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Caissons de graves ou subwoofers Haut
Définition
Le caisson de graves est une enceinte dédiée à la restitution des extrêmes basses (en dessous de 80 Hz), zone du spectre sonore généralement le plus difficile à restituer pour une enceinte.
Généralités sur les caissons Haut
Pourquoi un caisson?
1. La restitution des basses fréquences nécessite l’utilisation de HP de diamètre important et un volume d’enceinte conséquent (sans parler du poids pour limiter les vibrations parasites). Le fait d’utiliser une enceinte spécialisée évite d’avoir à sur-dimensionner les enceintes principales de l’installation.
2. Les basses fréquences ne sont (presque) pas sujettes à la directivité. Le LFE peut ainsi aisément disparaître derrière un meuble (en théorie, pas en pratique) tandis qu’on peut se contenter de petits satellites de dimensions réduites pour le reste de l’installation : on y gagne donc en esthétique.
3. Un caisson permet de tirer toute la quintessence de la bande son ou de la musique. Les effets sont beaucoup plus percutants et plus vivants. Dans les explosions, on ressent la déflagration, et le sol vibre quand un T-REX arrive...
4. De plus en plus de films sont codés avec un procédé multicanaux (codage 5.1) où un canal est spécifiquement dédié au LFE (le " .1 "). Il devient donc indispensable d’avoir cet élément pour profiter pleinement du spectacle sonore.
5. Un caisson permet de rediriger le grave des enceintes vers le caisson, ce qui apporte comme avantage d'éviter les distortions d'intermodulation (aigus et médiums perturbé par le grave), ce qui améliore la qualité des médiums et aigus et d'augmenter la puissance admissible d'un facteur 2 à 4.
Coupure haute et coupure basse?
Un caisson de grave reproduit une certaine partie du spectre sonore. Un caisson aura par exemple une bande passante de 20 Hz à 120 Hz (le caisson idéal). Dans ce cas, la coupure basse est 20 Hz, et la coupure haute est 120 Hz.
Puissance versus efficacité...
1. Pour un même volume sonore au niveau de l’oreille il faut plus de courant pour restituer un gros " boum " qu’un sifflement aigu. En d’autres termes, si vous avez la même puissance pour le LFE que pour les autres voix, tôt ou tard, en montant le volume, les basses vont sembler disparaître derrière les médiums/aigus.
2. La voix " .1 " des encodages cinéma réclame souvent une grosse dynamique : le silence complet, puis un gros " Boum " très bref. Si votre ampli est anémique le " boum " risque de n’être qu’un pétard mouille.
Conseils d'achats...
Caisson actif et passif?
Un caisson actif intègre son propre amplificateur, ses filtres, les connections haut et bas niveaux pour le brancher, ainsi que les réglages (filtre passe bas, phase, volume...) Un caisson passif est comme une enceinte, c’est-à-dire un HP dans une caisse. Il convient donc de l’amplifier, et souvent de le filtrer. Les caissons passif ont leurs propres filtres passe bas, mais hélas souvent calés à 120Hz, donc trop haut pour que le caisson ne soit pas directif. C’est pour cela que tous les caissons passifs doivent être filtrés, à 80Hz ou moins.
Les avantages du caisson actif...
Les avantages du caisson passif...
Quel ampli utiliser pour un caisson passif?
Il faut utiliser un ampli puissant, ferme, et très dynamique. Le bon choix, c’est l’ampli de puissance (souvent agréé THX), qui est assez puissant, et qui peut être intéressant coté prix. Par exemple, chez Nad, Rotel, Proton, Parasound ,il y a des amplis de ce type qui conviennent très bien. Il est aussi possible d’utiliser un ampli stéréo classique, et pourquoi pas celui que vous aviez avant votre ampli Home Cinéma. C’est tout de même souvent moins bon qu’un ampli de puissance type THX, et il faut être sûr qu’il soit assez puissant ! Pour la puissance, essayez de rester cohérent. Il ne faut pas oublier que les graves utilisent le plus de puissance.
Comment filtrer un caisson passif?
Dois-je mettre 1 ou 2 caissons ?
Un seul suffira dans la majorité des cas. Cependant, il y a plusieurs avantages à acheter plusieurs caissons:
Attention néanmoins, 2 subwoofers qui ne descendent qu'à 30 Hz ne vaudront pas un gros sub qui descends à 20Hz. Et ce n'est pas en multipliant les mauvais sub qu'ils deviendront bon par enchantement. Avec plusieurs caisson, le placement doit être soigné, pour que les deux caissons doit bien en phase. Sinon, un caisson pourrait annuler en partie les graves de l'autre, et vice-versa.
