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Une bonne enceinte c’est quoi ? (2)

Après avoir partagé avec vous ma vision de ce qu’est une bonne enceinte haute fidélité, la question qui suit est : Comment fait-on pour concevoir une bonne enceinte ?
Là aussi la réponse sera personnelle, car il y a bien évidemment des principes, mais pas vraiment de recette toute faite. La première chose à bien intégrer est que la conception d’une enceinte peut se comparer à une recette de cuisine : le résultat dépend de la qualité des produits, de la bonne association de ceux-ci, de la maitrise des techniques mises en jeu, et ensuite il y a la patte du chef, le feeling, la créativité, qui vont faire la différence entre une bonne assiette et une assiette étoilée. Il y a donc une multitudes de manières différentes pour faire une bonne enceinte, mais je vous propose pour commencer de balayer les basiques :

Mes excuses pour les moins férus de technique d’entre vous, il y a quelques références à la technique dans ce sujet, sans toutefois vraiment approfondir.
Pour structurer un peu l’approche, on peut lister plusieurs composantes dans la conception d’une enceinte :

– Les haut-parleurs
– Le coffret
– Le filtrage
– L’amortissement interne
– Le câblage

Commençons par les haut-parleurs :
Le choix des haut-parleurs est guidé bien entendu par les qualités et spécifications de ceux-ci, mais également et c’est primordial, par l’objectif de former un ensemble harmonieux et cohérent. 
Chaque haut-parleur a un fonctionnement optimal sur une plage de fréquences définie, et des défauts se développent au delà de cette plage : directivité marquée, distorsion en hausse, accidents marqués dans la courbe de réponse, inductance en forte hausse… 
Sur une enceinte à plusieurs voies, il convient donc d’associer des haut-parleurs dont les plages optimales se recouvrent le plus largement possible.

La rapidité des haut-parleurs, qui dépend principalement de la force de leur moteur et de la masse de leur équipage mobile, est une donnée essentielle, afin de suivre au plus près le signal musical. Il est aussi important de minimiser la « rupture » de rapidité entre un HP de grave-médium et un tweeter, si l’on veut obtenir naturel et cohérence à l’écoute. Ce critère de rapidité sera crucial en particulier sur une enceinte 2 voies, ou le HP de grave médium est très sollicité et doit couvrir une très large plage de fréquences, près de 6 octaves !

La conception de la  membrane des haut-parleurs est un point très important car celle-ci doit travailler « en piston » c’est à dire sans que sa structure ne se déforme sous les fortes accélérations, tout en restant légère, ce qui est un vrai défi en termes de conception. Il existe plusieurs matériaux, citons les membranes à base de papier, parfois enrichi de fibres pour augmenter la rigidité, les fibres de verre ou de carbone, les membranes polypropylène, les membranes métalliques (aluminium, béryllium..), les membranes céramique. Chacune de ces solutions peut donner de très bons résultats, toujours sur une certaine plage de fréquence. Le comportement de la membrane sera très fortement influencé par le reste de la conception du haut-parleur, en particulier la suspension périphérique, le cache noyau, le diamètre de la bobine mobile… La sélection se fait donc sur la globalité de ces éléments, et toujours en lien avec la zone de fréquence que l’on vise pour ce haut-parleur.

La linéarité de la réponse en fréquence sur la plage la plus large possible est également très importante, pour assurer au final après filtrage une courbe de réponse la plus propre possible (plus de détails en partie 1).

En ce qui concerne le grave, la sélection est sévère sur les paramètres (coefficient d’amortissement, fréquence de résonance, volume équivalent…) afin qu’une fois monté dans son coffret, on puisse obtenir un grave rapide, lisible et détaillé, avec la meilleure réponse transitoire possible.

