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Les "enceintes"

De tous les éléments d'une chaine HiFi, le plus complexe et le plus subjectif reste l'enceinte, car s'il est relativement aisé de transporter et d'amplifier un signal électrique, il en va tout autrement dès lors qu'il faille le transformer en une onde acoustique perceptible par l'oreille humaine.

Principe de base

Tout le travail de transformation du signal se fait au moyen de haut-parleur(s), pour en comprendre le fonctionnement il faut rappeler quelques notions : si vous faites tomber un caillou sur une surface d'eau plane, vous voyez partant du point d'impact une onde concentrique qui s'en éloigne en s'élargissant. Il en va exactement de même dans l'air : si vous dépacez une plaque dans l'air, vous ne voyez rien mais une onde se crée à cet instant et s'éloigne de la plaque en formant des cercles concentriques. Autre curiosité tout aussi invisible : si vous pouvez concevoir l'émission de l'onde vers l'avant de la plaque, il est plus difficile d'imaginer l'onde ARRIERE qui se crée au même instant et qui est sensiblement identique mais inverse de l'onde avant. Comprendre ce phénomène revient à comprendre ipso facto la difficulté de realiser une enceinte acoustique : comment gérer l'onde arrière produite par le haut parleur. En effet par définition une enceinte est un espace clos, inévitablement l'onde arrière va se heuter au fond et sur les flancs de l'enceinte et rebondir vers l'avant, créant ainsi une onde parasite qui va perturber l'émission de l'onde avant.
La seconde difficulté est de concevoir un haut-parleur capable de reproduire l'intégralité du spectre sonore, sachant que la puissance électrique est plus importante pour produire les sons graves que pour les aigus, sachant que dans un orchestre, il peut se produire simultanément une frappe sur une grosse caisse et sur un triangle.
Enfin, la troisième contrainte est de pouvoir solutionner les deux premières sans pour autant mobiliser tout ou partie de l'espace habitable, autrement dit de concevoir une boite suffisamment discrète pour ne pas dénaturer l'intérieur et suffisamment performante pour restituer le message musical sans qu'il soit pollué par des ondes parasites.

N'en doutons pas, l'enceinte acoustique est de très loin le maillon le plus délicat intervenant dans la constitution d'une chaine haute fidélité, celui aussi sur lequel il est le plus facile de tromper le consommateur !

Le caisson

Il existe une solution idéale, c'est le baffle infini (on appelle baffle le panneau sur lequel est fixé le HP, sa surface détermine la limite de reproduction des fréquences les plus basses). Pour réaliser un baffle infini, rien de plus simple : vous percez un trou dans le mur de votre salon, et vous bouchez le trou en y plaçant le haut parleur. Vous l'avez compris, l'onde arrière se perd dans le fin fond de l'air sans rien pour la faire revenir vers le HP et l'auditeur n'entendra que la pureté de l'onde avant.
En revanche, qui acceptera de percer le mur de son habitation ? Oublions le baffle infini, il n'est parfait qu'en théorie.
Nous allons donc fermer la boite, reste à trouver comment piéger au mieux l'onde arrière, sachant que plus la fréquence est élevée et moins la réflexion parasite sera présente, sachant que plus l'onde grave sera puissante et plus elle engendrera de vibrations sur la caisse et qui dit vibrations dit ondes parasites !!Comment limiter et absorber au mieux les vibrations ? En utilisant une structure épaisse et très rigide, avec des panneaux de particules, le bois plein ou le plaqué transmettent les ondes tandis que le panneau de particule casse la vibration. Exit les vibrations. Restent les ondes arrière. Si l'enceinte n'a qu'un haut parleur type "large bande", la caisse sera vide, s'il y a plusieurs HP, on cloisonnera la caisse pour isoler le HP de graves. Reste à piéger l'onde arrière (lire plus bas le fonctionnement du HP). La méthode la plus simple consiste à remplir le caisson arrière avec du matériau absorbant, celui le plus utilisé est la laine de verre sur laquelle l'onde arrière vient se précipiter.. et se perdre. L'inconvénient de ce système dit enceinte close est que la déperdition énergétique est importante, on parle alors de bas rendement de l'enceinte, d'où le recours à un amplificateur puissant.

La solution alternative s'appelle l'enceinte "bass reflex", très délicate à mettre au point, qui consiste à récupérer l'onde arrière et à la renvoyer vers l'avant grâce à un "évent de décompression" calculé de façon à inverser la phase de l'onde auquel cas elle s'additionne à l'onde avant. Ce n'est pas un simple trou mais une ouverture au diamètre calculé et accordée au moyen d'un tube en carton épais.
Il existe d'autres formules utilisant un labyrinthe termine ou pas par une ouverture externe également un très complexe système d'ouvertures vers l'arrière de l'enceinte afin d'utiliser le mur comme réflecteur.

