Vibrations
Les
vibrations indésirables sont
les pires ennemies de vos enceintes !
Les résonances de l'air
Ces
résonnances peuvent être freinées en disposant au milieu de l'enceinte,
(là où la vitesse de l'air est maximale), un matériau capable de
ralentir l'air (laine de verre, de roche, ou fibre de naturelle ou
synthétique...), ou au niveau des parois (là où la pression est la plus
forte) avec un matériau plus lourd et poreux (moquette, feutre,
bitume…) pour absorber de l'énergie par compression.
Vous pouvez constater ci-dessous que l'amortissement de l'enceinte rend
la courbe de réponse beaucoup plus linéaire et réduit considérablement
la durée des résonances.
Enceinte close de 60 Dm3
vide |
Enceinte
close de 60 Dm3
remplie à 100% d'une ouate synthétique
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Dans
un volume clos la reproduction sonore produit des mouvements de l'air
avec des maximas de vitesse au centre du volume et des maximas de
pression au niveau des parois pour chaque fréquence de résonance. Pour
réduire ces résonances de l’air il faut soit freiner l’air en
remplissant le volume d’un matériau léger et poreux qui laisse passer
suffisamment l’air en le ralentissant un peu, soit utiliser un matériau
élastique plus lourd en dense collé sur les parois pour réduire les
maximas de pression. Souvent une combinaison des deux techniques est
nécessaire
Je conseille donc quel que soit le type d'enceinte de commencer par
recouvrir toutes les surfaces internes de moquette en dalle. Choisissez
une moquette rase assez dense avec un dos en
matériaux bitumeux lourd, évitez absolument les dos en mous en latex le
son de l'enceinte deviendrai mous lui aussi !
Ces dalles que vous collez sur toutes les surfaces internes (avec une
colle type Patex), sont aussi capable de réduire les résonances des
parois) grâce à leur dos en matériaux bitumeux très lourd
Pour les petits volumes des médium-aigu les proportions du boitier
s’approchent souvent d’une forme presque cubique qui est normalement à
proscrire, on pourra alors diviser en deux le volume à l'arrière du HP
sur une diagonale avec un rectangle de dalle de moquette. Cette
technique brise la forme carrée et réduit aussi l’influence des
résonances.
Ensuite il faut
remplir plus ou moins l'enceinte de fibre (de verre, de roche ou
synthétique, etc..).
Pour une
enceinte close
le remplissage optimal est souvent compris entre
50% et 80% du volume de l'enceinte, cela suffit grâce à l'efficacité de
la moquette (ou du feutre épais).
D'après
certaines sources, le remplissage d'une l'enceinte pour réduire les
résonances augmente son volume apparent de 5% pour un remplissage
compris entre 50% et jusqu’à à 10% pour un remplissage de 100% (pour un
volume de ouate synthétique non tassée par rapport au volume de
l'enceinte) Pour les enceintes closes de petit taille, il faudrait
corriger le volume réel en le réduisant de 5% à la construction, mais
personnellement je préfère lors de ce calcul déduire 80% du volume de
la moquette et 100% du volume de l’aimant du HP, et c’est tout.
Pour une
enceinte bass-reflex,
Le
remplissage ne doit jamais dépasser 50% sous peine de perturber le bon
fonctionnement du système bass-reflex L'expérience montre que les
enceintes bass-reflex de grand volume ont toujours des résonances
résiduelles dans le meduim, il est donc fortement conseillé de limiter leur bande
passante à l'extrême grave.
Le cas particulier du
caisson de grave
(ou
Sub en langage home-cinéma), en mesurant sa plus grande
dimension interne il est facile de calculer la première résonance
(qui ce situe à 242 Hz pour une longueur de 70 Cm par exemple). Si
cette première résonance a une fréquence au moins deux fois plus élevée
que la fréquence de coupure du caisson (limité à 100 Hz par exemple),
cela signifie que les résonances du caisson apparaissent à des
fréquences qui ne seront plus gênantes. Il est donc théoriquement
possible de supprimer tout matériaux absorbant, mais dans la pratique
il est fortement recommande d'en prévoir un minimum. L'idéal d’après
mon expérience est d'utiliser uniquement les dalles de moquettes qui
amortirons suffisamment les résonances sans gêner les mouvement d'air
de grande amplitude nécessaire pour obtenir un grave ample et précis.