Au delà de ces basiques, rentrent également en compte la qualité générale de fabrication, le soin apporté au moteur, à la qualité du dégagement arrière, de la ventilation de la bobine mobile…

Enfin, un élément important qui concerne également sur le filtrage, le passage d’un HP de grave à un médium ou d’un médium à un tweeter entraine un changement important de surface émissive (Typiquement 135 cm2 pour un 17 cm et 6 ou 7 cm2 pour un tweeter). Cela change radicalement la manière de transmettre l’énergie, aussi cette différence de surface émissive gagne dans l’idéal à être la plus progressive  possible, et la fréquence de raccordement doit être choisie avec soin pour optimiser la cohérence de restitution, et l’homogénéité de l’énergie ressentie sur l’ensemble des plages de fréquence. Par exemple sur la NEL, le rapport entre les surfaces émissives du grave-médium et du tweeter est de 12,3, alors qu’il est bien supérieur à 20 sur la majorité des 2 voies.

Vient ensuite le coffret
Contrairement à ce que l’on entend parfois, ce n’est pas qu’une simple boite, et la rigueur de sa conception a une importance capitale sur la qualité de l’enceinte. A la base ce coffret est nécessaire pour isoler l’onde arrière de l’onde avant du haut-parleur. Sans ce coffret, l’onde avant serait neutralisée par l’onde arrière pour toutes les fréquences graves et bas-médium. C’est ce qu’on appelle un court-circuit acoustique. Il existe une solution alternative qui consiste à monter les haut-parleurs sur un baffle plan, simple panneau très large (proche de 1 m), qui repousse ce court-circuit plus bas en fréquence, mais cette solution ne s’adapte malheureusement pas à la majorité de nos salons… Donc on revient à nos boites, avec là aussi plusieurs solutions : l’enceinte close, totalement fermée, l’enceinte à ligne accordée et pour finir l’enceinte bass-réflex, la plus répandue.

La conception bass réflex représente la majorité des enceintes du marché car elle permet d’obtenir à la fois une bonne extension en basses fréquences et une bonne tenue en puissance avec des haut-parleurs de taille raisonnable. Pour cette raison dans cet article, on parlera de bass-réflex. Plusieurs choses sont importantes dans la conception :

La toute première est le travail sur l’accord, c’est à dire, une fois le haut-parleur choisi, de trouver le meilleur alignement entre les paramètres du haut-parleur, le volume du coffret, et la fréquence de l’accord bass-réflex, défini par le diamètre et la longueur de l’évent. Le choix du diamètre de l’évent a lui aussi son importance car il devra permettre de rayonner toute l’énergie autour de la fréquence d’accord avec un minimum de compression, même à fort volume. Ce travail est absolument décisif pour la performance de l’enceinte dans la zone du grave et sous-grave, le haut-parleur et l’évent doivent se compléter de manière optimale afin de donner un grave à la fois plein, rapide, détouré, avec un bon suivi mélodique. L’objectif ici est d’éviter le son monocorde, pneumatique, trop souvent associé aux enceintes bass-réflex.

Ensuite, la forme de la face avant est décisive pour le comportement de l’enceinte. En effet, les fréquences les plus aiguës sont émises sur 180 degrés vers l’avant (bénéficiant de la réflexion sur la face avant), alors que les fréquences les plus graves (longueur d’ondes grandes par rapport à la largeur de la face avant) rayonnent à 360 degrés, avec entre autres conséquences une perte d’efficacité. La fréquence de transition entre ces 2 modes de rayonnement dépendant directement des dimensions de la face avant, celle-ci devra être prise en compte dans le filtrage pour aboutir à une réponse en fréquence régulière. Cette transition de rayonnement de 180 à 360 degrés  gagne également à être adoucie en travaillant sur la forme de la face avant (pans coupés, chanfreins, arrondis).

La face avant fixe le positionnement dans l’espace des haut-parleurs. Or dans une enceinte à plusieurs haut-parleurs, il est essentiel que le son émis par chacun des haut-parleurs arrive en même temps à l’auditeur si l’on veut faire une écoute vraiment qualitative. Or, installés sur un même plan vertical, un haut-parleur de 17 cm émettra le son d’un point situé entre 20 et 25 mm plus en arrière qu’un tweeter, de par sa construction, avec sa membrane conique. On a donc un décalage temporel entre les 2…Décalage certes faible mais qui représente des déphasages importants dans les hautes fréquences. En filtrage analogique, ce retard ne peut pas être corrigé de manière constante, la seule solution est donc d’aligner les centres émissifs des haut-parleurs par un baffle en escalier ou un baffle incliné.