Retour accueil



Faisons la différence..
.
La différence entre une enceinte acoustique traditionnelle, même de très bonne facture, et une enceinte acoustique instrumentale n'est pas juste une différence de construction, c’est une différence de nature, de but, et de fonctionnement physique.

La finalité n'est pas de reproduire fidèlement le son avec une courbe plate, une faible distorsion, une réponse contrôlée mais plutôt de créer un instrument acoustique amplifié qui apporte couleur et résonance et présence vivante. Le son doit avoir un corps, une texture, une projection.

L’enceinte instrumentale n’est pas un “haut-parleur amélioré”, c’est un instrument de musique qui reçoit un signal électrique.

Le dispositif intègre des barres de torsion, des isolants en feutre et liège, des parois résonanntes ainsi qu'une ébénisterie différenciée. Cet assemblage est optimisé pour convertir l'excitation électrodynamique du haut-parleur en une réponse acoustique structurée, le tout relevant plutôt de la conception d'un instrument de musique.

!!!! Dès l'instant ou vous serez en possesion d'un HP large bande ou coaxial et que vous connaitrez les paramètres T & S vous pourrez déterminer le volume interne (enceinte close) à l'aide des formules de cette page.
Un petit HP de 5 pouces 20 Watt Rms suffit pour obtenir d'excellents résultats

Le problème qui se pose dans l'état actuel de la technique HI-HI

Les enceintes acoustiques sont construites selon des normes physiques bien définies qui aboutissent à des caractéristiques mesurables, et selon deux tendances:
  • 1ère tendance: Suppression au maximum des phénomènes acoustiques complexes susceptibles, d’échapper à la prévisibilité technique et au contrôle des mesures en réduisant à l'extrême les matériaux vibrants et contraignant l'énergie acoustique à se manifester que par l’activité des membranes et des cavités résonantes de volume déterminé et rigoureusement accordées.
  • 2ème tendance: Extension des procédés- électroniques au-delà de leur rôle de transmission des signaux acoustiques transformés en énergie électrique en contrôlant le signal redevenu acoustique au niveau des éléments physiques actifs : membranes, résonateurs

Les conséquences

On s’efforce en particulier d’obtenir une courbe dB réponse étendue et régulière. Or, les corps vibrants (membranes, plaques, tiges) en raison de la structure plus ou moins complexe des matériaux et en fonction de leur forme favorisent certaines fréquences plus que d’autres s ils présentent des ” pointes de
résonance.
Le rendement d'une enceinte étant implicitement faible du fait d'un couplage systématique du H.P. avec les parois anti-résonantes de l’enceinte **, il en résulte plusieurs conséquences:
  • Moins les harmoniques se distinguent en intensité les uns des autres, plus le timbre "s'aplatit".
  • les nuances de l’expressivité musicale se trouvent réduites
  • les timbres caractérisés par les différences d’intensité entre les harmoniques et les partiels se trouvent réduits, perdent l’éclat de leur ”couleur ” propre.

"Haute-musicalité" plutôt que "Haute-fidélité " ..

On peut concevoir une enceinte acoustique dans laquelle le H.P. n’est pas le seul organe producteur de sons, mais devient lui-même un système excitateur. Une caisse active adaptée joue le rôle du système amplificateur.
Il ne s’agit plus d’un dispositif situant le H.P. dans des conditions susceptibles de réduire les défauts de son comportement, mais d’un élément actif prolongeant le rôle acoustique de la membrane et transformant l’appareil de l’enceinte en instrument de musique polyvalent.
Cet instrument, est destiné à produire des sons ayant les caractéristiques spécifiques des sons réels.
Il donne des sons originaux une réplique non identique certes, mais en tout cas musicale et vivante.
Avec cette approche novatrice, on ne parle plus de Haute-fidélité mais de "Haute-musicalité" !



Maintenant on part sur un prototype "musicale" !!

Nous allons partir sur une face avant en contreplaqué de peuplier de 5mm d'épaisseur de dimensions 300 x 400mm sur laquelle sera fixé le HP. Cette plaque s'appuiera sur une couronne en feutre fixée sur une couronne de bois solidaire du caisson interne.

Différentes découpes dans la face avant permettront de dissiper le son en plusieurs spectres fonction de la forme des découpes (petites surfaces au centre pour les aigus et découpes plus importantes en périphérie dédiées au grave).