Procédure pour trouver le bon remplissage:
Pour choisir la quantité de matériaux de remplissage il faut comparer
deux enceintes identiques. Vous placez les deux enceintes côte à côte
au centre de la zone d'écoute, la première est vide et l'autre remplie
à 100%.
Vous
les comparez avec une source mono (la FM avec de la musique et des voix
humaine, mais uniquement les émetteurs nationaux réputé pour ne pas
remixer tout pour faire "couleur locale"). L'enceinte vide permettra de
bien repérer les résonances dans un premier temps, ensuite vous la
remplissez 50% et vous recommencez le test. Après il faut réduire le
contenu de l'enceinte pleine à 75% et recommencer le test. A partir de
là vous aurez déjà une idée assez précise du remplissage, entre 100% et
75%, de 75% à 50% ou moins de 50% (ça arrive pour les caissons de grave
uniquement). Ensuite c'est une question de goût et de patience
Pour
résumer, si vous mettez trop de fibres cela réduit la dynamique des
sons (grave étouffé, medium imprécis), si vous diminuer le remplissage
le grave redevient précis mais les résonances résiduelles
réapparaissent et le médium perd en clarté (son typique de boite).
Les résonances des parois
Les membranes des HP de médium et d'aigu doivent produire des
mouvements de quelques centièmes de millimètres avec une très grande
précision, pour cette raison, toute l'enceinte et surtout la face avant
qui sert de support à ces HP ne doit produire aucune vibration
parasite. Et de toute évidence, seul le son produit par les vibrations
des membranes des HP nous intéresse; pas celui de la boite !
Les vibrations des parois sont pourtant presque impossibles à éviter,
mais il faut essayer de réduire au maximum leur amplitude et leur
durée. Une enceinte bien construite donne en principe un son mat et
très bref quand on la frappe avec le dos des phalanges (elle sonne
comme si elle était pleine !).
L'expérience
Les
oscillogrammes ci-dessous ont été mesuré par un accéléromètre fixé sur
différents panneaux de 50 Cm x 50 Cm percutés avec la même force par
une bille d'acier.Ce graphique explique clairement que la paroi alourdie par le bitume
vibre moins longtemps, et que les renforts réduisent l'amplitude des
vibrations.
1: Contreplaqué de
20 mm d'épaisseur
2: Contreplaqué de 10 mm avec avec deux tasseaux de
30x20 mm
3: Contreplaqué de 10mm recouvert au dos de 1 mm de
bitume
4: Novopan de 12 mm d'épaisseur
5: Novopan de 12 mm recouvert au dos de 1 mm de
bitume
6: Panneau de ciment de 50 mm d'épaisseur
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Il est visiblement préférable de rigidifier les parois à
l'aide de tasseaux et de les alourdir avec des plaques de bitume (ou de
plomb), plutôt que d'en augmenter l'épaisseur.
Les
mesures ci-dessus montrent en fait ce que l'on
peut constater facilement en tapotant les parois d'une enceinte avec
les doigts. L'expérience montre que les tasseaux sont très efficaces
pour réduire les résonance principales (de basse fréquence) et les
plaques de bitume les vibrations secondaires (de plus haute fréquence).
Avec une bonne combinaison des deux procédés, lorsqu'on la frappe la
boite le son produit donne presque l'impression de frapper un volume
plein,
c’est la preuve d’un excellant amortissement des vibrations des parois
On
constate aussi que le novopan de 12 mm a un comportement plutôt
honnête, sa version plus moderne appelée "médium" ou "MDF" a l'avantage
d'un grain plus fin et d'une densité encore un peu plus grande. Ce sont
des matériaux composites (fibres de bois et colle) presque inertes et
tout à fait anisotropes. C'est un matériau facile à travailler
relativement bon marché.