Installation et réglage des enceintes et du caisson Haut
Les enceintes droite et gauche (principales)...
En stéréo, en fonction des enceintes dont on dispose, l'écartement des principales peut se faire par essais successifs sans trop se rapprocher des murs latéraux (>50 cm), en générale orienté vers l'auditeur, mais parfois cela vaut la peine d'exagérer la rotation pour permettre à plusieurs auditeurs cote à cote d'avoir un volume gauche et droite identique.
Avec une enceinte centrale, dans un système home cinéma, on ne doit pas craindre de les éloigner plus qu'en stereo ( ce qui élargit l'image latérale) puisqu'on ne craint plus l'effet de trou central. L'apport de la centrale est particulièrement sensible en musique 5.1, où l'effet de trou au centre disparait, même lorsqu'on est relativement content en stéréo (bonne image fantôme).
L'enceinte centrale...
La centrale doit au maximum conserver le même type de placement. Donc si les principales sont à 1 m du mur la centrale doit l'être aussi.
Les arrières / effets...
Il faut commencer les tests à 90° de l'auditeur, puis reculer jusqu'au moment où l'image latérale devient moins précise et avancer pour la retrouver. L'intéret de reculer de plus de 90° est de donner une image arrière, le but étant d'avoir l'impression d'un enveloppement total, de baigner dans le son. Prévoir une différence de 15cm ou plus entre les 2 arrières par rapport à l'auditeur provoque une différence auditive pour pallier en DPL à l'effet mono de l'arrière. Si on a un effet mono de l'arrière on entend les sons arrières carrément dans sa tête comme s'ils provenaient d'une source unique arrière très rapprochée. Le pire étant d'avoir l'impression d'avoir les enceintes arrières à 15 cm de la tête. Le but est d'étendre l'image sonore dans toutes les directions, d'avoir l'impression de dépasser les murs de la pièce, de ne pas etre engoncé dans un espace restreint.
Parfois, pour les enceintes arrières, pour parvenir à cet effet, il faut diriger les enceintes vers le mur ou le plafond, et on entend alors que les réflexions. Une autre solution, lorsqu'on ne peut mettre les surround en hauteur, et qu'elles sont collée contre le canapé, il y a la solution de les mettre vers le haut, les haut parleurs en l'air, et aussi surprenant que cela puisse paraitre, cette solution a déjà été testé avec succés: Les enceintes semblent être en hauteur, et plus loins quelles ne le sont réellement.
Cabler les enceintes en étant sûr de la phase électrique?
OK, il existe une méthode qui tue pour vérifier la phase, un truc de vieux routier de la hifi : Il m'arrive en effet souvent de cabler des installations, et les cables n'ont pas tous le repérage. De plus, le cablage interne peut éventuellement être inversé. Ce test s'effectue lorsque les enceintes sont déjà cablé et l'installation en ordre de marche. Il faut aussi se munir d'une pile 9V ou 4.5V. Au niveau de l'ampli, débranchez le cablage d'une enceinte et mettez la pile sur les deux fils dénudé du câble (voir photo ci-dessous) durant 3-4s. Durant ce laps de temps, observer le haut parleur de grave de l'enceinte concerné, et noter si celui-ci va vers l'avant ou vers l'arrière. S'il va à l'arrière, inversez les bornes de la pile et refaite l'essai. Il doit normalement aller vers l'avant cette fois ci.
On connaît maintenant le vrai "+" et le vrai "-" de l'enceintes, c'est tout simplement le même que celui de la pile. Il suffit maintenant de mettre le "+" ainsi trouvé sur le "+" de l'ampli (rouge en général) , et le "-" de l'enceinte sur le "-" de l'ampli . Il ne reste plus qu'à faire de même sur les autres enceintes et elles seront vraiment en phase.
Branchement du caisson de grave...
1. En général, l'ampli dispose d'une sortie spéciale sub, en cinch (RCA). Pour les signaux Dolby Pro-logic (et stéréo ou mono), il s'agit de la somme des canaux droite et gauche de la stéréo (pas du droite et gauche prologic), et suivant les amplis, cette somme est filtrée ou non (généralement non). Pour les signaux Dolby Digital et DTS, les processeurs et ampli envoient sur cette sortie la voie sub spéciale (LFE), c'est-à-dire le .1 du 5.1. Ils permettent aussi de rediriger les graves des autres enceintes sur cette sortie, lorsque les enceintes sont déclarées en "small" dans la configuration de l'ampli. C'est le cablage à utiliser en priorité.
2. La deuxième solution est de brancher les sorties amplifiés de l'ampli (celles destinées aux enceintes) sur les entrées type enceintes du caisson. Ce type de cablage est moins sensibles aux perturbations sur de grandes longueurs. L'impédance de cette entrée est très grande, et donc ne perturbera pas ni le signal qui va aux enceintes, ni l'ampli.
