Comment les concepteurs expérimentés conçoivent leurs enceintes

Une enceinte qui sonne bien naît d'une méthode, pas du hasard. Les concepteurs expérimentés diffèrent par leurs goûts et leurs solutions favorites, mais leur démarche est étonnamment semblable. Passons-la en revue étape par étape, ainsi que ce qui a fait la réputation de quelques auteurs dont vous trouverez les réalisations dans la bibliothèque de projets de Loudsmith.

1. Le cahier des charges avant les haut-parleurs

Le débutant commence par son haut-parleur préféré. Le concepteur expérimenté commence par des questions : quelle taille peut avoir l'enceinte, où sera-t-elle placée, à quel niveau et jusqu'où doit-elle descendre dans le grave. Entre taille du caisson, extension dans le grave et sensibilité s'applique un compromis connu sous le nom de loi de Hoffman : des trois qualités, vous ne pouvez en avoir que deux au maximum. Le cahier des charges compte donc davantage que la marque du haut-parleur.

Dans Loudsmith : l'assistant en six questions et le cahier des charges de la première étape, dont l'application déduit les objectifs comme le choix des haut-parleurs.

2. Choisir les haut-parleurs sur les données, pas sur le prix

Le woofer se choisit selon ses paramètres de Thiele-Small : fréquence de résonance Fs, facteur de qualité total Qts, volume équivalent Vas et excursion Xmax. Ils déterminent le caisson qui lui convient et la quantité de grave qu'il peut fournir. Pour le tweeter, ce qui compte, c'est jusqu'où on peut le couper bas ; pour le woofer, à partir d'où il devient directif et où sa membrane fractionne. Les bonnes paires disposent d'une zone de recouvrement où les deux haut-parleurs restent propres et présentent une directivité similaire.

Dans Loudsmith : un catalogue de 1 604 haut-parleurs aux paramètres complets, un classement des woofers fondé sur la simulation du caisson et des tweeters triés selon leur adéquation avec le woofer choisi.

3. Simulation du caisson

Avant de découper le premier panneau vient la simulation : clos ou bass-reflex, quel volume et quel accord d'évent. Outre la réponse en fréquence, on surveille l'excursion de la membrane, la vitesse de l'air dans l'évent et le temps de propagation de groupe. Une enceinte qui descend bas sur le graphique mais atteint Xmax ou siffle par l'évent à un niveau normal est une mauvaise conception.

Dans Loudsmith : sept types de charges simultanément, avec comparaison et recommandation.

4. Mesurer, mesurer, mesurer

C'est ici que l'amateur et le concepteur expérimenté divergent le plus. Les données du fabricant sont mesurées sur baffle infini. Un haut-parleur réel dans un caisson réel présente des ondulations dues à la diffraction des arêtes, des résonances de caisson et des écarts d'un exemplaire à l'autre. C'est pourquoi on mesure les haut-parleurs dans le caisson terminé avec un microphone (réponse en fréquence, fichier FRD) et un montage de mesure d'impédance (fichier ZMA). C'est seulement à partir de ces données que l'on conçoit le filtre.

Dans Loudsmith : les fichiers FRD et ZMA de chaque haut-parleur remplacent le modèle et le filtre est recalculé à partir d'eux. Sans mesures, l'application estime la diffraction à partir des dimensions de la face avant.

5. Le filtre sur la charge réelle

L'objectif n'est pas « un filtre du 2ᵉ ordre à 2 kHz », mais un résultat acoustique : que la sortie du haut-parleur, avec sa propre courbe, suive la courbe cible, par exemple un Linkwitz-Riley du 4ᵉ ordre. Le filtre électrique n'est qu'un moyen. C'est pourquoi les valeurs des composants sont optimisées sur les mesures et, en passif, on tient compte aussi des pertes des selfs.

Dans Loudsmith : conception automatique sur cible acoustique, mode manuel, éditeur de schéma libre et filtrage actif par DSP.

6. Écoute et itération

Les derniers dixièmes de décibel du niveau du tweeter ou la forme du raccordement se règlent à l'écoute, dans la pièce où l'enceinte jouera. Les concepteurs expérimentés réalisent plusieurs versions du filtre et les comparent. Il en ressort que même le meilleur modèle ne remplace ni la mesure ni l'écoute.

Ce qui a fait la réputation de quelques auteurs

John Krutke – Zaph Audio

Sur le site Zaph Audio, il a publié des dizaines de réalisations et de mesures comparatives de haut-parleurs. Ses projets, comme la ZD5 ou la ZA-SR71, reposent sur des mesures rigoureuses et des filtres passifs conçus à partir des données mesurées. Pour chaque réalisation, il a publié les courbes montrant comment le résultat avait été vérifié. Pour beaucoup d'amateurs, cela reste aujourd'hui le modèle d'un projet bien documenté.

Siegfried Linkwitz – Linkwitz Lab

Linkwitz est le co-auteur du filtre Linkwitz-Riley, utilisé aujourd'hui par la plupart des filtres. Dans ses propres réalisations, comme ORION ou PLUTO, il a défendu le filtrage actif avec égalisation et les baffles ouverts (dipôles), qui excitent moins la pièce. Il a beaucoup écrit sur la façon dont la pièce modifie la perception du son, et recommandait un triangle stéréo équilatéral et une distance suffisante aux murs. Le modèle de pièce de Loudsmith s'appuie lui aussi sur ses travaux.

Martin J. King – quarter-wave.com

King s'est consacré aux modèles mathématiques des charges quart d'onde : lignes de transmission, TQWT et ML-TL. Ses calculs ont montré que ces charges « mystérieuses » peuvent être simulées avec précision, à condition de tenir compte de la répartition du matériau amortissant et de la position du haut-parleur sur la ligne.

Needle – Acoustic Design Magazin

La Needle est une colonne étroite et élancée équipée d'un haut-parleur large bande dans une charge TQWT. Elle montre qu'une construction simple, sans filtre, peut sonner étonnamment bien si le haut-parleur et la ligne sont bien accordés. Loudsmith l'utilise comme référence, pour la comparaison comme pour l'écoute.

Ce qu'il faut en retenir

• D'abord le cahier des charges, ensuite les haut-parleurs.
• Simulez le caisson en incluant l'excursion et la vitesse de l'air dans l'évent, pas seulement la réponse.
• Concevez le filtre sur une cible acoustique et, idéalement, sur des mesures faites dans le caisson terminé.
• Tenez compte de la pièce où l'enceinte jouera.
• Partez d'une réalisation éprouvée et apprenez d'elle. Dans la bibliothèque de projets, vous les ouvrez en un clic.