Cet instrument diffusera un spectre sonore de 75Hz à 3500Hz grace au HP couplé à la façe avant de l'enceinte externe et aux vibrations de ses différentes parois (minces = grave - épaisse = médium haut). L'aigu sera restitué par un tweeter à chambre de compression pour les fréquences hautes avec une reprise vers 2500Hz.

La gestion de la "Table d'Harmonie" (Face avant 300x400mm)

Avec une épaisseur de 5 mm, la face avant est plus épaisse qu'une table de violoncelle (qui est très fine au centre), mais nous avons des dimensions plus importantes.
Le choix de 75 Hz est très proche du mode A0 du violoncelle (~85 Hz).
Le rôle des découpes : Les découpes dans la face avant ne sont pas seulement esthétiques. Elles agissent comme des zones de relâchement des contraintes mécaniques. Elles permettent à la plaque de se "déformer" plus facilement pour rayonner les basses fréquences.
La fréquence de coupure assez haute (2500Hz) nécessite l'utilisation d'un HP avec une réponse naturelle qui s'étend proprement jusque-là, afin que la transition avec la chambre de compression soit invisible.

Pour atteindre les 75 Hz on vise 26-28% de découpe totale (environ 320cm²). - prévoir de petits percages supplémentaires pour atteindre le ratio de 28%.


Découpe de la rosace et de la face avant


L'objectif n'a pas été de recréer une rosace à l'identique dans la face avant, mais de favoriser les découpes plus importantes au fur et à mesure de l'éloignement du centre du HP.
Au centre (Zones étroites) : Les fentes étroites agissent comme des filtres passe-haut par diffraction. Elles empêchent les ondes de pression importantes (graves) de passer efficacement, mais laissent passer les ondes courtes (aigus) qui se diffractent sur les arêtes. Cela crée une zone de "scintillement" sonore très détaillée
En périphérie (Zones larges communicantes avec le HP) : Les surfaces larges offrent une impédance acoustique plus faible. Elles permettent aux ondes longues (graves) de sortir de la lame d'air sans être étouffées, agissant comme des évents de charge pour la résonance de la cavité.

Des découpes supplémentaires sont ajoutées en périphérie du HP - sans communication avec celui-ci - pour permettre aux médium-hauts issus de la résonance de la lame d'air périphérique inter-coffret de pouvoir diffuser au travers de ces découpes. Celles-ci servent également à maintenirle le ratio: découpes / bois plein de 20%.



Améliorations et finition

La face avant en contre-plaqué de peuplier sera recouverte de plusieurs couches de "vernis fait maison" de manière à "sonner" plus musicalement. (Vernis acrylique dilué ratio 50% vernis / 50% eau - avec 2 à 3 couches, on obtient un vernis très léger, qui ne bloque pas trop les vibrations. Sinon le top ! la gomme laque pour lutherie)

Les découpes de la rosace interne seront imprimées en 3D (filament bois) et la rosace intégrée dans la face avant au travers d'une découpe circulaire prévue de la taille du diamètre du HP.

L'intégration de la rosace dans la face avant devra être parfaite de manière à éviter les vibrations parasites. Les découpes périphériques seront réalisées à la scie sauteuse ou à chantourner manuelle.
L'intérieur des découpes de la rosace sera poncé afin de prévoir un léger chanfrein permettant une meilleure diffusion du spectre acoustique.


Le trajet de l'énergie vibratoire

Le HP (coffret interne) : Produit le son direct (signal pur).

Couplage mécanique : Les vibrations du HP sont transmises à la face avant et la pression sur celle-ci est réglable par l'intermédiaire de la barre de liaison fixée dans le coffret interne et dont la pression agit directement sur le saladier du Haut-parleur via l'arrière de l'aimant.
Une pression importante génèrera plus d'aigus et inversement une pression faible augmentera les graves.

(Attention une pression trop faible risque d'induire des bruits de battement dans la face avant.

Couplage acoustique: La lame d'air (15 mm) agit comme un filtre de couplage et le son qui sort par les découpes périphériques de la face avant et par la toile arrière est une "réponse impulsionnelle de la caisse" : c'est le son du bois qui "chante" sous l'effet de l'énergie du haut-parleur.

Couplage vibro-acoustique : C'est le couplage provoqué par une cavité mince (lame d'air) qui entoure un volume interne et qui transmet une partie des vibrations par compression / décompression de l’air.


Le couplage HP / Couronne / Feutre

Une couronne de feutre est intercalée entre la couronne extérieure et la face avant.

