Petit précis de Hifi
Concepts, amplificateurs, enceintes acoustiques
(c) Pascal Chour
V6.0 - 1997-2016

Ce document était originellement (1997) destiné à faire un point sur les enceintes acoustiques et leur réalisation. Il a peu à peu évolué (vers 2000) pour prendre en compte la partie « amplificateur » de la chaîne de reproduction sonore (Hi-Fi, Vidéo domestique). Finalement, un petit précis sur la réparation des amplificateurs a été ajouté (2006). La version 2009 comporte un chapitre sur les platines disques. La version 2012 comporte quelques ajouts mineurs et corrige quelques erreurs de typo. La version 2013 comporte un ajout sur le choix des classes d'amplification. Celle de 2014 comporte un petit chapitre sur les enceintes sans fil. Le plan a été révisé en 2016. Vous y trouverez donc désormais :

Vous ne trouverez pas trop de théorie mais plutôt, de la pratique personnelle. Pour la théorie pure, il existe quelques bons ouvrages ou documents sur l'internet. Une courte bibliographie se trouve à la fin du document.

Introduction

Les travaux sur la restitution acoustique de qualité se sont considérablement développés à la fin de la seconde guerre mondiale aux Etats-Unis puis en Grande-Bretagne. Aux Etats-Unis en particulier, l'augmentation générale du niveau de vie permettait d'envisager un marché domestique justifiant la création d'une industrie dans ce domaine.

La Hi-Fi à commencé à se développer dans les années 1950 en Europe. Le coût des équipements ne permettait de toucher que des amateurs avertis et suffisamment argentés pour assouvir leur passion ou leur besoin de paraître, selon les cas…

La transistorisation qui s'est imposée dans les années 1960 a contribué à diminuer ces coûts. L'arrivée des transistors au silicium permit de balayer la mauvaise réputation qu'avaient leurs prédécesseurs au germanium et les amplificateurs à lampes disparurent petit à petit de la scène. La généralisation des enceintes closes, plus logeables que les énormes bass-reflex des années antérieures, permettait à « monsieur » d'assouvir son vice sans pour autant mécontenter « madame » (à noter que ce point n'a pas trop évolué, ni avec le temps, ni avec l'évolution des mœurs !).

L'amélioration constante du niveau de vie a permis à la Hi-Fi de réellement s'industrialiser. Faute d'avoir senti le vent tourner ou faute de vouloir se positionner sur ce marché qui déjà se mondialisait, la plupart des constructeurs d'amplificateurs et autres matériels électroniques français disparurent dans la période 1970-1980. Seuls, certains fabricants d'enceintes et de haut-parleurs survécurent. Une raison possible est qu'à l'époque, les enceintes acoustiques, lourdes et encombrantes, ne voyageaient pas facilement ce qui permettait à un marché domestique de survivre.

Les années 1970 voient l'apogée d'une Hi-Fi relativement abordable proposant des performances se voulant exceptionnelles. Elles voient aussi le retour en grâce des enceintes bass-reflex qui curieusement, avaient perdu du volume et du poids par rapport à celles qu'on avait l'habitude de voir dix ou quinze ans auparavant. L'explication de ce mystère qui n'en est pas un se trouve dans la section « enceintes acoustiques » du présent document.

Les années 1980 accentuent encore le phénomène. Cette fois, les chaînes Hi-Fi se vendent dans les supermarchés, sous la forme d'ensembles plus ou moins compacts proposant toutes les fonctionnalités désirées (radio, lecteur de CD, amplificateurs, magnétophone, enceintes…). Les magasins spécialisés disparaissent ou sont obligés de se transformer. Ne pouvant lutter contre les grandes enseignes (FNAC…) ou les supermarchés, ils se spécialisent dans la Hi-Fi « haut de gamme » destinée à quelques amateurs fortunés et/ou passionnés. Ces deux mondes cohabitent dans une zone floue constituée par le haut de gamme du moyen de gamme ou le bas de gamme du haut de gamme. Des marques quasiment inconnues ou nouvellement créées avec des noms fleurant bien la petite entreprise pointue sont proposées aux cotés des quelques valeurs sûres survivantes des années 1960 et des quelques japonais classiques que l'on accepte mais du bout des lèvres.

Exemple du renouveau de la productions d'amplificateurs haut de gamme en France
(marques Atoll et Devialet)

  
atoll


Devialet

On notera que le retour en force des petites productions pointues coïncide également avec un retour assez inattendu des tubes à vide dans les années 1990. La 300B (une triode d'avant guerre) se voit parée de mille et une vertus et les discussions font rage entre les mérites comparés de la triode et de la pentode, voir de la tétrode à faisceau dirigé.

Bref, aujourd'hui, il y en a vraiment pour tous les goûts et toutes les bourses. Sauf que l'arrivée de la vidéo domestique à la fin des années 1990 pourrait de nouveau bouleverser le marché.

Le développement de ce marché ressemble fort à celui des années 1960 lorsque les électrophones ont fait leur apparition. Ces derniers apportaient une amélioration notable de la qualité d'écoute par rapport aux vieux « pick-up » que l'on avait l'habitude de trouver sur les postes à lampe. Mais ils entretenaient une illusion de qualité par rapport à ce que pouvait apporter de vraies chaînes Hi-Fi.

La situation est très similaire dans le domaine de la vidéo domestique aujourd'hui. On trouve des chaînes complètes, vendues avec leurs 6 enceintes à des prix tout à fait attractifs. Sauf que les enceintes sont équipées de haut-parleurs de 10cm dans une boîte en plastique et que l'amplificateur annonce sans mollir 5 ou 6 fois 100W alors qu'il est alimenté par un transformateur qui aurait des difficultés à allumer une lampe de cette puissance.

Dans ce domaine comme dans d'autres, il ne faut pas trop rêver. La qualité se paye. Un amplificateur 5.1, ce n'est pas tout à fait 3 fois un amplificateur stéréo mais ce n'en est pas loin. Et 6 enceintes de qualité, c'est trois fois le prix de deux enceintes de qualité !

Peut-être le traitement du signal que l'on a vu apparaître avec les préamplificateurs pour vidéo domestique bouleversera-t-il complètement à l'avenir le concept de Hi-Fi. Rendez vous dans quelques années. En attendant, ce document est plutôt consacré à la Hi-Fi traditionnelle et j'espère qu'il vous sera utile.

Dernier point : si vous voulez connaître les questions que l'on se posait aux débuts de la stéréophonie, ou simplement, connaître les bases de la stéréophonie (non, non, ce n'est pas si évident que (peut-être) vous le pensez) je vous conseille la lecture de cet extrait de l'ouvrage "la pratique de la stéréophonie".


 

Quelques concepts de la hi-fi

Considérons une chaîne typique composée d'une source (un lecteur de compact-disc), un amplificateur avec préamplificateur intégré ou pas et d'une paire d'enceintes.

La qualité globale de la chaîne peut se définir par deux ensembles de critères. L'un est purement objectif et peut être mesuré. L'autre est complètement subjectif et laissé à l'appréciation de chacun.

 

Les critères objectifs

Les critères objectifs sont les suivants :

Hi-Fi  : Signifie « high fidelity ». Derrière cette dénomination se cache une norme (DIN45500) et des caractéristiques que doivent respecter les appareils qui s'y réclament conformes. Ces caractéristiques sont tellement peu sévères qu'elles sont citées par tous les ouvrages dont je dispose sur ce sujet comme insuffisantes et les auteurs ne prennent même pas la peine de les reproduire. Je ne les ai donc pas !

La bande passante : l'oreille humaine d'un enfant (qui ne s'est pas encore détruit les tympans à l'aide de son lecteur MP3) peut percevoir les sons dans une bande allant de 20 Hz à 20 kHz. Avec l'âge, la largeur de cette bande diminue. On considère que la plupart des gens sont limités à la perception des sons allant de 40 à 60 Hz jusqu'à 15 kHz. Rappelez-vous qu'un doublement de la fréquence correspond à un changement d'octave (60 Hz est un octave plus haut que 30 Hz). On notera que la bande passante d'un élément de la chaîne est donnée dans un certain gabarit (par exemple, +/- 0,5 dB). Une bande passante annoncée de 20 Hz à 20 kHz signifie que l'élément en question sait reproduire toutes les fréquences de cette bande, pour une puissance donnée, sans qu'une fréquence sorte du gabarit.

La distorsion harmonique totale (DHT) : un amplificateur va avoir tendance à créer des signaux harmoniques qui sont des multiples d'une fréquence originale. Ainsi, pour une fréquence donnée de 60 Hz, l'amplificateur créera des signaux parasites à 120 Hz, 240 Hz, etc. Ce phénomène de distorsion doit être le plus faible possible à la puissance maximum. Sa mesure s'exprime le plus souvent en pourcentage mais est parfois fournie en réjection sur une échelle en décibel. Ce taux est généralement donné pour une fréquence (1 kHz) mais il est utile d'en avoir la mesure pour une fréquence prise dans les graves (par exemple 40 Hz) et dans les aigus (par exemple, 20 kHz). Une DHT de 0,1% est considérée comme une valeur acceptable pour un amplificateur (dans les années 70, les constructeurs rivalisaient d'ingéniosité pour faire descendre ce taux à 0.001% ou moins). Pour une enceinte acoustique, il n'est pas rare que la DHT atteigne 5 à 10% dans les fréquences très basses. Cette valeur est généralement moins élevée dans les fréquences médium et élevées.

On notera que dans le passé (disons avant la deuxième guerre mondiale), le taux de distorsion harmonique était donné en prenant en compte l'harmonique de rang 2. Une distorsion de 5% était considérée comme acceptable ("On dira que la distorsion est de 5 % si l'amplitude de l'harmonique II représente les 5/100 de l'amplitude totale", TSF sans mathématiques, Lucien Chrétien).

La distorsion d'intermodulation totale (DIT) : tous les éléments de la chaîne Hi-Fi vont devoir amplifier ou restituer une multitude de fréquences simultanément. Les fréquences basses qui véhiculent l'énergie la plus importante vont avoir tendance à intermoduler les fréquences hautes et créer de la distorsion. Cette distorsion que l'on exprime en pourcentage doit être la plus faible possible. Pour un amplificateur, on considère qu'une DIT de 0,5% à la puissance la plus élevée est un maximum.

