Basses, enceintes, caissons…

Basses, enceintes, caissons…

Voici quelques réflexions venues à la suite de nombreuses discussions sur le forum ou avec des amateurs.
Comme toujours dans ce site, nous éviterons soigneusement la théorie mathématique ou physique (
Comme on disait autrefois « Il existe des endroits pour ça ! » on peut dire qu’il existe des ouvrages pour cela).

Chapitre 1 :
A la poursuite des basses fréquences.

La reproduction des très basses fréquences a toujours été l’objet de recherches, depuis qu’on fabrique des enceintes…
Bien que l’essentiel de la musique soit contenu entre 100 Hz et 10 KHz, les fréquences en deçà et au-delà de cette bande sont nécessaires pour recréer au mieux de ce « réalisme absolu » recherché par la haute fidélité (mais seulement approché pour l’instant).

Digression :

L’étendue de la réponse n’est d’ailleurs pas tout.
Même si on obtenait la courbe de réponse idéale (au point d’écoute), d’autres difficultés ne seraient pas résolues pour l’instant (diagramme polaire des divers instruments par exemple).

Certes, des solutions comme l’enceinte « ponctuelle » (sphère pulsante, approchée, dans l’aigu seulement, par le tweeter ionique Klein),l’émission à partir d’un point virtuel en arrière de l’enceinte (recréé par des lignes à retard, comme dans les panneaux électrostatiques QUAD), permettent une focalisation plus précise des instruments et des voix, et en principe (c’était le but de Quad) un espace sonore « 3D ».
La plupart des bonnes enceintes recréent une « illusion spatiale  » très plausible, si on est placé au bon endroit.

Cependant il semble pour l’instant impossible de reproduire la diffusion précise (en niveau, phase, et surtout orientation polaire) de chaque instrument. La guitare ne se diffuse pas du tout dans une salle comme les cuivres par exemple…

Est-ce d’ailleurs utile ?
C’est un vieux débat : faut-il recréer le véritable orchestre dans son salon, ou plutôt son illusion ? (Cela, on y arrive plus souvent …)

 

La longue marche vers les basses fréquences

 

1 ) – Les ancêtres : Le baffle plan, la cheminée, les pavillons.

On s’est aperçu bien vite qu’un HP à l’air libre ne pouvait pas reproduire les fréquences basses . En effet, quand l’avant du HP recule, produisant une petite dépression, l’arrière avance de son côté, produisant une surpression, positive, qui vient tout naturellement combler la dépression avant (et réciproquement), sauf s’il est de dimensions gigantesques …

On a donc pensé à monter le haut-parleur dans un panneau plan empêchant l’onde arrière d’aller annuler l’onde avant.
Mais les fréquences basses ont une grande longueur d’onde (par exemple plus de 5 m pour 60 Hz). A la vitesse du son, l’onde arrière contourne rapidement les petits panneaux et arrive (à très peu près) en opposition de phase, et donc annule l’onde avant du HP : L’obstacle est insignifiant.

Par contre, aux fréquences plus élevées, donc pour les petites longueurs d’onde, les dimensions du panneau sont importantes face à la taille de l’onde.
Le signal oscille beaucoup plus vite. Il « perd » le même temps à contourner l’obstacle mais il n’arrive plus comme tout à l’heure en opposition de phase, car il a varié beaucoup plus vite.
Si le signal arrière arrive avec une demi-période de retard par exemple, il est en phase avec le signal avant et ne l’atténue plus.

En toute logique, Il y a aussi une question de directivité : les ondes AV et AR médium-aigües sont directives et donc s’en vont chacune de leur côté…

Le baffle plan isole donc bien les deux faces du HP pour les fréquences médium et aigües ; mais pas pour les basses. C’était bien le cas pour les couvercles de tourne-disques des années 50-60 …

En résumé, si on veut avoir des basses de cette manière (baffle plan) il faut un panneau de très grandes dimensions (plusieurs mètres).

D’autres idées :

     Dès avant la guerre, certains ont contourné la difficulté en montant le HP dans une cloison. Plus du tout d’onde arrière ! Et on avait la bande passante maximale possible dans les basses (pour le HP choisi).
En toute rigueur, il s’agissait plutôt d’une énorme enceinte quasiment close, plus que d’un baffle plan…

Mais c ‘était tout de même moyennement pratique à installer, non ?

     Dans le même ordre d’idées, beaucoup ont utilisé la cheminée du salon pour y placer un baffle portant le haut-parleur (Cela risquait d’ailleurs faire une sorte de charge accordée … imprévue).

     Enfin le pavillon : Il a été utilisé dès avant l’utilisation du haut-parleur (pour amplifier le son du diaphragme du tourne-disques 78 tours), mais dans ce cas, comme avec un HP, son utilisation pour retransmettre les basses se heurte à des problèmes de dimensions : la taille de la « bouche », la sortie du pavillon, commande directement la fréquence la plus grave à reproduire.

Pour les très basses fréquences, il existe à l’heure actuelle chez quelques passionnés (japonais surtout) des pavillons de plusieurs mètres carrés, remplissant en général tout le mur du fond . La « profondeur légère » des basses est différente de tout ce qui est créé par des HP seuls.

                                  Peu pratique également en appartement …


2 ) – Enceinte close ou bass-reflex :

Dès que la hifi s’est lancée dans le grand public (au tout début des années 70), on a vu naître des enceintes permettant de descendre bas.
On se rappelle les différentes enceintes à suspension pneumatique (non bass-reflex), qui, si elles n’offraient pas des basses très fortes, descendaient plus bas.
Dans les années 70, on descendait souvent à 40-50 Hz avec des enceintes moyennes (60 cm de haut). J’ai même vu une pub avant 1975 sur des enceintes dont j’ai oublié le nom, de bande passante 20 Hz-20 KHz (mais quelle atténuation ? quel rendement ?? quelle réponse transitoire ?).

