Les basses fréquences et les paramètres T&S – Thiele and Small –

Pour reproduire les fréquences graves, il faut que le haut-parleur soit capable de déplacer de l’air, plus la quantité de grave à reproduire est importante, plus le haut-parleur doit être gros et si cela ne suffit pas, il faudra en multiplier la quantité pour atteindre le niveau de grave requis.

Ainsi dans une pièce de 15m2, lorsque 2 HP de 13 cm suffisent à couvrir le niveau grave (soit un diamètre de membrane totale d’environ 26cm) sur un concert comme au Stade de France, le grave serait couvert par un diamètre de haut parleur équivalent de membrane de 50 m !!!
Une salle de cinéma type Imax sera à environ 9 m … mais comptons quasiment le double car ils s’agit d’une nouvelle génération de HP à longues courses (grand débattement, grand Xmax)

Au dela de la surface de membrane, sa course est aussi déterminante, son déplacement est délimité par ce que l’on appel le Xmax, qui est la limite maximale du déplacement du cône avant une distortion maximale (ne pas confondre avec le Xmech qui est la limite mécanique en butée qui entraine la dégradation ou la destruction du HP, souvent entre 2 et 3 fois le Xmax)

Ainsi, si un haut parleur fait 20cm de diamètre et que son Xmax n’est que de 5mm, sa capacité maximale à déplacer de l’air sera 2 fois moins d’air qu’un Hp dont le Xmax est de 10mm (en y appliquant la puissance proportionnellement supplémentaire ).
Autre exemple, un HP de 20cm avec une limite de 20mm de Xmax déplacerait en limite, autant d’air qu’un autre d’une surface double (30cm) et d’une limite de seulement 10mm de Xmax.

Démonstration de HP à longue course (grande limite de X) :

Néanmoins, il faut raison gardée, car en se rapprochant des limites du Xmax d’un HP, la bobine se trouve moins exposée dans son champ, ce qui entraine de la distortion.
C’est donc un compromis que le constructeur doit trouver entre surface de membrane, longue course et tenue thermique en puissance du moteur (compression thermique).

Descendre dans le grave :

La résonance d’un haut parleur est le critère qui défini sa capacité à reproduire du grave, on peut lire sur les caractéristiques d’un haut parleur son comportement.
La Fs est la fréquence de resonance du Haut Parleur, le Qts est le facteur clé de l’amortissement du HP, il s’agit d’un calcul effectué à partir de son facteur d’amortissement électrique le Qes et mécanique, le Qms.

De façon simple, en divisant la Fs par le Qts, on trouve en Hertz un facteur de capacité à reproduite les basses fréquences.
Par exemple, Fs 30, Qts 0,30… soit 100Hz.
Sous les 100Hz, c’est un HP dédié aux basses fréquences, avec un rendement assez faible.

L’explication des T&S est très bien faite par TLHP

Ce qu’il faut retenir, c’est qu’en terme de comportement, un HP ne peut pas reproduire des basses et des hautes fréquences.

Pour faire du grave, le HP doit être peut amorti, donc un Qts élevé.
Ce faible amortissement est obtenu par une force magnétique assez faible (Bl) et une masse mobile élevée (Mms), en résulte un Haut Parleur assez peu controlé par son moteur pour cause d’un rapport poids / puissance électrique assez faible, en résulte un HP qui résonne mais qui n’offre qu’un rendement faible.

Placé dans une caisse adaptée à sa fréquence de résonance, il offrira un grave d’autant plus profond que son Qts sera fort et sa Fs basse, mais il aura besoin de beaucoup de puissance pour s’animer car son rendement, souvent inférieur à 85dB/w/m n’offrira que peu de pression acoustique.

La puissance de la bobine est la limitation de ces HP dédiés aux basses fréquences, avec leurs limites de déplacement du cône (le Xmax)
Les meilleurs HP de grave cumulent donc un moteur solide, jusque 5 000 watts réels de tenue (bobine électrique de haute technologie, entre 7 et 15 cm de diamètre, longue, plongée dans un aimant de diamètre assez réduit mais long pour permettre la longue course de la bobine)

Le HP contraire affiche un amortissement fort, une forte puissance magnétique, une membrane légère, un aimant court et de gros diametre très puissant, il s’agit là de HP à fort rendement, facilement plus de 100dB/w/m.
Ces HP ne résonnent pas, ils ne peuvent donc pas faire de grave et se trouvent dans des charges acoustiques faibles (petite caisse d’enceinte), par contre, 100 Watts dans la bobine d’un HP de 100dB, c’est puissant, ça fait déjà 120dB à 1 metre…
Pour produire nos 120dB à 1 metre avec notre HP de 80dB à 35Hz, il nous en faudrait… 10 000… on ne descends donc jamais aussi bas, et on tente d’avoir 85dB à 50Hz pour déjà une grosse enceinte, avec 100 Watts on obtient 105dB et le gain de la pièce, souvent vers les 15dB dans le grave, fournit le reste, nous obtenons ainsi nos 120dB utile en pic pour passer les pointes des morceaux les plus dynamiques, mais au prix d’une concession sur le bas grave.

L’association du bas et du haut rendement est idéale, mais avec des différences de puissance électriques importantes en entrée de bobine. Ces extrêmes sur les enceintes grand publique n’existent pas car il est rare d’avoir un HP réellement dédié aux très basses fréquences, associé à un HP de médium à fort rendement, des rendements de 90 / 95 dB/w/m étant généralement suffisant en environnement domestique pour écouter à un niveau maxi de 95dB moyen à 2 metres des enceintes.

Un programme d’écoute plus éloigné exige des enceintes et avec une cible SPL plus élevée, offrant une meilleure immersion, mais cela passera par la multiplication des HP de grave car on le voit, c’est lui qui pose problème à cause d’un rendement proportionnellement plus bas au fur et à mesure que les fréquences à reproduire sont basses.

http://www.hifi-stereo.fr/a/Track09.wav

Laisser un commentaire

Ce site utilise Akismet pour réduire les indésirables. En savoir plus sur comment les données de vos commentaires sont utilisées.

Post Navigation