La diaphonie : si vous mettez deux conducteurs transportant des courants alternatifs l'un à coté de l'autre, chacun d'eux aura tendance à induire des courants dans l'autre. Ce phénomène s'appelle la diaphonie et c'est un défaut. Il doit donc être le plus faible possible. Pour un amplificateur, on considère que 60 dB est une bonne valeur.

Le quotient signal sur bruit : c'est la capacité d'un élément de la chaîne à rejeter (ne pas créer) le plus bas possible le bruit inhérent à toute circuiterie électronique. On considère qu'un quotient signal sur bruit de -60 dB est un minimum (c'était généralement celui des très bonnes platines disques). Un bon amplificateur atteint les -70 à -80 dB aisément. On en trouve qui atteignent -110 dB. Plus cette valeur est élevée (elle est généralement donnée en positif), meilleure est la caractéristique. On se rappellera qu'une augmentation de 3 dB correspond à un doublement dans cette échelle de mesure. Ainsi, -63 dB de quotient signal sur bruit signifie que le bruit sera deux fois moins élevé que pour une valeur de 60 dB. Un mauvais quotient signal sur bruit se traduit par un bruit de fond (souffle).

La puissance : il existe deux mesures de la puissance d'un amplificateur ou d'une enceinte. La première se nomme puissance efficace ou RMS ou sinusoïdale. C'est la seule à considérer. Des valeurs de 15 à 100 watts sont courantes. La deuxième se nomme puissance musicale (ou crête). Elle est très controversée car difficilement mesurable ou contrôlable. Elle se mesure dans un octave bien déterminé (250 Hz à 500 Hz) correspondant au maximum de puissance du message musical classique orchestral. En général, cette puissance est supérieure à la puissance efficace (souvent le double) mais l'appareil ne peut la soutenir de façon permanente (elle correspond à la puissance délivrée en régime impulsionnel) [3A]. On voit souvent des annonces du type « puissance maximum = 100 watts ». Sachez que ces annonces destinées aux gogos ne signifient pas grand chose. Dans le meilleurs des cas, elles sont le résultat de la sommation des puissances musicales des canaux stéréo. En pratique, pour un amplificateur répondant à cette annonce, cela signifie que la puissance musicale par canal est de 50 watts musicaux donc 25 watts efficaces. Il s'agit donc d'un amplificateur de 2 fois 25 watts !

La puissance doit être donnée pour une impédance donnée d'enceinte. Or, cette impédance peut être généralement de 4, 8 ou 16 ohms pour les valeurs les plus courantes. Mettons une tension sur une impédance qui se trouve être le haut parleur. La puissance envoyée au haut-parleur est donné par la formule suivante: P = U²/R. Un petit exemple avec des chiffres:

On considère par exemple une tension de 20 V:

Temps de montée : cette mesure, malgré son importance, est rarement fournie. En pratique, elle correspond à la capacité d'un élément (en particulier d'un amplificateur) à reproduire correctement les sons impulsionnels (par exemple, les cymbales et les percussions en général, le coup d'archet d'un violon, les cordes pincées, les cordes frappées d'un piano). Si ce temps de montée est élevé, le son sera écrasé et manquera de dynamique. Pour un amplificateur, le temps de montée varie de 0,5µs à 20µs. Plus ce temps est faible, meilleur est l'amplificateur. On s'accorde à dire qu'un temps de montée de 2 à 3µs est très bon (la caractéristique est parfois données en Volts par µs. La caractéristique en temps de montée d'un amplificateur sera bonne s'il peut atteindre sa tension maximale en sortie en 2 à 3µs).

 

Les critères subjectifs

Les critères subjectifs ne sont pas évidents à expliquer. Qui plus est, un jargon largement répandu de la part de certains amateurs ou professionnels soit-disant avertis ne facilite pas les choses.

Le seul critère subjectif positif qui soit finalement valable est la neutralité : une chaîne Hi-Fi ne doit pas jouer sa propre musique. Tous les autres critères sont négatifs ou ne sont valides, pour un ensemble donné, que par rapport à un autre ensemble donné. Vérifier la neutralité d'une chaîne n'est sans doute pas une mince affaire. Le seul test valide serait sans doute de procéder à une écoute en aveugle (et idéalement) en simultané entre une source réelle (de vrais gens, avec de vrais instruments dans une vraie salle) et la reproduction de cette source à travers une chaîne Hi-Fi. Ca semble difficile à réaliser…

Quels sont les termes utilisés habituellement :

Le jargon : au hasard de vos pérégrination (en particulier sur la toile, dans certains forums), vous lirez peut-être des appréciations comme « son aéré ou net » ou « basses chaudes » ou « clarté de la restitution » ou « bonne musicalité (!) », etc. La plupart de ces appréciations n'ont dans l'absolu aucun sens. Pour un équipement donné, elles ne sont éventuellement valables que relativement à d'autres équipements auxquels il est comparé. Et elles ne font que refléter l'imperfection de toutes les chaînes Hi-Fi. Si un équipement à un son « chaleureux », c'est qu'il introduit une distorsion par rapport à un équipement neutre. Tout ce qui est en trop ou en moins par rapport au critère de neutralité est un défaut.

Depuis quelques années, le terme « High-End » est utilisé pour désigner des ensembles de reproduction sonore exceptionnels. « High-End » est la version « fashion » de « haut de gamme ». Mais comme des marketteux idiots (truisme ?) veulent absolument nous faire croire que ça fait plus chic de le dire en anglais, c'est aujourd'hui le terme utilisé. Expérience : quand vous voyez « High-End » écrit quelque part, remplacez mentalement ce terme par « Haut de Gamme ». Si, l'appareil vous paraît tout à coup moins bon, méfiez vous de votre tendance à vous laissez abuser par les concepts marketing.


 

Les amplificateurs et leurs caractéristiques

 

Les caractéristiques objectives

 

Bande passante

Au minimum, recherchez une bande passante de 20 Hz à 20 kHz à +/- 0,5 dB. Certains constructeurs affichent parfois des bandes passantes allant bien au delà de 20 kHz. Cela ne sert à rien mais laisse à penser que l'appareil a été bien étudié. Toutefois, ce critère ne marche pas dans l'autre sens. Si la bande passante d'un amplificateur est limitée à 20 kHz, cela peut être dû à une volonté délibérée du constructeur afin de ne pas mettre en danger les haut-parleurs d'aigus ou ne pas contrarier nos amis les bêtes qui n'apprécient pas forcément les ultrasons. Certains fabricants, pour faire bien, annoncent une bande passante démarrant à 0 Hz (!). Bonjour les dégâts si vous faites passer du continu dans les haut-parleurs, ils n'apprécient pas du tout. Cette information donne néanmoins une idée sur l'architecture interne de l'amplificateur : celui-ci n'a pas de condensateur de sortie, ce qui est un avantage. Par contre, en cas de défaillance de la partie « puissance » de l'amplificateur, il est fort probable que du courant continu sera injecté dans les enceintes ce qui est une cause quasi certaine de leur destruction. Dans ce type d'amplificateur, un dispositif de détection du continu avec un relais pour déconnecter les enceintes est hautement recommandé.  

Taux de distorsion et puissance

0,1% pour la distorsion harmonique et 0,5% pour la distorsion d'intermodulation sont des maximums. La plupart des amplificateurs de qualité font mieux. Attention néanmoins à la façon dont est annoncé le taux de distorsion [LAPEYRE]. Celle-ci doit être donné pour la puissance maximum de l'amplificateur et sur les deux voies.

Généralement, le taux de distorsion est annoncé à 1kHz. Les constructeurs montent le volume de l'amplificateur de manière à être à la limite de la saturation.

On peut voir sur la figure que plus on monte le volume du signal, plus la tension va être élevé (donc la puissance). La tentation pour le constructeur est de faire saturer le signal pour annoncer des chiffres plus élevés. La limite de la saturation, c'est le signal orange (celui qui se trouve juste en dessous de la limite de saturation pour ceux qui n'ont pas la couleur). Le signal saturé, c'est le signal rouge (celui qui se trouve au dessus de la limite de saturation). La limite de la saturation est donnée par la tension de l'alimentation. Il est bien entendu que le signal saturé est de très mauvaise qualité, limite inaudible.

La dégradation du signal par saturation au moment de la mesure de puissance est généralement donnée comme suit : Puissance 100W (distorsion 0.003%). Elle est exprimée en pourcentage. Le même amplificateur pourra donc être annoncé comme étant 100W à 0.003% ou alors 110 W à 0.03% ou bien 140W à 0.7% . Ceux qui abusent le plus de cette méthode sont les fabricants d'autoradio qui annonce fièrement 4 x 35 W alors que la distorsion est de 25%!! Ce qui rend la tache plus difficile pour le consommateur est que la distorsion est progressive et non-linéaire. Il est généralement admis que la distorsion devient vraiment audible à partir de 0.1%, et très gênante à partir de 1%.

 

Quotient signal - bruit

-70 dB est un minimum pour un amplificateur et son préamplificateur sur les entrées dites « auxiliaires » (tuner, compact-disc, magnétophone...). -60 dB est une bonne valeur pour l'entrée phono. Des valeurs de –100 dB sont courantes pour un amplificateur.

Ce quotient est souvent donné en dBA ou dB pondérés ce qui permet d'avoir des valeurs plus flatteuses à présenter. La différence avec les dB non pondérés est qu'on atténue les bruits produits dans l'extrême grave et dans l'extrême aigu. Pourquoi ? parce qu'en pratique, la courbe de réponse de l'oreille humaine suit une courbe en cloche avec une sensibilité maximum pour les signaux médiums. Donc, le bruit aux fréquences graves et élevées est moins perceptible donc moins gênant.

