant, plus le pilote est petit, moins il peut gérer les basses fréquences. Un peu plus de réflexion pourrait conduire à la réalisation que «plus simple est mieux» s'applique rarement aux locuteurs. Plus le haut-parleur est simple, plus il est probable qu'il présente une combinaison de réponse en fréquence inégale, de mauvaise dispersion, d'un manque de réponse dans les graves et / ou les aigus et / ou une distorsion élevée.
Examinons les avantages et les inconvénients de certaines des configurations de haut-parleurs les plus populaires. Une remarque: il existe d'innombrables facteurs qui influencent les performances des haut-parleurs, y compris la conception et les matériaux des haut-parleurs, la conception et les matériaux du boîtier, la charge des basses du boîtier, les pentes de croisement, etc. Pour une compréhension plus approfondie du fonctionnement interne des haut-parleurs, consultez le livre de recettes de conception de haut-parleurs ou un autre ouvrage de référence approfondi.
Unidirectionnel (pilote unique, gamme complète)
Certains audiophiles et critiques se tournent vers les conceptions à un seul haut-parleur parce qu'ils pensent que l'élimination du circuit de croisement pour diviser le signal audio en graves et aigus produit une plus grande pureté sonore. Le problème est que cela a un coût, qui est souvent extrême. Les haut-parleurs large bande plus grands ont une réponse inégale dans les hautes fréquences et une dispersion extrêmement faible dans les aigus. Des haut-parleurs à gamme étendue plus petits, comme le 3,5 pouces utilisé dans le haut-parleur Role Audio Sampan FTL récemment examiné ici , peuvent avoir une réponse des aigus assez douce et même une dispersion allant jusqu'à quelque part entre 5 et 7,5 kHz, de sorte qu'ils peuvent sonner bien - mais comme les fréquences de résonance de ces pilotes ont tendance à être de 100 Hz ou plus, ils offriront peu ou pas de réponse dans les graves . Par rapport à un tweeter d'un pouce décent, leur réponse dans les aigus ne sera pas aussi fluide et leur dispersion ne sera pas aussi large.
Cela dit, dans les produits à bas prix, les pilotes à gamme complète sont parfois le meilleur choix. Je me souviens avec émotion des systèmes Cambridge SoundWorks au son impressionnant et peu coûteux conçus par le légendaire Henry Kloss, qui comportaient des haut-parleurs large bande de 2,5 ou 3 pouces dans des boîtiers en forme de cube, complétés par un module de basse passe-bande bon marché mais efficace. J'ai souvent conseillé aux fabricants de barres de son à bas prix d'utiliser des haut-parleurs à gamme complète au lieu de woofers et de tweeters séparés à ces prix, il est presque impossible de trouver un tweeter au son décent et d'inclure un circuit de croisement approprié.
Des haut-parleurs avec de petits haut-parleurs large bande, comme le Sampan FTL ou le Sommeliers Kvart & Bolge Sound (illustrés ici) ont leurs charmes, offrant souvent une réponse plate et une dispersion magnifiquement uniforme du bas médium aux aigus inférieurs, ce qui se traduit par une reproduction de la voix douce et naturelle. Cependant, ils ne semblent pas aussi aérés ou spacieux qu'un haut-parleur avec un tweeter typique d'un pouce, et ils ne jouent pas très fort ou ne produisent pas beaucoup de basses. Mais ils peuvent être augmentés avec un subwoofer.
Je ne vois pas comment les haut-parleurs utilisant des pilotes simples plus grands peuvent être considérés comme des produits haute fidélité. Certains audiophiles les aiment, mais d'après ce que je peux dire, leur attirance est plus philosophique que musicale. La réponse en fréquence et les anomalies de dispersion que ces enceintes introduisent sont faciles à entendre et à mesurer, donc, à mon avis, il n'y a aucun moyen crédible de qualifier leur son de naturel ou de neutre. Certains de ces haut-parleurs ajoutent un super-tweeter pour une réponse des aigus plus étendue, mais leur réponse en fréquence globale sera toujours rugueuse et leur dispersion étroite dans les aigus inférieurs et les médiums supérieurs.