Le bass-reflex à l’époque semblait plus « boom-boom » (sauf sur de très chères et très rares enceintes américaines ou japonaises).
Plus tard, le bass-reflex mieux maîtrisé a permis de produire des basses plus « pêchues » que les enceintes closes, tout en conservant une bonne neutralité.
Il faut reconnaître qu’on a beaucoup gagné en rendement général de l’enceinte.

Une remarque :
Parmi les enceintes closes, à l’époque il fallait souvent choisir entre le rendement et les basses… Cabasse, partisan du haut rendement, axait toute sa communication sur le fait que ses enceintes (ex. Sampan) ne manquaient pas de basses ; c’étaient plutôt les autres qui en rajoutaient : D’ailleurs il organisait de temps en temps des confrontations avec de vrais instruments.

A l’heure actuelle, l’immense majorité des enceintes est bass-reflex ; et cependant elles peuvent être tout à fait neutres et équilibrées.


3 ) – Enceintes asservies :

On a vu apparaître (entre autres chez Philips) des enceintes dont le HP de basses était asservi au signal.

Un comparateur, entre ce qui entrait dans l’enceinte (le signal musical) et ce qui en sortait réellement (un signal atténué dans les basses et à la courbe de réponse irrégulère), créait un signal de correction qui permettait de retrouver le signal d’origine à la sortie de l’enceinte.

On obtenait des basses d’une ampleur et d’une neutralité stupéfiante pour la taille des enceintes : les petites bibliothèques Philips (de mémoire, 25 cm de haut) sonnaient comme des enceintes de 50 litres ; les plus grosses (60 cm de haut environ) comme des colonnes équipées d’un 38 cm ! (le rendement en moins).

Malheureusement la taille insuffisante des pièces d’écoute (de mauvaises proportions en général), et l’emplacement peu correct des enceintes les ont gravement desservies, et l’essentiel des amateurs les ont abandonnées.
Dans les conditions d’écoute habituelles, ils n’entendaient pas la différence.
Et même pire … on peut dire que des enceintes qui descendaient très bas (si elles étaient mal placées) excitaient facilement les résonances graves de la pièce standard, alors que des enceintes » maigres en bas » ne produisaient pas évidemment ce phénomène.

Cette belle idée (l’asservissement) a également été bridée par des limitations techniques incontournables à l’époque : nécessité d’un signal de correction extrêmement puissant à certaines fréquences, donc tenue en puissance insuffisante du HP de basses, hélas (c’est là qu’est l’os).

Pour ces raisons, on était obligé de plafonner la puissance de l’asservissement, au dessous d’une certaine fréquence qui dépendait essentiellement du haut-parleur (robustesse thermique et mécanique, élongation maximale possible…).
Il faut savoir que l’élongation devient vite prohibitive : pour reproduire des très basses fréquences à niveau élevé avec un petit haut parleur de 13 cm, il faudrait qu’il puisse subir des élongations énormes, par ex. 5 ou 10 cm ! (à des niveaux sonores ou un 38 cm se déplace de +/-1cm par exemple).

De rares constructeurs produisent encore des enceintes asservies.
Personnellement, je crois qu’on devrait pourtant explorer à nouveau cette voie, avec les amplis modernes très puissants en classe D (1200 W…) et les HP de basses actuels très solides (bobines mobiles résistantes, double spider pour un meilleur guidage, suspension demi-rouleau à très grande élongation).

… Appel aux constructeurs !

 


4 ) – Systèmes « triphoniques » :

A la jonction des années 70-80 est apparue une nouvelle forme de chaîne : la chaîne « triphonique ».

On avait remarqué que les grandes basses sont omnidirectionnelles ; d’où cette idée simple : utilisons de petites enceintes pour l’essentiel du son stéréophonique, et faisons reproduire les basses par un caisson ! C’était une idée nouvelle dans le grand public (on connaissait à l’époque les caissons de basses plutôt au cinéma).

 

Ce caisson pouvait en principe être n’importe où (omnidirectionnel) ; cependant on s’est aperçu qu’il s’intégrait mieux au reste s’il était placé entre les enceintes (meilleur respect de l’espace stéréo)
Ensuite, devant les problèmes de réglage, de filtrage pas toujours suffisant, de HP pas toujours bien adaptés à cette fonction … et des progrès des enceintes Bass-reflex classiques, cette solution triphonique a été abandonnée.

L’idée d’utiliser un caisson avec une chaîne hifi n’a surgi à nouveau qu’avec le développement … du home cinema. A nouveau, on a vu des caissons en vente ! Et alors on a recommencé à essayer la bonne vieille solution 2 enceintes+caisson…

On a d’ailleurs parcouru à nouveau toute l’évolution (amplis trop faibles, HP trop petits, enceinte du caisson trop légère…).

A l’heure actuelle, on y voit plus clair. Les amplis sont adaptés à la dynamique à reproduire, les hauts-parleurs sont spécialement conçus pour fonctionner en caisson (élongation, tenue en puissance). De nombreux amateurs utilisent donc cette solution : 2 petites enceintes bibliothèques + caisson ou 2 petites colonnes + caisson.

Cependant le relais n’est pas toujours facile à passer entre le caisson et les enceintes.

10/2005