 

Impédance d'entrée

L'amplificateur reçoit un signal à amplifier provenant d'une source externe. Ce signal sort lui même d'une amplificateur (cas des tuners, platine CD-ROM…) ou directement d'un équipement électromécanique (platine disque vinyle par exemple). Ces sources ont une impédance de sortie qui dépend de leur conception. Le raccord entre la source et l'amplificateur sera d'autant meilleurs que les impédances seront proches. Dans les années, 50, les amplificateurs de bonne qualité disposaient de plusieurs entrées d'impédance et de sensibilité différentes. Pour l'anecdote, on considérait alors que les entrées dites « ligne » étaient suffisamment anecdotique pour n'en mettre qu'une. Les autres étaient les entrées microphone, pick-up, cellule dynamiques… Aujourd'hui, la plupart des sources répondent au standard habituel des entrées « ligne » à savoir, impédance d'entrée de 47kohms pour une sensibilité de 0db soit 775mv. L'amplificateur doit avoir une impédance d'entrée équivalente. Ce qui est devenu anecdotique, ce sont les autres entrées (du moins, sur les amplificateurs de salon).

 

Sensibilité d'entrée

La puissance de sortie réelle d'un amplificateur dépend de plusieurs facteurs comme l'impédance des enceintes par exemple. Elle dépend également du niveau de tension qui lui est injecté à l'entrée. En fait, un amplificateur peut être considéré comme un multiplicateur de puissance. Les puristes m'excuseront par avance de mélanger les watts et les volts mais généralement, la puissance maximale d'un amplificateur est donnée pour une valeur maximale de tension admissible en entrée. Que se passe-t-il si l'on injecte un niveau de tension plus élevé ? L'amplificateur saturera au niveau de l'entrée et le son reproduit fera toujours 20W mais sera inaudible. Si l'on injecte un niveau de tension plus faible, on n'atteindra pas les 20W (mais au moins, ils seront audibles).

Le niveau de sortie de la plupart des équipements est fixé à 775mV ou 0db. Encore faut-il s'en assurer.

La sensibilité d'entrée de l'amplificateur n'est pas toujours donnée et est parfois différente de 775mV. Elle peut atteindre 1V pour certains ou 0,5V pour d'autres. Que se passe-t-il dans ces cas :

Dans le premier, il faudra vérifier si le niveau de sortie de la source peut être réglé pour atteindre 1V. C'est rarement possible et dans ce cas, vous ne pourrez peut-être pas bénéficier de toute la puissance disponible de votre amplificateur.

Dans le second cas, il faudra vérifier si le niveau de sortie peut être atténué car sinon, vous saturerez l'entrée de l'amplificateur. Si ce n'est pas le cas, il faudra mettre un atténuateur externe entre l'amplificateur et la source. On peut facilement réaliser un tel atténuateur à l'aide de résistances et loger le tout dans un petit boîtier ou une prise DIN (pour les anciens amplificateurs).

 

Impédance de sortie

On considère ici l'impédance des sorties de l'amplificateur sur lesquelles vous connectez les enceintes. Les valeurs courantes sont 8 ohms et 4 ohms pour les amplificateurs et 8 ohms pour les enceintes (sachant qu'il est possible de connecter des enceintes d'impédance 8 ohms sur des sorties d'impédance 4 ohms au prix d'une baisse de puissance). Si vous le pouvez, choisissez un amplificateur disposant de sorties d'impédance 4 ohms. Ce n'est pas un gage de qualité mais beaucoup d'enceintes d'impédance 8 ohms descendent parfois à 6 ohms ou moins à certaines fréquences ce qui peut mettre en danger l'amplificateur.

 

Facteur d'amortissement

Les haut-parleurs de l'enceinte et le filtre induisent un courant de contre-réaction qui revient vers l'ampli. Cette contre-réaction doit être amortie pour ne pas créer de distorsion et de risque d'oscillation de l'amplificateur. Le facteur d'amortissement est la valeur qui caractérise cet amortissement. Il doit être au moins de l'ordre de 40 à 80. Des fabricants annoncent des facteurs d'amortissement de plusieurs centaine. Plus il est élevé, mieux c'est, bien que certains contestent cette assertion.

 

Contre-réaction

Rarement, mais parfois, le fabricant de l'amplificateur donne le taux de contre-réaction de son matériel. De quoi s'agit-il ? En simplifiant à l'extrême, la contre-réaction consiste à ramener une partie du signal de sortie sur l'entrée de façon à corriger les éventuels défauts de la sortie par rapport à l'entrée. C'est un puissant moyen de diminuer le taux de distorsion. Toutefois, le monde étant imparfait, le fait de réaliser cette opération entraîne d'autres inconvénients, comme, par exemple, diminuer la dynamique de l'amplificateur. Alors, quelle valeur de taux de contre-réaction est-elle la bonne ? En général, cette information n'est pas donnée, sauf, lorsque la valeur du taux est nul (amplificateur sans contre-réaction).

 

Séparation des canaux

D'une manière générale, préférez les amplificateurs dans lesquelles les deux voies d'amplification sont complètement séparées. Cela évite que les canaux « bavent » l'un sur l'autre (diaphonie). De même, le contrôle de la balance devra être un modèle à double potentiomètre.

 

Puissance

La course à la puissance ne sert à rien si vous optez pour des enceintes à haut rendement. 20 à 25 watts sont généralement très largement suffisants à condition que l'amplificateur ne s'effondre pas lors de passages musicaux fortissimo avec beaucoup d'impulsionnelles. A titre indicatif, avec une enceinte ayant 96 dB de rendement, une écoute à 3 à 5 watts permet de sonoriser une pièce de 70m2 sans problème (avec des plafonds à hauteur standard) et de vous rendre sourd rapidement. Attention, vérifiez que cette puissance est donnée pour une impédance d'enceinte de 8 ohms (les plus courantes).

Une petite remarque sur les amplificateurs pour la vidéo domestique. Ceux que j'ai pu voir, dans une fourchette de prix de 300€ à 900€ (2000 à 6000F) annoncent souvent des puissances de 5x70W. Observez la taille du transformateur d'alimentation. Il est souvent dimensionné pour délivrer 100 à 150W. Or, 5x70W = 350W. Il y a comme un problème. Encore une fois, c'est l'alimentation qui pèche le plus souvent dans ce type de matériel.

Mais comment cela a-t-il été mesuré ? Et bien parfois, pour les constructeurs les moins scrupuleux, la puissance est mesurée sur un seul canal à la fois. L'alimentation étant soulagée, la limite de saturation est plus élevée donc la puissance aussi. Donc un ampli 5 x 80W sur le papier se retrouve avec 5 x 30W lorsqu'on exploite tous les canaux, voire beaucoup moins.

 

Les caractéristiques fonctionnelles

 

Chaîne intégrée ou éléments séparés

Une marque qui sait construire de bons amplificateurs ne saura pas forcément réaliser un bon tuner ou un bon lecteur de compact-disc. Il est donc généralement préférable de constituer sa chaîne à l'aide des meilleurs éléments séparés choisis chez les meilleurs constructeurs. Un autre phénomène qui militait en faveur des éléments séparés dans les années 60-70 était que la cohabitation entre deux éléments pouvait poser des problèmes. Par exemple, le tuner qui manipule de la haute fréquence dans un ampli-tuner peut générer des bruits par induction dans la partie amplificateur. Il en est de même pour la partie logique (micro-processeur et/ou autres circuits) qui s'est imposée dans beaucoup d'appareils à partir des années 1980-1990.

On peut dire que depuis les années 1990, ces phénomènes sont biens maitrisés et ne posent plus de réels problèmes, sauf appareil bas de gamme extrêmement mal conçu.

L'inconvénient des chaînes à éléments séparés est la quantité de câbles de raccordement qu'il vous faudra connecter et cacher, un volume plus important qu'une chaîne intégrée et une éventuelle mauvaise adaptation des éléments entre-eux. Un vendeur sérieux doit être capable de vous conseiller sur ce dernier point.

Comme vous pouvez le constater, pour choisir un bon amplificateur il faudra aller ailleurs que chez Carrefour pour avoir les réponses à toutes ces questions. Un bon vendeur d'une boutique spécialisée saura répondre à la plupart d'entre elles, pourra éventuellement vous montrer l'amplificateur ouvert (ou des photos) et saura vous conseiller. Il existe également des revues qui testent régulièrement ces appareils. Évitez les revues qui ne traitent que de la Hi-Fi de luxe (sauf si vous avez les moyens).

 

Correcteurs de tonalité

Il s'agit des graves, aigus, « loudness » et autres gadgets du même ordre. Dans la mesure du possible, choisissez un amplificateur dont tous les correcteurs peuvent être court-circuités. Les correcteurs de graves et d'aigus ne servent généralement à rien (sauf à introduire du bruit). Le « loudness » (ou correcteur physiologique) peut être utile. Ce correcteur rehausse artificiellement les basses et les aigus de façon à corriger les « défauts » de l'oreille humaine lors des écoutes à faible volume (note : l'oreille humaine voit sa sensibilité évoluer en fonction de la puissance sonore. A 120 dB, elle est quasiment linéaire pour toute les fréquences mais l'on se trouve au seuil de la douleur. A 20 dB, les graves sont inaudibles alors que les médiums le sont). Les puristes n'aiment pas ce correcteur. Personnellement, je le recommande sachant que dans la plupart des cas, les écoutes se font à faible volume et qu'il serait dommage, au nom d'une recherche d'un certain absolu, de se priver d'une bonne partie du message musical. Le correcteur physiologique doit évidemment être déconnectable. Certains voient leurs courbe de correction évoluer en fonction de la puissance de sortie sélectionnée pour devenir quasiment linéaires à un certain niveau de puissance. C'est une option intéressante mais qui ne peut pas prendre en compte un autre élément important : le rendement des enceintes (sauf si la chaîne est conçue pour des enceintes particulières).

 

Filtres

Courant dans le passé, rare depuis que les amplificateurs ne disposent plus d'entrée phono, les filtres coupe-haut et coupe bas permettent de réduire la bande passante de l'amplificateur.