Dans ce cas de figure, il faut faire attention à déclarer les enceintes principales en "large", les autres enceintes en small, et "no subwoofer", pour que les fréquences destinés au caisson aillent vers les principales. Elles iront ensuite vers le caisson. Par contre, les sorties haut niveau du caisson sont filtrés "passe haut" à 120Hz. Le potentiomètre de réglage de fréquence ne fait pas varier cette fréquence. Les enceintes sont toujours filtrés à 120 Hz. Donc si vous voulez éviter ce filtrage, cablez les enceintes à partir de l'ampli et pas du sub. Le potentiomètre ne sert qu'à régler le filtre passe bas qui sélectionne les fréquences envoyés au sub.
Que choisir?
La position idéale du caisson grave...
Il faut d'abord corriger une erreur hélas fortement répandu. Il est connu que les graves ne sont pas localisable. Et si ce phénomène est vrai, certains en ont conclu, à tord, qu'ils pouvaient placer le caisson n'importe où: sous le canapé, dans le placard...
Pourtant, le grave ne se répartit pas vraiment dans la pièce. Il y a des endroit où le niveau est fort, et d'autre où il est faible. A 1 m de distance, les différences de niveau peuvent être de 10dB!! Le placement influence aussi la tonalité, la fermeté des graves... Et tout ceci, à cause des ondes stationnaires, varie en fonction des dimentions de la pièce, des revètement, du mobilier...Dans ces conditions, hors de question de donner des règles précises mais plutôt des conseils.
Régler la phase électrique sur le caisson...
Attention, point très important! Les HP font des va et vient d’avant en arrière, créant des pressions-dépressions. Les graves des enceintes et du caisson doivent s’additionner et non se soustraire. Donc les HP des enceintes et du caisson doivent aller vers l’avant ensemble, et à l’arrière ensemble. C’est cela la phase. Il y a 2 positions sur le réglage de phase, l’un soustrait les graves, l’autre les additionne. Il faut éviter les caissons ne disposant pas de ce réglage.
Plus les dimensions sont réduites, et plus les zones silencieuses de ta pièce sont nombreuses, une zone silencieuse étant un endroit où le signal grave est atténué ou disparait complètement à cause de l'incohérence des phases entre le caisson et les principales. Bref le jeu consiste alors à éviter le plus ces zones en déplacant le caisson et en réglant la phase. Ainsi, comme expliqué précedemment, le mieux étant d'être 2 personnes. L'un se mets à la position d'écoute la plus souvent utilisée, pendant que l'autre tripote le commutateur de phase du caisson (0° à 180°) et déplace le caisson un peu partout pour détecter le maximum de basses. Une fois ce réglage trouvé, il faut alors déplacer le point d'écoute pour voir si les graves restent constants sur toute les positions d'écoutes possibles.
A l'aide d'un GBF ou d'un CD de test, mettez une fréquence proche de la fréquence de coupure haute du caisson (fréquence réglable sur les sub actif). Mettez vous à la position d'écoute et demandez à un copain de commuter sur le caisson. En commutant plusieurs fois, vous devriez trouver, à l'oreille, la bonne position. L'idéal est d'avoir un sonomètre et de choisir le niveau le plus fort mais tout le monde n'en possède pas un.
Fréquence de coupure...
Bref beaucoup de galère, le plus simple étant encore de couper les principales au-dessus de la limite supérieure du caisson (ex caisson entre 20 et 50Hz, et enceintes a partir de 70Hz). Mais cela pose un gros problème: la localisation du caisson est alors très nette, et si celui-ci n'est pas placé devant avec les principales, cela devient vite insupportable.
Souvent, nous n'avons pas les moyens financiers ou la place suffisante pour avoir des enceintes restituant la totalité du spectre, nous réorientons alors la partie inférieure de celles ci vers le caisson de grave en paramètrant l'amplificateur en "small ", "large " suivant chaque enceinte.
Attention, le réglage de la phase est fragile: si vous bougez une enceinte ou le sub de 10cm, enlevez un meuble ou alors rajoutez une plante verte, ce réglage pourrait être à refaire.
Le volume du caisson...
Une fois les réglages de phases effectué, il est temp de régler avec soin le raccordement en niveau des enceintes avec le caisson pour obtenir un son neutre pour la musique et les paroles. Pour augmenter alors l'impact des effets spéciaux, il faut que votre ampli comporte la fonction de gestion des LFE (indépendante du gain total de chaque voie), fonction que l'on trouve sur les amplis 5.1.