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Il existe également des haut-parleurs électrostatiques et magnétoplanaires à gamme complète, tels que ceux fabriqués par MartinLogan et Magnepan, respectivement. Ce sont une question complètement différente car ils rayonnent du son vers l'arrière et vers l'avant, ce qui aide à contrer les problèmes de dispersion causés par les grandes surfaces rayonnantes des panneaux. Beaucoup de ces enceintes utilisent des panneaux incurvés pour élargir leur dispersion. Ils ne peuvent pas fournir des basses profondes à des volumes élevés ou le type d'imagerie focalisée qu'un bon haut-parleur dynamique (c'est-à-dire des cônes et des domaines) peut produire, mais de nombreux audiophiles et critiques considèrent que ces haut-parleurs sont parmi les meilleurs disponibles sur le marché. le prix.
Deux voies (woofer / tweeter)
Les haut-parleurs combinant un seul woofer et un seul tweeter sont les plus courants, et certains audiophiles et critiques les considèrent comme les meilleurs, citant souvent la maxime `` le plus simple est meilleur ''. Encore une fois, cette notion ne s'applique pas. Oui, les haut-parleurs bidirectionnels sont généralement plus simples que les modèles à trois voies, mais cette simplicité nécessite un compromis qui a tendance à se produire à des fréquences comprises entre deux et quatre kHz, là où l'oreille est la plus sensible.
Le problème avec les enceintes bidirectionnelles se produit au point de croisement, la fréquence à laquelle le son est transmis du woofer au tweeter. Comme nous l'avons vu ci-dessus, plus le woofer est grand, plus sa dispersion commence à se rétrécir aux fréquences plus élevées. Ainsi, lorsque vous passez des médiums aux aigus, la dispersion se rétrécit à l'approche du point de croisement, puis s'ouvre à nouveau lorsque le son passe au tweeter, qui mesure généralement un ou 0,75 pouce de diamètre et disperse ainsi largement le son dans l'octave supérieure des aigus (entre 10 et 20 kHz).
Une solution consiste à utiliser un woofer plus petit, auquel cas vous sacrifiez la réponse des basses. Ou vous pouvez déplacer le point de croisement plus bas, de sorte que le woofer ne soit pas actif aux hautes fréquences. Mais alors vous commencez à exercer une pression excessive sur le tweeter, qui n'a probablement pas assez de zone de rayonnement ou d'excursion (mouvement d'avant en arrière) pour reproduire ces fréquences plus basses.
De toute évidence, de nombreux concepteurs d'enceintes ont réussi ce compromis car il existe d'innombrables enceintes bidirectionnelles qui sonnent bien. À quelques exceptions près, je préfère les haut-parleurs bidirectionnels avec des tweeters d'un pouce et des woofers ne dépassant pas 5,25 pouces, avec des points de croisement vers le bas d'environ 2,2 kHz. Bien entendu, n'importe quel haut-parleur bidirectionnel peut être complété par un caisson de basses.
Il y a cependant deux exceptions ici. Tout d'abord, certains haut-parleurs haute fréquence ont une réponse suffisante dans les médiums pour pouvoir être croisés en toute sécurité vers un woofer à une fréquence plus basse, généralement entre 800 Hz et 1,5 kHz. Il s'agit notamment des tweeters à corne utilisant des pilotes de compression (et non des tweeters à dôme avec un guide d'ondes en forme de corne), des tweeters à ruban et des panneaux électrostatiques et magnétoplanaires. C'est pourquoi la conception bidirectionnelle fonctionne bien dans, par exemple, les haut-parleurs à pavillon de JBL et Klipsch, ainsi que les haut-parleurs électrostatiques bidirectionnels de MartinLogan.
L'autre exception est que les gros woofers avec une masse en mouvement faible et une sensibilité élevée peuvent produire des médiums au son naturel et peuvent être traversés à des fréquences relativement élevées. Souvent, le woofer aura un contour plissé (la partie qui relie le cône au panier) au lieu du contour demi-rouleau plus courant. Avec l'un de ceux-ci, vous pouvez obtenir un son large bande dans les deux sens. Les exemples incluent le Moniteurs professionnels JBL M2 (illustré ici) et le Haut-parleurs DeVore Fidelity Orangutan .