Le filtre coupe bas ou « anti-rumble » atténue le son dans les fréquences basses. Il est réglé aux alentours de 50Hz ou moins. Ce filtre est très utile lorsque l'on écoute un disque vinyle abimé (gondolé...) qui produit des infrasons néfastes pour le haut-parleur de grave. Lorsqu'il n'est pas activé, on peut voir le haut-parleur grave effectuer de grandes élongations à une fréquence très faible, et pour rien puisqu'on ne les entend pas.

Le filtre coupe haut, réglé aux alentours de 12 à 15kHz (parfois moins) permet d'atténuer les grésillements produits par un disque en mauvais état ou atténuer certains parasites gênants lors de la réception en modulation d'amplitude (AM, PO, GO).

L'usage des platines vinyles étant devenu rare et l'écoute des bandes AM également, ces filtres ont naturellement disparu des appareils bas de gamme et moyen de gamme.

 

Le mode bridgé

[LAPEYRE] : ce mode permet de combiner la puissance de 2 canaux pour obtenir 1 canal d'une puissance 3 à 4 fois supérieure d'un des canaux non bridgé. Ce mode peut s'actionner à l'aide d'un commutateur et d'un câblage différent des haut-parleurs sur les borniers de l'amplificateur.

Sur les amplificateurs à tube, c'est relativement facile à réaliser, car il y a des transformateurs de sortie. Il suffit de les mettre en série. Pour les amplificateurs à transistors, c'est plus compliqué. On connecte un coté de l'enceinte sur une sortie d'un canal de l'ampli, et l'autre coté de l'enceinte sur l'autre sortie de l'autre canal de l'ampli. Les canaux délivrent le même signal, mais l'un des deux est inversé par rapport à l'autre.

Les deux tensions des deux canaux s'additionnent, et c'est là que cela devient intéressant: La puissance dans une enceinte est donnée par la formule suivante: P = U² / R, c'est à dire que la puissance est égale à la tension au carré divisée par l'impédance du haut-parleur. La combinaison des deux amplis ne donne pas le double de puissance mais parfois jusqu'à 4 fois plus.

En fait, si cette puissance bridgée peut être égale à 4 fois la puissance nominale de l'amplificateur, c'est parce que chaque amplificateur voit une impédance qui est celle du haut-parleur divisée par deux. Dans le cas d'une enceinte 8 Ohms, chaque amplificateur verra donc une impédance de 4 Ohms. Pour connaître la puissance bridgée sous 8 Ohms, il suffit de multiplier par deux la puissance d'un canal non bridgé sous 4 Ohms. Donc si vous avez un amplificateur qui fait 2 X 60 W sous 8 Ohms et 2 x 100 W sous 4 Ohms, vous pouvez savoir que la puissance bridgée sera de 1 x 200 W sous 8 Ohms. Il bien sûr déconseillé de bridger un amplificateur avec une charge de 4 Ohms car il faudrait pour cela que votre amplificateur soit capable d'assumer en stéréo des haut-parleurs de 2 Ohms, ce qui ne court pas les rues.

De plus, si l'amplificateur n'est pas très à l'aise avec des charges de 4 Ohms en stéréo, il ne le sera pas plus avec des enceintes 8 ohms en mode bridgé. Seule la puissance sera supérieure. L'inverse est aussi vrai, un amplificateur bon en stéréo sous 4 Ohms sera probablement bon sous 8 Ohms en bridgé. Enfin, pour en terminer avec un petit inconvénient du mode bridgé, le facteur d'amortissement est divisé par deux.

 

Les caractéristiques de conception

 

Les composants électroniques

Vous seriez surpris de savoir avec quoi sont faits ces merveilleux amplificateurs japonais « moyen de gamme » (quand j'étais lycéen, j'en réparais chez le revendeur du coin pour me faire de l'argent de poche). Malheureusement, comme partout, la qualité se paie. Il existe de très bons amplificateurs japonais, anglais, américains, construits avec des composants de qualité mais c'est cher (à une certaine époque, il existait même de très bons amplificateurs français...). Si l'on exclut les problèmes de sous-dimensionnement, les défauts typiques de ces matériels sont les potentiomètres (bouton de volume par exemple). Au bout de quelques années, ils crachent. Seule solution: les nettoyer avec un produit spécial (bombe Kontact) ou les remplacer par des potentiomètres étanches tels que ceux que l'on trouve dans les matériels professionnels.

Dans certaines revues d'électronique grand-public, on trouve des publicités pour des condensateurs, résistances, câbles de connexion et autres composants dédiés à la Hi-Fi. Certains atteignent des sommes que l'on pourrait qualifier de déraisonnables.

Dans certains forums, on assiste à des débats passionnés (ou au moins de passionnés) sur les qualités respectives du condensateur à papier huilé par rapport au polyester et sur les différences fondamentales entre les tubes de la marque Electro-harmonix par rapport à Sovtek (j'aurai pu prendre d'autres noms).

La plupart des acheteurs de chaînes de marques ont peu de prises sur les composants utilisés dans leurs appareils. Toutefois, certains revendeurs proposent des « upgrade » permettant d'améliorer les caractéristiques de certains appareils du commerce (par exemple, les lecteurs de CD) en proposant de changer les amplificateurs opérationnels d'origine par d'autres plus performant.

Que faut-il en penser ?

D'une manière générale, fuyez tout ce qui paraît déraisonnable et méfiez vous des modes du moment. Il existe quelques bon articles dans des revues d'électronique amateur qui font régulièrement le point sur ces sujets (par exemple, la revue [LED] ainsi que des ouvrages dédiés à la technologie des composants (par exemple [BESSON2] même s'il est un peu ancien) si vous souhaitez vous faire une opinion rationnelle sur ce sujet.

Si vous avez envie de vous amuser un peu (ou si vous ou votre portefeuille ressentez le besoin de vous faire vacciner contre la déraison), allez faire un tour sur le site de Dominique Pétoin qui a créé un bétisier de la Hi-Fi : http://www.petoindominique.fr/php/betisier.php. Au menu, le bornier d'enceinte qui rend le son plus transparent, les boutons marche-arrêt situés à l'arrière de l'ampli pour que le câble secteur ne traverse pas le boîtier ce qui risquerait de générer des parasites avec photo de l'intérieur de l'ampli à l'appui qui laisse quelque peu perplexe...

Autre site qui vaut la peine dans la dénonciation des bêtises de la Hifi : http://www.pasbanal.com/Les-10-plus-gros-mensonges-en-audio_132.php.

 

Les câbles

J'ai longtemps hésité à écrire ce paragraphe tellement les discussions sur ce sujet font rage. On se trouve ici dans le domaine de l'irrationnel le plus complet, voire, de la pure débilité. En guise d'introduction, je ne peux m'empêcher de reproduire ce petit morceau de bravoure pêché sur le forum de homecinema

Il était rodé sur un système différent du tien. Or un câble rodé sur un système différent va garder en mémoire le son de l'ancien système. Donc ce n'est pas ton système que tu as écouté avec ce câble mais celui de la personne qui te l'a prêté. Dans ces cas très précis, il faut faire appel à "The exorcist" de chez Griphon qui va te permettre de remettre à zéro les compteurs du câble. Une fois blanc, il pourra recevoir les marques spécifiques de ton système et ainsi se rôder.

Il s'agit (probablement) d'une plaisanterie mais elle est révélatrice des échanges qui ont lieu sur le Web à ce sujet.

La physique et les écoutes en aveugle invalident toutes les affirmations des charlatans (escrocs) qui tentent de vous vendre les 5 m de câble à 24000€ (si, si, vous avez bien lu)… et même à 100€.

Pour une installation HiFi domestique, un câble de cuivre de 1,5mm² en multibrins sera largement suffisant pour des longueurs de l'ordre de quelques mètres. Vous trouverez ça chez votre magasin de bricolage habituel. Pourquoi du multibrins ? Simplement parce que c'est plus souple et donc plus facile à travailler que du câble rigide et non pas, comme on peut lire dans certains forums, pour éviter un quelconque effet de peau en haute fréquence (20kHz, haute fréquence, on croit rêver…).

Inutile non plus d'espérer améliorer votre chaîne en achetant très cher des multiprises à 1000€. Si vous avez des problèmes de parasites, peut-être qu'un filtre secteur pourra améliorer la situation mais beaucoup d'amplificateurs en sont déjà munis. Si le problème persiste, il n'y a malheureusement pas beaucoup d'autres solutions que de traiter le problème à la source.

 

La commutation

Les commutations électroniques (sélection des différentes sources, compact-disc, tuner, magnétophone...) se sont généralisées sur les préamplificateurs actuels au détriment des commutations mécaniques (contacteurs) Lorsqu'elles sont mal réalisées, elles peuvent introduirent des parasites (à cause du processeur de commande qui fonctionne à des fréquences « relativement » élevées). Elles peuvent également introduire du souffle. La plupart des amplificateurs modernes ont une télécommande ce qui implique une commutation électronique avec ou sans composante électromécanique (relais). La commutation mécanique est également source de bruit (crachement) mais elle est plus facile à nettoyer.
Dans ce domaine, le choix est de moins en moins possible, la commutation entièrement électronique s'est imposée. Elle est suffisamment au point depuis les années 2000 pour que cela ne soit plus un inconvénient... Sauf en cas de réparation. On sait encore changer un contacteur ou un relais d'un amplificateur des années 1960-1970. Dans bien des cas, on ne peut plus réparer des commutations électroniques d'amplificateurs plus récents faute de pièces...

 

L'alimentation

L'alimentation est le point faible de la plupart des amplificateurs bas de gamme, moyen de gamme (y compris en vidéo domestique) et des mini-chaînes. C'est normal : les transformateurs de qualité coûtent cher. L'amplificateur s'effondre lors des passages musicaux impulsionnels, même à faible puissance moyenne et cela s'entend très bien à l'oreille.

Une alimentation est caractérisée par :

Que penser des alimentations stabilisées (i.e. un montage électronique garantit que la tension est constante quelque soit la charge demandée à l'alimentation). Les avis sont partagés. Dans [BESSON1], on peut lire que l'alimentation stabilisée n'est pas indispensable en classe A puisque la consommation est quasiment constante mais quelle est obligatoire en classe B ou AB puisqu'elle est constamment variable. Chez d'autres auteurs, on peut lire exactement le contraire !