A partir de ce moment, augmenter le volume du caisson de grave ne reviendra plus à la même chose que d'augmenter le volume des LFE, car vous augmenterez le niveau de graves provenant des 5 autres enceintes filtrées.
Charges des enceintes et des subwoofers Haut
Les haut-parleurs ne pouvant fonctionner correctement à l’air libre on a besoin de les intégrer dans une boite, cette boite appelée enceinte constitue une charge acoustique pour le haut-parleur. Il existe plusieurs types de charges. Les plus connus et employés sont...
L’enceinte close
Elles étaient les plus répandues il y a quelques années. Le principe est d’empécher l’onde arrière du Haut Parleur d’interférer avec l’onde avant. La pente de coupure de l’enceinte est de 12 dB/ Octave en dessous de la fréquence charnière. On trouve ce type de ‘charge’ de haut parleur pour les HP médiums dans les enceintes 3 voies.
Les avantages...
Les inconvénients...
Bass reflex
Le coffret n’est plus comme précédemment parfaitement clos. Il a une ouverture sur l’extérieur appelée "Event" qui est constitué d’une sorte de tuyau plus ou moins long. L’air contenu dans ce tuyau agit comme un résonateur à une certaine fréquence ( < 80 Hz ) et produit du son à cette fréquence là. A cette fréquence le HP rayonne très peu et l’évent beaucoup de part et d’autre de cette fréquence l’émission de l’évent s’atténue et celle du HP augmente. Sauf qu'en dessous de la fréquence de résonance de l’évent l’émission du HP et de l’évent s’annulent purement et simplement.
Le système actif passif (radiateur passif)
Le système actif Passif est très proche du Bass Reflex sauf que l’évent est remplacé par un HP spécial sans bobine et qui n’est pas alimenté. Le haut-parleur passif joue exactement le même rôle que l’évent et le fonctionnement est identique au BassReflex. L’optimisation est un peu plus pointu cependant. Le système Actif-Passif a eu son heure de gloire avec les Ditton Celestion 66 ( grandes colonnes à 3 voies 4 HP ). La fréquence de résonance de l'évent est un paramètre fondamental du bass reflex qui conditionne son fonctionnement.
Les avantages...
Les inconvénients...
La charge symétrique
C’est un type de charge uniquement utilisé pour la partie grave. Subwoofer ou boomer dans une enceinte multi voies. Le HP est chargé d’un coté par une enceinte close et de l’autre coté par un Bass Reflex. On ne voit de l’extérieur que le (les) évents du bass-reflex. Cette enceinte à une courbe de réponse en fréquence en cloche avec de pentes de 12 à 24 dB / Octave de chaque coté. Cette enceinte à une courbe de réponse en fréquence en cloche avec de pentes de 12 à 24 dB / Octave de chaque coté.
Les avantages...
Les inconvénients...
Le double Bass Reflex
Le haut parleur est chargé à l'avant par un BassReflex et à l'arrière par un BassReflex. On a donc 2 accord d'évent à réaliser, par ex. 40 Hz et 90 Hz. Certains constructeurs ( Bose ) utilisent ce principe avec de petits HP dans une caisse pas trop grande. La caisse est en 2 parties et le HP fixé sur la séparation. Les 2 parties communiquent avec l’extérieur par des évents.
Les avantages...
Les inconvénients...
Le Pavillon
Le cone du haut-parleur est prolongé par une surface qui va en augmentant suivant une loi d'expansion déterminée, exponentielle, linéaire, logarithmique, ou autre. La partie qui communique avec l'air est l'embouchure, embouchure qui est de surface bien plus grande que celle du HP: le transfert d'énergie est plus grand. On obtient ainsi les plus grande efficacité possible. On peut charger indifféremment l'avant ou l'arrière du HP.
Les avantages...
Les inconvénients...
La ligne acoustique
Le haut parleur est chargé par un tuyau sur sa face arrière ou avant. Généralement le tuyau est ouvert à son extrémité. L'air contenu dans ce tuyau est mis en mouvement par le HP et entre en résonance avec le HP à certaines fréquences. On calcule la longueur du tuyau pour que celle ci soit égale au quart de la longueur d'onde de la fréquence ou a lieu la première résonance, par exemple 40 Hz. L'embouchure de la ligne rayonne de l'énergie qui vient s'ajouter à celle du HP sur une large plage de fréquence au dessus de la première résonance. On cherche ensuite à atténuer les résonances supérieures ( au dessus de 100 Hz) avec de l'absorbant acoustique qui remplit complètement le tuyau , car ces résonances là sont néfastes et colorent le son. En utilisation subwoofer ces résonances deviennent moins génantes si le HP est filtré assez bas ( < 100 Hz ).
Les avantages...
Les inconvénients...