Pour faire mieux que le MDF il faut utiliser des composites de
résine-fibre-ciment très compliqués à mettre au point.
Mon conseil
Pour
des petites enceintes (moins de 30 x 25 x 20 Cm par exemple) une
épaisseur de 16 mm de médium est suffisante à condition de prévoir
quelques renforts. Pour les plus grandes enceintes, il faut utiliser du
médium de 21 mm ou plus, et des renforts répartis tous les 20 Cm au
environ.
Pour amortir (réduire la durée) des vibrations résiduelles, je
recommande d'utiliser de la moquette en dalle qui participera aussi à
l'amortissement de l'air.
Les ondes de surfaces
Le
premier obstacle rencontré par les ondes sonores produites par un Hp
est la face avant de l'enceinte acoustique. La forme de cette surface
agit comme un filtre et modifie la courbe de réponse. Pour diminuer
l'influence néfaste de la face avant il existe plusieurs méthodes que
l'on peut combiner.
Disposition asymétrique des hauts
parleurs (facile à réaliser et efficace, utilisez des rapports comme 2/3
de la largeur, et 3/4 ou 4/5 de la hauteur par ex.)
Courbure importante de la face
avant (difficile à réaliser, mais la plus efficace quand la forme
approche une portion de sphère ou un cylindre allongé)
Bords arrondis de la face avant (relativement facile à réaliser mais
pas très efficace si le rayon est inférieur à 15% de la largeur de
l'enceinte)
Absorber l'onde de surface avec un
feutre épais (facile à réaliser et très efficace aux fréquences les
plus élevées)
Courbe
rouge: le tweeter est monté sur un baffle plan de 25 x 100 Cm,
l'axe du HP est à 12.5 Cm des bords gauche droite et haut |
Courbe
rouge: le tweeter est monté sur le même baffle, l'axe du
HP est à 11Cm du bord gauche, 14 Cm du bord droite et à 17 Cm du haut |
Pour les courbes noires le Tweeter
est rmonté sur le baffle plan au normes DIN 45575 |
Il faut absolument utiliser un ou plusieurs de ces procédés pour ne pas
détériorer la courbe de réponse du tweeter et du HP de grave-médium.
La fixation des haut-parleurs
Ce point est beaucoup plus important que vous ne le
pensez, il faut toujours avoir a l'esprit que le son est produit par
les vibrations de la membrane qui naissent dans le moteur du HP. C’est
en fait l'aimant qui est le point de référence, c'est lui qui doit être
totalement immobilisé ! Lorsque la membrane d'un HP de grave se déplace
d'un millimètre, ce déplacement doit être exécuté avec une précision de
l'ordre du micron pour obtenir une précision digne d'une enceinte de
qualité.
C'est pourquoi il existe des HP qui sont fixé par l'aimant, c'est rare,
et difficile à mettre en œuvre, mais c'est certainement une solution
techniquement intéressante. La méthode classique consiste à fixer
solidement le châssis du HP sur une enceinte suffisamment rigide et
inerte, ce châssis doit être bien entendu lui aussi très solide et
exempt de tendance à entrer en vibration. Pour le tweeter qui dont le
déplacement se mesure en dixièmes de millimètres, la qualité de la
fixation est évidemment aussi critique. C'est pour cette raison que je
conseille de concevoir vos enceintes avec un logement réservé au
tweeter, cela le protège des vibrations des autres HP et rigidifie
l'enceinte a proximité du tweeter.
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Pour une bonne fixation, il faut absolument utiliser des
écrous à
crampons et des vis a filetage "métal", parce que les vis à bois ne
permettent pas la même qualité de fixation et de serrage, surtout après
les démontages et remontages nécessaires à la mise au point de
l'amortissement de l'air.
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N'oubliez
pas non plus l'importance du joint d'étanchéité qui doit suffisamment
solide, personnellement je conseille le feutre autocollant ou un joint
en carton pas trop épais ni trop dur. Ne serrez toutefois pas les vis
comme un forcené, il ne faut tout de même pas abîmer les filetages.
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