En fait, tout le monde a raison et à tort. Une alimentation stabilisée compare en permanence la tension délivrée en sortie à une tension de consigne. Il y a donc une boucle de contre-réaction sur le dispositif de régulation. Si cette contre-réaction est trop lente, la tension variera en sortie ce qui créera de la distorsion (saturation…).Si elle est trop rapide, le système risque d'osciller. Donc, une alimentation stabilisée peut-être la meilleure ou la pire des choses selon sa conception. Dans tous les cas, il faut vérifier que sa sortie dispose de condensateurs de capacité importante pour répondre rapidement aux appels de courants impulsionnels.

Si l'alimentation n'est pas stabilisée, pas de panique, on réalise de très bon transformateurs qui, s'ils sont bien dimensionnés, permettent de répondre aux besoins des modules d'amplification sans trop de variation de tension. Là encore, il faut disposer de condensateurs pour répondre aux appels de courants impulsionnels.

Pour les transformateurs, les modèles dits en R (tension à vide > de 4% à la tension en charge, rayonnent peu) sont meilleurs que les transfos toriques (tension à vide > de 10% à la tension en charge, rayonnent peu) qui sont meilleurs que les transformateurs tollés classiques (rayonnent beaucoup, tension à vide supérieure de parfois 30% à la tension en charge, chauffent…) [Selectronic].

Alors, finalement, que choisir pour les classes A et AB ? En classe A, la consommation de courant varie peu. Il n'y a donc pas d'inconvénient à utiliser une alimentation stabilisée. Au contraire, comme la tension de polarisation doit être la plus stable possible, c'est plutôt un avantage. On notera néanmoins que la remarque de [BESSON1] reste valide, d'autant plus si on la replace dans le contexte de l'époque ou ce type d'alimentation était coûteux à réaliser.  

En classe AB, la consommation varie en permanence. Je préfère pour ma part un bon dimensionnement de l'alimentation avec un transformateur dont la tension de sortie varie peu en fonction de la charge qu'une stabilisation qui risque de brider l'amplificateur.

Dans les amplificateurs du commerce, la plupart des alimentations sont non stabilisées.

A noter que l'on commence à voir apparaître des alimentations à découpage dans les amplificateurs de forte puissance. Avantage : forte puissance disponible sous un faible encombrement et légèreté. Inconvénient : les alimentations à découpage sont génératrices de parasites et doivent être soigneusement filtrées et blindées.

Le problème est qu'il est difficile de savoir ce qu'un amplificateur a dans le ventre sans l'ouvrir. C'est difficile à faire dans une grande surface. Un revendeur spécialisé doit être en mesure de répondre à des questions sur l'alimentation. N'hésitez pas a lui en poser.

Pour information, le poids typique de quelques transformateurs selon la puissance et la conception. Ca permet de se faire une idée sur le poids de l'amplificateur.

 

Amplificateurs à lampes, versus amplificateurs à transistors

Dans les années 1990, on a assisté à un retour en force des amplificateurs à lampes. Certains passionnés n'hésitent pas à les considérer comme meilleurs ou supérieurs à tout ce qui se fait à transistors. Que faut-il en penser ?

Objectivement, les meilleurs amplificateurs à lampes n'atteignent pas les caractéristiques des meilleurs amplificateurs à transistors. Les taux de distorsion sont plus élevés, les temps de montée plus faibles, le rapport signal sur bruit moins bon, etc. Pour autant, ce n'est pas parce qu'ils sont objectivement moins bons qu'ils sont mauvais. Constater la différence entre un taux de distorsion de 0,01% et 0,1% n'est certainement pas à notre portée.

Subjectivement, on peut tout dire et son contraire. Il y a le fameux « son lampe » déjà évoqué, le charme des filaments de chauffage (lorsque les lampes sont visibles), etc. C'est le véritable critère de choix des passionnés de ces amplificateurs. Il faut simplement remplacer dans leurs discours sur ce sujet le terme « meilleur » par « je préfère ».

Pour ma part, j'ai des amplificateurs à lampes et d'autres à transistors. Celui que j'utilise est à circuits intégrés en classe AB (horreur !). Les raisons, qui peuvent intéresser les hésitants :

 

Les techniques d'amplification

Les grandes techniques les plus utilisées dans le domaine des amplificateurs à transistors sont l'amplification en classe A, l'amplification en classe B, l'amplification en classe AB et l'amplification en classe D. La plupart des amplificateurs « moyen de gamme » sont en classe AB et les résultats sont tout à fait honorables. Depuis quelques années, les amplificateurs classe A ont (re)fait leur apparition chez les revendeurs grâce à l'arrivée de transistors capables de supporter les puissances mises en jeu dans ce mode de fonctionnement. Si vous avez le choix, prenez un classe A. Sinon, ne soyez pas désespéré. La différence d'écoute (si vous arrivez à en percevoir une) ne justifie pas forcément la différence de prix. Et si un de vos amis se monte du col en parlant du dernier classe A qu'il a acheté, vérifiez deux choses : est-ce bien un classe A ? Il existe des dénominations commerciales (Class AA ou Class AAA) qui n'ont rien à voir avec la technique utilisée mais qui prêtent volontairement ou non à confusion. D'autre part, si c'est réellement un classe A, demandez lui de vérifier jusqu'à quelle puissance. En effet, beaucoup d'amplificateurs classe A commutent en classe B au-delà d'une certaine puissance (parfois, 2 Watt).

Enfin, depuis le milieu des années 2000, l'amplification en classe D devient de plus en plus courante. Il faut dire qu'elle a de quoi séduire en terme de rendement. Pour autant, elle a aussi ses inconvénients propres et ses détracteurs (qui de toute façon, sortis de la classe A, n'admettent aucun autre mode !).

Ci dessous, une explication des différentes classes tirée de [LAPEYRE] :

Les dénominations A, B, AB, G, etc. concernent les étages de sorties des amplificateurs, c'est-à-dire, la partie où des transistors (ou des tubes) vont transformer le signal électrique de faible amplitude du pré amplificateur en signal de forte amplitude capable de délivrer beaucoup de courant. Cette étape étant capitale pour une bonne qualité de son, il est bon de s'y intéresser. Le problème est que le son se compose de parties positives, et de parties négatives, alors que les transistors (ou tubes) ne peuvent laisser passer le courant que dans un seul sens (positif OU négatif). A partir de là, plusieurs solutions existent pour contourner ce problème.

Classe A : pour rester simple: Un amplificateur Classe A reproduit de façon très fidèle le son, possède la meilleure linéarité, la distorsion la plus basse mais à pour inconvénient de dégager une chaleur énorme. Ainsi les amplificateurs classe A sont généralement peu puissants (30 à 50W max.), énormes, chauffent, consomment beaucoup de courant et sont très cher. Ils sont rares sur le marché. L'étage de sortie classe A est néanmoins utilisé systématiquement sur les étages de sortie bas niveau comme la sortie CD, sortie Pré ampli (...) car sa mise en place est simple pour des signaux faibles. Pour les mordus : chaque transistors de sortie va reproduire la partie positive et négative du signal. Pour cela, on applique au signal une tension, dite de polarisation, qui va rendre le signal à amplifier positif. Le problème est que le transistor va dissiper en permanence beaucoup de courant, en pure perte (chaleur). Il dissipera en moyenne la tension de polarisation, même lorsque le signal est un silence. Pour donner un ordre d'idée, pour un ampli de 20 W sous 4 Ohms (ampli peu puissant), la tension de polarisation sera de 13V et donc la puissance dissipé en chaleur sera de 40W! Et si on augmente la puissance de l'ampli, les pertes augmentent au carré ! Il y a eu des variations de cette technique pour réduire les pertes, comme un courant de polarisation variable, ou commuté, suivant l'intensité du signal...Ce qui fait qu'on a pu voir des amplis classe A de 100W par exemple, ou des ampli classe A "abordable" coté prix, puis un retour aux valeurs avec des amplis de 20W appelé « vrai Classe A » ou « True classe A »...

Classe B : les amplis de classe B sont peu utilisés en audio, sauf peut-être sur le très bas de gamme comme des minichaînes et la majorité des autoradios. Une amplification en classe B va amplifier séparément la partie positive du signal et la partie négative du signal à amplifier. Un transistor pour chaque partie. Pendant que l'un amplifie, l'autre est off et vice versa. Il n'y a pas de polarisation, le transistor chauffe beaucoup moins qu'en classe A. Si le signal est faible ou un silence, il n'y a presque pas de pertes. Le désavantage majeur des amplis Classe B est qu'il peut générer une distorsion, appelée distorsion de croisement, crée au croisement du signal positif et négatif, d'où son nom. Cette distorsion est très audible sur les signaux faibles et est insignifiante sur les signaux élevé.

Classe AB : Les amplis classe AB représentent l'énorme majorité des amplis autant en Hi-Fi haut de gamme, Home-cinéma que les minichaînes. Il est bon de s'y intéresser. A faible volume, ils fonctionnent en classe A (enfin, pas tout à fait mais presque...) et dès que le volume augmente, ils basculent en classe B. Ils utilisent moins de puissance que les classes A, sont moins cher, chauffent moins, et peuvent s'en rapprocher à l'écoute.  Techniquement, il s'agit presque d'un étage de puissance classe B, sauf qu'on applique un courant de polarisation. Suivant les marques, la gamme du produit et le prix, le pourcentage de classe A ne sera pas le même. Par exemple, on peut considérer 2 amplis de classe AB de puissance identique: 100W. L'un aura une polarisation de 10V, et l'autre une polarisation de 2V. La qualité à l'écoute ne sera pas du tout la même, car l'un fonctionnera souvent en classe A et l'autre quasiment toujours en classe B. C'est un des critères, peu connu, qui fait la différence de qualité entre différentes amplifications. Bien sûr, la tension de polarisation n'est jamais donnée dans les caractéristiques techniques des constructeurs, sinon les marques grand public auraient du mal a vendre les minichaînes! Mais on a un moyen de savoir si amplificateur comporte une large part de classe A ou non: Un ampli avec une polarisation élevé (bon pourcentage de classe A) aura tendance à chauffer au repos, aura une grosse alimentation (transformateur bien lourd), des gros radiateurs (bien lourd) et une bonne aération sur le couvercle. Bizarrement, les minichaînes sont peu aérées et particulièrement légères. Coïncidence ?