Ce système crée un filtre passe-bas mécanique.

En plaçant du feutre comme amortisseur "en sandwich" entre la face avant et la couronne exterieure, on contrôle le facteur de qualité de la vibration de la "table d'harmonie".

Si le feutre est trop serré, la face avant est trop rigide et on perd l'effet "instrument". S'il est trop lâche, la face avant génère des bruits de battement (vibrations parasites).

Le réglage de pression se fait à l'inverse de celui du réglage de la barre de liaison. En augmentant la pression de la barre de liaison sur le saladier on augmente la pression sur la face avant, donc le réglage doit être un compromis de réglage du facteur de qualité de l'enceinte.

A mon avis on part sur une pression de réglage importante et on diminue progressivement la pression sur le saladier.

On trouve ensuite l'accord instrumental de l'enceinte.


Ajout d'un tweeter

La transition avec une chambre de compression. Dans le cas de l'utilisation d'un HP large bande (non coaxial) La reprise de l'enceinte instrumentale par un tweeter à chambre de compression permet une attaque plus vive et une cohérence avec le médium.

La reprise à 2500 Hz par un filtre "doux" à 6dB de pente s'explique pour ne pas provoquer de rupture de timbre ainsi qu'une transition douce entre HP et tweeter.

Cette fréquence de 2000 - 2500Hz est une fréquence charnière car au-delà l'enceinte instrumentale perd de son efficacité et manque de directivité dans les aigus:
  • le coffret instrumentale commence à perdre de la directivité
  • les parois rayonnantes deviennent moins efficaces
  • le HP médium/grave commence à pistonner
  • la réponse devient irrégulière dans les hautes médiums

Attention ! L'intégration d'un tweeter à compression avec une face avant "vibrante" est le point le plus délicat. Sa sensibilité aux vibrations oblige à le placer en dehors de l'enceinte instrumentale. (Position à définir).



Formules et calcul

On part des paramètres Thiele & Small du HP : Fs, Qts, Vas (les trois indispensables).

Qtc en fonction du volume Vb
Qtc = QTs x sqrt (( 1 + (Vas / Vb))


Fréquence de résonance en enceinte close Fc
Fc = Fs x sqrt ((1 + ( Vas / Vb))

Volume Vb en fonction du Qtc visé
On isole Vb dans la formule de Qtc
Vb = Vas / ((Qtc / Qts)² - 1))

Attention : si (Qtc / Qts)² - 1 est < 0, le volume devient négatif >> Qtc < Qts impossible en enceinte close.

Eviter les ondes stationnaires:
Rapports de dimensions recommandés pour le coffret interne.
Rapport type Bolt : Lx : Ly : Lz = 1, 1.26, 1.6
Une variante un peu plus allongée : Lx : Ly : Lz = 1, 1.4, 1.9
Une autre variante: 1, 1.3, 1.9

On choisit un volume interne Vb (p.ex. 10 litres
Vb = Lx x Ly x Lz avec Ly = 1,26 Lx et Lz = 1,6 Lx

Lx x 1,26Lx x 1,6Lx = 10.000cm^3
2.016.Lx^3 = 10.000cm^3

Lx = sqrt^3 (10.000 / 2.016) = 17cm
Ly = 17 x 1,26 = 21,5cm
Lz = 17 x 1,6 = 27,3cm


Vues de l'enceinte instrumentale d'origine de A. MAS



Vues enceinte instrumentale réactualisée










**
Réduction du rendement d'une enceinte:
L'absorption des "bonnes et mauvaises" vibrations se fait indistinctement dans l'enceinte en dissipant systématiquement de l'énergie mécanique sous forme de chaleur, quelle que soit son origine.

Or, dans le système couplé H.P. + enceinte, une partie de l'énergie acoustique produite par le mouvement de la membrane est transmise mécaniquement au châssis et aux parois. Dans une enceinte "vivante" (peu amortie), une fraction de cette énergie est réémise sous forme sonore par les parois elles-mêmes et contribue quand même au niveau sonore global.

Avec des parois anti-résonantes, cette énergie n'est plus réémise en son : elle est absorbée et convertie en chaleur par les matériaux amortissants. Le résultat est un son plus "propre", plus fidèle au signal électrique d'origine , mais on perd en rendement global (rapport entre puissance électrique injectée et puissance acoustique effectivement rayonnée), puisqu'une partie de l'énergie qui aurait pu sortir sous forme de son est désormais perdue en frottements internes.



Références

Haut de page