Trois voies (woofer / médium / tweeter)
La plupart des concepteurs d'enceintes que je connais considèrent une conception à trois voies comme le meilleur choix complet. Une conception à trois voies vous offre l'avantage des petits haut-parleurs à gamme étendue décrits ci-dessus: réponse en fréquence parfaitement plate et dispersion uniforme sur la majeure partie de la gamme vocale. En effet, les points de croisement se situent généralement autour de 300 à 600 Hz entre le woofer et le médium et de 2,8 à 4 kHz entre le médium et le tweeter. Vous obtenez la large dispersion d'un tweeter d'un ou de 0,75 pouce sans vous soucier de la distorsion ou de l'échec du tweeter. Le concepteur est également libre d'utiliser un plus gros woofer (ou deux ou trois) pour obtenir une réponse des graves plus profonde. Un haut-parleur à trois voies bien conçu peut offrir une gestion de puissance élevée, un son extrêmement naturel sans anomalies majeures de l'équilibre tonal et des performances mesurées proches de la perfection.
Cela ne veut pas dire que les haut-parleurs à trois voies sont parfaits à tous égards, cependant. Les haut-parleurs qui utilisent un haut-parleur de médium de la même taille ou légèrement plus petit que le woofer sont courants, ils joueront plus fort que les haut-parleurs avec des haut-parleurs de médium plus petits, mais ils ne fournissent généralement pas cette dispersion des médiums toujours large. De plus, j'ai entendu des haut-parleurs à trois voies dans lesquels le haut-parleur de médium a été croisé sur un grand woofer à une fréquence trop élevée, ce qui rend les voix anormalement gonflées car elles proviennent d'un gros woofer.
Il est également difficile de fabriquer un haut-parleur à trois voies à faible coût. Le concepteur doit ajouter le pilote de milieu de gamme, un boîtier interne séparé pour le pilote de milieu de gamme, un boîtier plus grand dans l'ensemble et généralement deux ou trois inductances supplémentaires, deux ou trois condensateurs supplémentaires et une résistance supplémentaire. Multipliez le coût de ces pièces supplémentaires par cinq ou six fois pour obtenir l'augmentation du prix de détail, puis ajoutez un peu plus pour une expédition plus coûteuse, et vous commencez à comprendre pourquoi il y a peu d'enceintes à trois voies à un prix inférieur à 400 $ la paire.
Une variante courante du haut-parleur à trois voies est le haut-parleur à deux voies et demie. Cela utilise généralement un tweeter et deux ou trois woofers correspondants. Le woofer le plus proche du tweeter est croisé vers le tweeter comme d'habitude. Les woofers en dessous sont filtrés passe-bas, généralement à 300 à 800 Hz, de sorte qu'ils augmentent la sortie des graves du woofer supérieur mais restent généralement en dehors des médiums. Si vous exécutiez tous les woofers en parallèle, en les croisant partout vers le tweeter, ils interféreraient les uns avec les autres dans les médiums, produisant des faisceaux sonores verticalement étroits (appelés «lobes») à certaines fréquences. Bien que les conceptions à deux voies et demie vous donneront plus de basses que les modèles à deux voies comparables, elles présentent toujours les mêmes défis que les enceintes à deux voies lorsqu'il s'agit de sélectionner le bon point de croisement entre le woofer et le tweeter.
Quatre et plus
Une fois que vous entrez dans des modèles plus chers, les haut-parleurs à quatre et cinq voies deviennent courants. Pour la plupart, ce sont essentiellement des modèles à trois voies avec un grand woofer ajouté pour des basses plus profondes. Ils ont tous les avantages des modèles à trois voies avec encore plus de basses, mais à un coût plus élevé. Une conception à quatre voies est particulièrement avantageuse pour les enceintes avec croisements de premier ordre à cause des contraintes qu'ils exercent sur leurs pilotes.
Je viens de gratter la surface de ce sujet ici, et je vous encourage à en savoir plus à ce sujet en lisant le LDC ou un autre bon livre de référence sur les orateurs.
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Ressources additionnelles
• Crossovers de premier ordre: panacée ou problème? sur HomeTheaterReview.com.
• Les avantages et les inconvénients de plusieurs subwoofers sur HomeTheaterReview.com.
• Comment choisir un subwoofer pour son surround ou stéréo sur HomeTheaterReview.com.