Classe D : les amplis classe D fonctionnent un peu comme un hacheur, en tout ou rien. La valeur de sortie possède donc soit la valeur maximum, soit 0V. La puissance moyenne représente le signal audio. Il suffit de mettre un filtre passif passe-bas pour enlever les hautes fréquences. Le problème est que la commutation, pour être inaudible dans le spectre audible, doit se faire au-dessus de 40kHz. Les amplis classe D sont souvent utilisés pour les subwoofers (et les amplis de guitare bass) car la bande passante est faible (120Hz maximum), ils sont petits et chauffent moins. En fait, l'efficacité de la classe D est supérieure à la classe A, B, et AB. La qualité peut-être excellente, mais cela implique une fréquence de commutation élevée et un très bon filtre.

Classe G : les amplificateurs classe G possèdent 2 alimentations, une avec un faible voltage et un autre avec une plus forte tension. Lorsque les signaux sont de faibles amplitudes, l'ampli (de classe A) est connecté à la petite alimentation et lorsque le signal est fort, l'amplificateur est connecté à la grosse alimentation.

Classe H : un ampli classe H se sert d'un ampli classe D pour faire varier la tension de l'alimentation. La partie amplification de l'amplificateur est en classe A ou AB. Les amplificateurs classe H sont souvent utilisé dans les ampli professionnels.

Quelle classe choisir ?

Maintenant que l'on a fait connaissance avec les principales classes d'amplification, y a-t-il un meilleurs choix ?

Dans l'absolu, évidemment, non. Mais si vous vous posez la question, c'est que vous avez peut-être l'intention de fabriquer un équipement ou que vous souhaitez en acheter un. Et vous vous dites que la classe d'amplification peut être un critère de choix supplémentaire.

Classe A : pour un amplificateur très basses puissance (0,5W) disposant d'une alimentation secteur, c'est sans doute le meilleurs choix. L'amplificateur en classe A est simple à concevoir et la qualité de reproduction est généralement optimale. Donc, si vous faites un amplificateur pour casque, c'est une bonne solution... encore une fois, tant que vous avez une alimentation secteur. Car sur pile ou batterie, l'autonomie sera réduite du fait du mauvais rendement de cette classe.

Si votre besoin se porte sur un amplificateur de puissance, la classe A n'est pas vraiment adaptée. La différence de qualité de restitution est nulle ou marginale. Personnellement, mes essais sur un Marantz PM80 où il est facile de commuter entre les deux classes ne m'ont pas permis de constater de différences. Mon sentiment est que jusqu'à une puissance efficace de 20W, on peut se laisser tenter mais au-delà, on prend des risques sauf à viser des équipements très haut de gamme à la finition parfaite : un classe A chauffe énormément ce qui nécessite une fiabilisation particulière de la construction si l'on ne veut pas d'ennuis avec ses clients.

Classe AB : c'est la classe qui a permis à la HiFi de se démocratiser. Les performances peuvent être excellentes. Les montages sont souvent « sans ennuis ». La plupart des amplis vendus jusqu'à la date présente (2013) restent des classes AB. La souplesse d'emploi de ces amplificateurs, font que malgré la montée en puissance des classes D, la classe AB devrait continuer à avoir la faveur de nombreux audiophiles.

Classe D : la classe D devrait remplacer petit à petit la classe AB dans certaines applications. Son principal avantage par rapport à la classe AB (et A) est le rendement. 25% pour la classe A, en général, de l'ordre de 60% pour la classe AB et de l'ordre de 90% (voire, 95%) pour la classe D. Le fonctionnement en commutation permet de réaliser des amplificateurs puissants ne disposant que de petits radiateurs (par rapport à la classe AB et à plus forte raison, par rapport à la classe A). De même, l'alimentation pourra être moins puissante qu'en classe AB pour une puissance de sortie donnée. Ce point est particulièrement intéressant si vous vous lancez dans la construction d'un ampli 5.1 ou 7.1 et que vous souhaitez tout mettre dans un même coffret pas trop encombrant. Il y a néanmoins quelques inconvénients potentiels :

 

La multi-amplification

Le plus souvent la chaîne de reproduction se compose, entre autres, d'un amplificateur stéréophonique et de deux enceintes que l'on supposera être multivoies. Chaque enceinte reçoit une des deux voies qui sort de l'amplificateur et une série de filtres répartie les différentes bandes de fréquence vers les haut-parleurs concernés. Pour une des voies de l'amplificateur et une enceinte deux voies, on a donc le schéma suivant :

Une autre façon de procéder consiste à disposer d'un amplificateur par voie. Chaque amplificateur peut-être spécialisé dans une bande de fréquence et reçoit les signaux correspondant d'un préamplificateur via un filtre actif.

3.3.7.1 Multi-amplification et bi-câblage

Le bi-câblage consiste à câbler séparément les graves et les aigus entre un amplificateur classique et des enceintes filtrées. L'intérêt est nul. La multi-amplification consiste à séparer les fréquences pour les différents haut-parleurs, puis à les amplifier séparément pour chaque HP. Il ne faut donc pas confondre bi-câblage et multi-amplification comme ont tendance à le faire croire certains revendeurs peu scrupuleux qui ont intérêt à vendre du câble très cher.

3.3.7.2 La suppression des filtres passifs dans l'enceinte

Dans la première configuration, le filtre séparateur agit sur des signaux de forte puissance. Or, la réalisation de tels filtres est délicate et ce, d'autant plus que l'on se trouve dans des basses fréquences. Dans la deuxième configuration, le filtrage est réalisé avant l'amplification et agit donc sur des signaux de faible puissance. Les techniques utilisables sont plus performantes et les résultats de beaucoup supérieurs aux filtres de la première configuration. Avantage à la multi-amplification.

3.3.7.3 L'optimisation du rendement

Considérons un amplificateur de 100W ayant à reproduire deux fréquences f1 et f2 avec f1 >> f2. Cet amplificateur attaque une enceinte deux voies, l'un des haut-parleurs reproduisant f1 et l'autre f2. La puissance moyenne maximale que recevra chaque haut parleur sera en final de 25W. Pour le même résultat avec un amplificateur par haut-parleur, il suffira de deux amplificateurs de 25W. Le bilan de puissance est que pour un résultat en puissance identique, dans un cas, il aura fallu un amplificateur de 100W et dans l'autre, deux amplificateurs de 25W soit 50W (pour plus de précisions, voir [PANNEL]). Avantage à la multi-amplification.

Les schémas ci-après, tirés de [LAPEYRE] permettent de mieux comprendre ces explications. La première figure représente un signal envoyé à une enceinte par un amplificateur reproduisant tout le spectre des fréquences.

Dans cet exemple, pour éviter la saturation, la tension de l'alimentation devra être de +20V à -20V. L'amplificateur, sous une impédance de 4 Ohms, devra au moins avoir une puissance de 100W RMS.

En bi-amplication, on a le même signal, mais il y a un amplificateur pour les graves et un autre pour les aigus. Vous pouvez le voir sur le signal suivant:

Pour éviter la saturation, la puissance de l'amplificateur des graves et de l'amplificateur des aigus sera (au moins) de 25 Watts car la tension nécessaire est de +/-10V.

Donc dans un cas, il faut un amplificateur de 100W et dans l'autre deux amplis de 25 W. Bien entendu, dans les 2 cas, la puissance envoyée aux enceintes est la même (50W), mais dans le premier cas, il y a gaspillage car il faut un amplificateur de 100 W pour ne pas saturer sur un signal de 50 W qui comporte plusieurs fréquences différentes. Et pour ne rien arranger cet exemple ne comporte que 2 fréquences différentes. Or la musique est composée de dizaines de fréquences différentes...

3.3.7.4 La réduction de la distorsion

A caractéristique égale, le fait d'utiliser des amplificateurs spécialisés dans différentes bandes de fréquences simplifie leur réalisation par rapport à un seul amplificateur large bande. Cet avantage s'ajoute au précédent (toutes autres caractéristiques égales, un amplificateur de 25 W est plus simple à réaliser qu'un amplificateur de 100W). Avantage à la multi-amplification.

Scinder la bande de fréquence en plusieurs bande réduit la distorsion d'intermodulation. Avantage à la multi-amplification.

3.3.7.5 Plus de pertes à cause des différences de rendement

Dans une enceinte traditionnelle, les haut-parleurs peuvent avoir des rendements différents, en particulier le tweeter qui a souvent un rendement supérieur au médium et boomer. Les filtres ont donc souvent des résistances qui font chuter le rendement de certains haut-parleurs afin d'avoir une réponse linéaire. C'est bien entendu un gaspillage de puissance de l'ampli.

Avec la multi-amplification active, C'est au niveau du gain de l'amplificateur que l'on règle ces problèmes de différence de rendement : suppression des résistances, et donc des gaspillages.

3.3.7.6 L'inconvénient de devoir disposer de plusieurs amplificateurs

Un amplificateur coûte moins cher que plusieurs. Avantage théorique à la première configuration (il en fallait bien un). En réalité, cet argument n'est pas forcément décisif car l'amplificateur en question sera plus complexe que ceux nécessaires à la multi-amplification, donc, plus cher.

Avec tous ces avantages, pourquoi la multi-amplification n'est pas plus développée ? Sans doute à cause du dernier argument sur les coûts. Toutefois, on assiste depuis le milieu des années 90 à un développement de cette technique ce qui a pour conséquence de faire baisser les coûts des amplificateurs avec filtre (actifs).

On notera que comme souvent, c'est dans les fréquences graves que les problèmes sont les plus épineux et qu'il est possible de mixer les deux configurations en faisant bénéficier le ou les haut-parleurs graves d'une amplification spécifique avec filtrage avant l'amplificateur et les autres haut-parleurs, d'une technique de filtrage et d'amplification plus traditionnelle.