Je ne puis clore cette section sans parler des enceintes "MFB" (Motional Feed Back) mises au point par Philips et qui auraient du rencontrer un bien meilleur succès eu égard à leurs performances spectaculaires : un accéléromètre était collé au coeur du cône du HP de grave et renvoyait les paramètres recueillis à un comparateur de phase électronique lequel corrigeait le signal d'entrée pour accorder les ondes avant et arrière. Résultat ? Des basses profondes et généreuses dans un volume de caisse ridiculement petit, une puissance plus qu'honorable avec des HP de petites dimensions. Ajouter à ce cocktail un système ingénieux d'amplification autonome type bi amplification avec un seul ampli (si, c'est possible !) et on était en présence d'une vraie révolution dans l'acoustique.

Le haut parleur

Le principe du haut-parleur est assez simple : le signal électrique issu de l'amplificateur parcourt une bobine fixée à la pointe d'une membrane de forme cônique. Cette bobine doit pouvoir évoluer librement autour d'un noyau en fer doux, sans aucun frottement, les deux éléments étant entourés d'un aimant de forme circulaire. L'aimant et le noyau sont fixes, seule la bobine est mobile (d'ou sa dénomination). Les variations du courant électrique provoquent un champ magnétique contraire à celui de l'aimant, provoquant un phénomère de "répulsion", donc un mouvement mécanique de poussée du cône vers l'avant et la production d'une onde audible. Plus le courant électrique est important et plus le cône sera propulsé et plus l'onde sera grande et plus le son sera grave et plus la dépression vers l'arrière sera importante et plus l'onde parasite sera importante dès lors que le cône reprenda sa place. Ce système de double piston présente un inconvénient majeur : chaque fois qu'une onde arrière sera créée elle sera en opposition de phase avec l'onde avant. Cela nous conduit à un autre constat : il est indispensable de raccorder identiquement sa paire d'enceintes afin de respecter la même phase , si un HP "pousse" pendant que l'autre "tire", les deux actions auront tendance à s'annuler et le résultat sera une restitution sonore plate et sans basses.

- L'enceinte large bande
Elle a recours à un seul HP, généralement de généreuses dimensions, capable de restituer au mieux le spectre sonore.
Quelle est la limitation d'un système monovoie ? les grandes membranes sont peu propices à la génération de fréquences élevées et on est en nécessité de multiplier les compromis : faut-il un peu de tout ou tout d'un peu ?
La réponse se trouve dans le multivoies.

- les deux voies.
On estime qu'un bon boomer (HP graves) peut reproduire correctement les fréquences comprises entre 20 et +/-1500~2000 Hz (fréquence dite "de coupure"). Au delà, un filtre plus ou moins bien élaboré coupe systématiquement toutes les fréquences, pour les diriger vers un tweeter (HP aigus) lequel ne reçoit rien en dessous de cette fréquence de coupure. De la qualité du filtre dépend la répartition idéale des fréquences vers leurs reproducteurs respectifs sans qu'il y ait perte du message initial.

- Les trois voies (la voie royale)
On ajoute un sqawker (HP médium) et on subdivise la plage de fréquence en trois zones avec des fréquences de coupure vers 600 Hz (basse/médium) et +/- 4000~6000Hz (médium/aigu). Si dans la théorie ce système est meilleur (plus on spécialise les HP et plus ils seront efficaces), on se heurte à une difficulté majeure : la réalisation de filtres séparateurs de bonne qualité car les paramètres à prendre en compte sont de plus en plus complexes, ce qui a conduit de nombreux spécialistes à affirmer qu'il vaut mieux une bonne deux voies qu'une médiocre trois voies. A juste titre.

Parmi les variantes, il y a eu (en vrac) les décalages de phase, les systèmes à quatre voies, l'asservissement passif du boomer, les multi HP par voie, les systèmes avec couplage HP avant/arrière etc.
Les HP médium et tweeters ont connu une réelle évolution avec l'apparition des membranes à dôme permettant une meilleure dispersion spatiale de ces fréquences, car plus la fréquence est élevée et plus le signal est directif.

Voilà donc la fin de ce petit exposé, il est volontairement dépouillé autant que possible d'informations techniques car je compte m'adresser à des amateurs, tout comme dans l'aiutomobile ce qui compte est le confort et pas ce qui se cache sous le capot ;-)

En panne de scanner je manque de moyen pour insérer les quelques illustrations destinées à aérer ce pavé, elles sont donc à venir.

 

Le Coudray TSF V3.
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21/03/18