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Filtrage

 

Le filtre est le coeur de l’enceinte, et même s’il est invisible de l’extérieur, sa qualité de réalisation est probablement le facteur le plus important dans la qualité du résultat final. Le premier rôle du filtre est de « diriger » la bonne plage de fréquences sur le bon haut parleur. Mais il a également comme fonction d’égaliser les niveaux des différents HP, de les faire fonctionner en phase, d’obtenir une courbe de réponse la plus plate possible, et de présenter une impédance la plus régulière possible à l’amplificateur. Il impacte également la directivité de l’enceinte dans les zones de recouvrement. Une étape très importante de la conception consistera à choisir les fréquences de filtrage, ainsi que le type et la pente du filtre. Je travaille sans logiciel de simulation évolué. Je définis une plage que je considère optimale pour la transition, et je vais chercher, par essais et mesures successives à obtenir la pente désirée avec le minimum de composants (j’évite les circuits bouchons par exemple). Je peux être amené à décaler légèrement la fréquence de transition choisie au départ, si cela me permet de mieux exploiter la courbe de réponse naturelle des Hp, et de les guider plus facilement vers la pente désirée.

On entend souvent qu’un filtre avec peu de composants est meilleur, et pour ma part, je pense que c’est totalement faux. Corriger l’impédance d’un haut parleur ou d’une enceinte peut avoir un effet très important sur la qualité de restitution, de même que corriger une bosse de 1 ou 2 dB dans la zone medium. De même le filtrage à pentes raides, et donc avec plus de composants, est parfois nécessaire (voir plus bas) si on veut maximiser les performances. 
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Fréquence de filtrage :

 Les fréquences de filtrages sont choisies en fonction des paramètres suivants :

     – Plage de linéarité de la courbe de réponse des HP
     –  Directivité des HP
     –  Fréquence mini que le HP peut reproduire en fonction de Sd
     – Capacité d’accélération des HP
     – Taux de distorsion
     – Largeur du baffle

 Concernant la largeur du baffle, l’objectif est si possible de rapprocher la fréquence de filtrage de la valeur correspondant au saut de baffle (passage de rayonnement 2 Pi à 4 Pi lorsque la demie longueur d’onde dépasse la largeur du baffle). Cela est quasi impossible en 2 voies, sauf à travailler avec des Hp de diamètre 10 cm, mais on peut s’en approcher fortement en 3 voies. Pourquoi ce choix ? Avec cette méthode, on rapproche autant que possible la réponse du système filtré (combinaison de la réponse du filtre et de la réponse du haut-parleur non filtré) de la fonction de transfert du filtre, et on s’approche donc de l’idéal théorique du filtre.

 

Pente et type de filtres :

Tous les choix sont envisageables, du 6 dB par octave, à 24, voire 48 dB par octave ou plus. Après avoir tenté l’opération plusieurs fois avec des haut-parleurs faciles à filtrer, je n’ai pas retenu le filtre 1er ordre (6 dB/octave), car, même si certaines écoutes à bas niveau peuvent faire illusion, je trouve que ce recouvrement des HP sur plusieurs octaves dégrade les performances, en particulier dans le médium-aigu. La tenue en puissance du tweeter est très limitée avec ce choix, et la distorsion devient vite audible. De même les perturbations de la courbe de réponse des haut parleurs de médium dans les 2 dernières octaves deviennent vraiment audibles. Il y a plusieurs types de filtres, qui sont caractérisés par leur réponse en amplitude et en phase. Chacun a sa propre pente d’atténuation, et présente une courbe de forme différente dans la zone de coupure. Après plusieurs essais et écoutes, j’utilise des filtres du 2ème ordre si la configuration le permet, ou bien du 4ème ordre. Lors des mesures avec ces configurations, j’ai obtenu le meilleur compromis entre régularité de la courbe de réponse à la fois dans le plan horizontal et vertical, et qualité d’écoute, y compris hors axe. Le travail d’affinage se fait sur la linéarité dans et hors de l’axe, et sur la phase.

 

Pour terminer ce sujet sur le filtrage, je dirai que la mise au point du filtre est absolument déterminante pour l’obtention de la performance finale. Ce processus est long et fastidieux : on commence par les calculs, ensuite les mesures succèdent aux mesures, ensuite l’écoute confirme ou pas… Je valide toujours par plusieurs séances d’écoute sur des styles différents et à fort niveau (voix, trios jazz, grandes formations, rock, électro). En effet ces différentes écoutes combinées vont rapidement faire apparaitre la moindre faiblesse, indétectable sur certains morceaux, mais évidente sur un autre. J’espace les écoutes sur plusieurs jours, car par expérience notre perception varie en fonction de notre propre état du moment, et il est difficile d’être certain d’être totalement objectif sur une seule écoute. Et donc, souvent on retombe sur une petite imperfection, et on retravaille. Parfois même on repart de zéro ! Parfois toutes les mesures sont bonnes, et l’écoute n’est pas pleinement satisfaisante, c’est ici que la part la plus subjective intervient…La différence entre le très bon et le moyen tient parfois à une modification mineure…Et enfin, la magie opère, quand on reste assis à vouloir réécouter tous nos morceaux préférés, on sait que l’on touche au but !

 

Quelques mots sur la mesure  :
La mise au point d’une enceinte à l’oreille est un mythe. Même si elle n’est pas suffisante, la mesure est absolument incontournable pour faire un travail sérieux, parce-qu’il y a beaucoup trop de paramètres à ajuster finement, qui interagissent de manière complexe les uns sur les autres. Ce n’est pas une, mais un ensemble de mesures complémentaires qui pourra donner une bonne idée de la qualité de la réalisation d’une enceinte :

      – La réponse en fréquence dans l’axe
      – L’impédance électrique, en amplitude et en phase
      – La phase acoustique
      – La réponse hors axe dans le plan horizontal et vertical
      – La réponse impulsionelle
      – Le taux de distorsion sur l’ensemble du spectre

 

Cette liste est indicative, d’autres mesures interviennent dans la phase de conception : des mesures d’impédance des HP avec et sans filtre, des mesures prises à l’intérieur des coffrets, mesures vibratoires de panneaux… Il arrive aussi que l’on zoome sur telle ou telle zone de fréquence pour comprendre et analyser un phénomène observé.