L'exemple d'application typique est celui des enceintes triphoniques. Le caisson grave est équipé de son amplificateur avec filtre actif, directement raccordé aux sorties de l'amplificateur stéréophonique de la chaîne, l'amplificateur de l'enceinte se chargeant de la sommation des signaux. Son impédance d'entrée étant élevée, l'amplificateur peut être branché sans problème en parallèle avec les enceintes chargées de la restitution des médiums et des aigus. On peut donc avoir la configuration suivante :

Attention : une confusion peut exister avec le schéma précédent : Les filtres passifs des enceintes "médium-aigu" doivent impérativement couper les son graves. Sinon, vous aures une reproduction des graves par les HP médiums et par le caisson, avec risque de saturation des HP médiums. C'est pourquoi, au final, il est préférable de mettre en place l'installation suivante 

Beaucoup d'amplificateurs permettent l'insertion d'un "processor" entre le préampli et l'amplificateur ce qui rend simple la mise en place de la configuration qui vient d'être décrite.  

Que penser des kits ?

De nombreuses revues d'électronique proposent régulièrement des schémas d'amplificateurs. Puisque l'on envisage la réalisation d'enceintes, pourquoi ne pas également construire soi-même son amplificateur ?

Généralement, les schémas proposés permettent la réalisation d'amplificateurs pouvant être très haut de gamme, meilleurs que beaucoup d'amplificateurs du marché. La raison ? Les revues ont tendance à proposer les dernières techniques disponibles et à soigner tous les aspects du montage, que ce soit par le choix des composants (résistances à couche métalliques, transformateurs toriques ou en R...) que par le dimensionnement des sous-ensembles. A titre d'exemple, un montage paru dans la revue Elektor (septembre 1995) proposait un amplificateur avec les caractéristiques suivantes :

Toutefois, ne nous leurrons pas. Un tel amplificateur (qui est proposé sans préamplificateur) revient cher. A titre indicatif, le kit pour une voie mono était proposé chez les revendeurs aux alentour de 140€ pour l'amplificateur et 170€ pour son alimentation ! L'amplificateur stéréo, une fois habillé et câblé reviendra donc aux alentours de 600€ à 700€.

Avec un préamplificateur digne de l'amplificateur, l'ensemble reviendra aux alentours de 900€ soit plus cher qu'un amplificateur du commerce de qualité correcte (même s'il n'atteint pas les performances de celui-ci). En effet, contrairement aux enceintes, les amplificateurs et autres éléments de la chaîne sont produits aujourd'hui par de puissants groupes industriels qui fabriquent en grande série donc à des coûts relativement bas.

Réaliser soi-même son amplificateur, c'est aujourd'hui essentiellement se faire plaisir, pour ceux que l'électronique intéresse, et prendre éventuellement un peu d'avance sur le marché. Ou alors, c'est viser résolument le haut de gamme sachant que dans ce domaine, les amplificateurs du commerce sont fabriqués en petite série et sont donc très chers.

On notera au passage que le prix de l'alimentation est ici plus élevé que le prix du module d'amplification lui-même. C'est également l'élément sur lequel la marge de manœuvre est la plus importante. Choisissez un transformateur classique (et non pas torique), sous-dimensionnez le légèrement ou n'en mettez qu'un à peine plus puissant pour les deux voies et vous pourrez diviser la facture par deux ou plus. C'est ce que font couramment les fabricants d'amplificateurs.

Si vous faîtes vous même un amplificateur à lampe, son coût est essentiellement déterminé par le coût des transformateurs de sortie et d'alimentation (de l'ordre de 150 € pièce pour généralement 3 transformateurs). Sinon, la fabrication d'un amplificateur à lampe est généralement assez simple, à l'approvisionnement près des pièces.

Les circuits intégrés permettent de réaliser des montages de qualité à des tarifs relativement abordable. Exemple pour un amplificateur 6 voies pour la vidéo domestique :

Soit, un total de 458 € sans le préamplificateur. Pour ce prix, vous disposez d'un amplificateur ayant les performances suivantes :

Voici ce que vous devrez ajouter pour pouvoir profiter de votre amplificateur pour la vidéo domestique : un préamplificateur pour la vidéo domestique.

Ce genre d'appareil se trouve dans le commerce. D'une manière générale, il est préférable de séparer l'amplificateur du préamplificateur, ce dernier se démodant plus vite que l'amplificateur, qui pourra fonctionner 20 ans ou plus sans problème.

 

Une tentative de classement des caractéristiques des amplificateurs

En 1979, [BELZ] proposait le classement suivant « bon, très bon » pour les amplificateurs. A titre indicatif, j'ai reproduit les caractéristiques disponibles pour des amplificateurs Pionner, Quad et Luxman de la fin des années 1980. J'ai également mentionné un kit Elektor de 1995 (amplificateur à transistor IGBT).

 

A propos des prix des amplificateurs

Gamme courante : on trouve des amplificateurs corrects à partir de 200-300€. Toutefois, à ce prix, pas de double alimentation. De 300€ ou 800€ on peut considérer que l'on dispose d'un matériel sérieux d'entrée de gamme pour un équipement stéréo. On trouve également des amplificateurs à lampes aux alentours de 750 € à 4500 €. Les plus chers ne sont pas forcément les meilleurs.

Très haut de gamme : on trouve des amplis à 2000€, 4500€, 15000€, voire 60000€. En 1977, au salon du son, Mark & Levinson, fabricant américain, présentait un des rares amplis classe A du marché. Les prix de l'époque (1977) :

soit la chaîne complète en stéréo aux alentours de 7500€. On pouvait également acheter les enceintes de la marque, deux grands panneaux plans montés sur pied pour 10000€. Nous en sommes alors à 27500€. Ajoutez une platine disque à 1500€ et vous arrivez à une chaîne à près de 30000€. Et il y a plus cher...


 

Enceintes acoustiques

Les enceintes acoustiques (on n'utilise plus trop de chaines monophoniques d'où le pluriel) sont la partie de la chaîne qui va restituer le signal sonore en transformant un signal électrique (qui sort de l'amplificateur) en un mouvement mécanique destiné à brasser de l'air, mais pour la bonne cause.

Cet air est mis en mouvement par un ou plusieurs haut-parleurs montés généralement dans un caisson, ou plus rarement, fixés sur une planche en bois ouverte à l'arrière (enceintes planes).

Disons tout de suite, c'est généralement la restitution des sons graves qui va avoir une importance prépondérante sur le type de caisson à utiliser. Lorsque l'enceinte est composée de plusieurs haut-parleurs, la bonne qualité de la restitution des médiums et des aigus est plutôt un facteur intrinsèque des haut-parleurs eux-mêmes (le caisson intervient peu).

Les enceintes acoustiques sont l'élément de la chaîne haute-fidélité qui génère le plus de controverses. A cela, une raison : c'est le plus imparfait. Ceci explique la profusion des solutions proposées qui sont toutes des compromis.

Ces solutions font appel à un assemblage d'éléments imparfaits (haut-parleurs, filtres, caissons), censés, moyennant quelques acrobaties fournir un compromis acceptable. Mais ce n'est pas parce que ces éléments sont imparfaits qu'il faut croire que l'on peut arriver à une solution acceptable en terme de restitution sonore avec des sous-ensembles de qualité quelconque. Comme partout, la qualité se paie.

Dans le commerce, une bonne paire d'enceintes représente souvent entre la moitié et deux fois le prix du reste de la chaîne qu'on limitera ici à l'amplificateur et à un lecteur de compact-disc.

Le monde des enceintes acoustiques de grande classe est essentiellement composé de petites et moyennes entreprises pratiquant de la moyenne série. Ceci explique en grande partie les coûts élevés rendus à l'utilisateur final. L'amateur peut ici rivaliser avec ces coûts de production et diviser facilement la facture finale par deux ou trois pour un résultat qui sera généralement excellent (à l'écoute subjective). Alors, pourquoi s'en priver ?

 

Enceintes monovoies ou multivoies

 

Enceintes monovoies

Il est possible de réaliser des enceintes mettant en jeu un seul haut-parleur ou plusieurs. Lorsqu'il y a un seul haut-parleur, celui-ci est un large-bande censé reproduire tout le spectre audible. Cette technique est aujourd'hui quasiment abandonnée. Pourtant, elle présente des avantages qu'il n'est pas inutile de rappeler :

En résumé, le risque de créer des distorsions par un montage complexe est ainsi limité au strict minimum.

Toute médaille a son revers. Celui de l'enceinte monovoie est que dans la pratique, on ne sait pas faire de haut-parleurs capables de couvrir tout le spectre de fréquence perçu par l'oreille humaine (sauf lorsque les puissances mises en jeux sont très faibles comme dans les casques). La bande passante des très bons haut-parleurs large bande s'étend généralement de 50-60 Hz à 13-16 kHz. Elle correspond en fait à ce qu'entendent la plupart des gens. Cet argument n'est donc pas complètement recevable eu égard aux autres avantages de ce type d'enceinte.

Un autre inconvénient est que la tenue en puissance est nécessairement limitée. Pour comprendre ce phénomène, quelques explications préalables s'imposent.

La reproduction des sons graves nécessite l'utilisation de membranes de grande taille capables de supporter des élongations et déformations assez importantes. Un haut parleur large bande devra donc avoir un diamètre respectable (20 cm par exemple) pour reproduire correctement le bas du spectre.

Pour un rendement identique, les sons aigus peuvent et doivent être reproduits avec des membranes de petite taille. Ils se traduisent par un nombre de vibrations de plusieurs centaines de fois plus important en une seconde qu'un son grave.

Un haut-parleur large bande devra donc reproduire des sons aigus se superposant à des sons graves, avec une membrane plutôt adaptée à la reproduction des sons graves. Mécaniquement, il y a plus de difficultés à faire vibrer cette grande membrane à 20kHz qu'à 50Hz. Ce phénomène est d'autant plus gênant lorsque l'on monte en puissance. En effet, la membrane va se trouver très sollicitée pour la reproduction des graves avec des élongations et surtout, des déformations importantes. La reproduction des sons médium-aigus va se trouver contrariée entraînant des distorsions importantes et un message brouillé. Ce défaut est très perceptible à l'oreille.

En pratique, les enceintes monovoies sont donc limitées à des puissances de l'ordre de quelques watts. Toutefois, là encore, l'utilisation de transducteur à haut rendement fait que cette puissance admissible peut-être tout à fait suffisante pour sonoriser une pièce de taille importante.

La société française SUPRAVOX, spécialisée dans ce type de haut-parleur de grande qualité a longtemps, contre vents et marées, continuée à produire des enceintes de ce type. La société existe encore mais n'a plus rien produit dans les années 90 ( ?) jusqu'à fin 97 où elle a relancé la fabrication des haut-parleurs T215RTF64. La qualité de ce haut-parleur est étonnante et permet de réaliser des enceintes qui rivalisent avec de nombreuses multivoies. La société PHY HP propose également des haut-parleurs large bande qui ont une très bonne réputation (et un prix à la mesure de cette réputation : plus de 1000€ pour le KM30 en 2004).

 

Enceintes multivoies

La conséquence de ce qui vient d'être exposé précédemment est que très rapidement, les constructeurs ont cherché à réaliser des enceintes équipées de plusieurs transducteurs, chacun d'eux étant spécialisé dans une bande de fréquence.

Les enceintes multivoies les plus courantes sont à deux ou trois voies. Il existe également des quatre ou cinq voies mais il est difficile de justifier techniquement un tel choix et la qualité a tendance à être moins bonne qu'avec une deux ou trois voies.

Dans une enceinte deux voies, un haut-parleur (le boomer) devra reproduire les sons graves et médium-graves jusqu'à environ 2 ou 3 kHz et un autre haut-parleur (le tweeter-médium) devra reproduire les sons médiums et aigus jusqu'à 20kHz. Dans une enceinte trois voies, on aura généralement un boomer, un médium et un tweeter.

Par rapport à une monovoie, l'enceinte multivoies aura généralement une bande passante plus importante et sera susceptible de supporter des puissances plus importantes avant de « distorsionner ». Le choix semble donc évident. Toutefois, les enceintes multivoies présentent également des inconvénients.

Le plus évident est que puisqu'il y a plusieurs haut-parleurs, le son risque de ne pas être homogène. Homogène en terme de restitution mais également, en terme de rendement. Si le haut-parleur aigu a un rendement plus élevé que le haut-parleur grave, la restitution sonore tirera évidemment sur l'aigu.

Un phénomène gênant peut également apparaître. Il s'agit de l'impression que le son provient de plusieurs sources ce qui nuit à sa pureté et à sa précision.

Un autre inconvénient est qu'il faudra, sauf dans des cas très particuliers introduire un filtre destiné à séparer les signaux électriques et les amener sur les différents transducteurs en fonction de la fréquence. Calculer un filtre n'est pas une opération simple. Il y a évidemment des formules mais dans la pratique, les paramètres entrant en jeu sont tellement variés qu'un réglage manuel des valeurs des composants s'impose. De plus, les filtres introduisent souvent les inconvénients suivants ;

Les enceintes multivoies ne sont donc pas la panacée. Toutefois, les avantages déjà cités qu'elles présentent font qu'aujourd'hui, quasiment toutes les enceintes Hi-Fi sont multivoies. Alors, deux ou trois voies ? Le choix dépend de plusieurs paramètres.

Certaines techniques d'enceintes ont tendance à imposer la réalisation de trois voies. Il s'agit en particulier des enceintes dites à "charge symétrique" ou dans les nouvelles appellations, enceintes dites "passe-bande" d'ordre 4 (ce principe a été popularisé en France par ELIPSON dans les années 1970) ou des systèmes triphoniques. Plus généralement, il s'agit d'enceintes dans lesquelles les haut-parleurs graves ne couvrent, généralement par principe, qu'une très faible partie du spectre (les 100 premiers Hertz par exemple). Nous en reparlerons.

Si vous souhaitez disposer d'enceintes capables de supporter de fortes puissances (plus de 50 à 100 watts par exemple), il sera préférable d'utiliser une trois voies afin d'éviter les phénomènes de distorsions que nous avons déjà décrits pour les enceintes monovoies.

Toutefois, la réalisation d'enceinte à hauts rendements, ce qui est généralement le cas des bass-reflex, ne justifie pas de telles puissances. Encore une fois, une écoute à fort volume sonore peut très bien se faire avec quelques watts si l'enceinte a un rendement important.

La pratique montre qu'en Hi-Fi, les enceintes deux voies sont bien sur plus faciles à réaliser et qu'elles peuvent être aussi bonnes que des enceintes trois voies sauf dans les extrêmes graves.

Par contre, en video-domestique, les enceintes trois ou quatre voies seront quasiment incontournables : une voie pour le caisson grave, deux ou trois voies pour les enceintes centrales et latérales, une ou deux voies pour les enceintes surround.

 

Enceintes à deux voies sans filtre

Bien que peu orthodoxe, il est possible de réaliser un montage à deux voies sans utiliser de filtres ou avec un filtre réduit à un simple condensateur. L'avantage est qu'en supprimant ou en simplifiant le filtre, on supprime par la même les problèmes qu'il occasionne.

Les tweeters classiques acceptent très mal qu'on leur injecte des basses fréquences. C'est pourquoi il est indispensable de couper ces dernières à l'aide d'un filtre. Celui-ci peut être constitué d'un simple condensateur chimique non polarisé monté en série. L'inconvénient est que la pente du filtre sera très faible (3 dB par octave) et que le recouvrement entre le haut-parleur grave et aigu sera important sur une large plage de fréquence. Toutefois, ce problème n'est pas gênant tant que l'on reste dans des puissances raisonnables.

Pour ce qui concerne le boomer, l'inertie naturelle dû à sa conception fera un excellent filtre mécanique et il s'arrêtera de lui-même de reproduire les sons aigus. Il n'est donc pas indispensable de le filtrer (lorsque l'on reste dans de faibles puissances). Cette assertion est nénamoins contestée par [DICK].

L'invention des tweeter piézo-électriques a permis la création d'enceintes deux voies sans filtre. Ces tweeters ont en effet la particularité de se couper d'eux-mêmes à une certaine fréquence sans avoir besoin de filtres. SUPRAVOX, fervent défenseur des enceintes monovoies réalisa sa première deux voies dans les années 70. Il conçut un haut parleur grave (le T285) qui se coupait de lui-même à une certaine fréquence correspondant à celle ou le tweeter piezzo prenait le relais.

Pour ma part, j'ai réalisé une enceinte de ce type avec un boomer 31TE SIARE de 31cm. Cette enceinte Hi-Fi, que j'avais initialement conçue pour fonctionner en trois voies en utilisant des transducteurs « classiques » pour les médiums et aigus avait en partie rendue l'âme lors d'un essai un peu violent.

Je transformais cette enceinte trois voies en une deux voies sans filtre avec un tweeter piezzo. Les puristes s'en offusqueront peut-être mais c'est probablement la meilleure enceinte que j'ai réalisée à l'époque. Je considère que la suppression du filtre a été un des éléments importants de cette amélioration, en particulier au niveau de la dynamique. Il faut dire également que le boomer SIARE était assez exceptionnel dans les médiums pour peu que l'on ne dépasse pas une certaine puissance (5 a 10W). Enfin, les fréquences de coupure du tweeter piezzo et du boomer n'entraînaient qu'un faible recouvrement. Cette enceinte, malgré sa taille et son volume imposant, fut construite en plusieurs exemplaires pour des amis convaincus à l'écoute de ses qualités et qui avaient de la place chez eux.

 

Nombre de voies et nombre de haut-parleurs

Une enceinte peut être équipée de plus de haut-parleurs qu'elle n'a de voies. C'est en particulier le cas lorsque l'on souhaite renforcer les graves émis par de petits transducteurs ou lorsque l'on souhaite diminuer la directivité des tweeters. On peut ainsi trouver des enceintes équipées de 3 à 5 haut-parleurs alors qu'elles ne font que 2 ou 3 voies.

 

Types d'enceintes

Il existe de multiples solutions techniques pour la réalisation des caissons. On notera que tous les haut-parleurs ne sont pas adaptés à toutes ces techniques.

 

Enceintes closes

C'est l'enceinte qui a permit à la Hi-Fi de se populariser dans les années 60. Par rapport aux réalisations antérieures, elle avait pour elle sa taille plus petite ce qui permettait de la loger dans les appartements modernes.

Le principe de l'enceinte close est celle de l'enceinte dite infinie. En gros, l'onde arrière émise par les haut-parleurs (le grave en particulier) doit être le plus complètement possible éliminée. Le principe de l'enceinte infinie consiste à la mettre dans une cheminée ! L'onde arrière des haut-parleurs peut ainsi se perdre à l'extérieur et n'interagit pas avec le haut parleur.

Dans une enceinte close, on tente de reproduire ce principe en enfermant le haut-parleur dans un caisson étanche que l'on remplit de matériaux absorbants dont le rôle sera d'absorber l'onde arrière pour éviter qu'elle ne se réfléchisse et vienne interagir avec la membrane du haut parleur.

Les principaux avantages de ce type d'enceinte sont les suivants :

Son principal inconvénient est le suivant :

Une des caractéristiques des haut-parleurs est leur fréquence de résonance (Fr). Pour un haut-parleur de graves, plus elle est basse, plus le haut-parleur sera en mesure de restituer des sons graves. Cette caractéristique est mesurée à l'air libre. Manque de chance, lorsque l'on met un haut-parleur en enceinte close, sa Fr va augmenter, typiquement, doubler.

Ainsi, un haut parleur qui a une Fr de 30 Hz à l'air libre ou dans une enceinte infinie aura une Fr aux environ de 60 Hz en enceinte. Le phénomène physique sous-jacent vient du fait qu'en pratique, l'onde arrière du haut-parleur en enceinte close ne peut pas être entièrement absorbée (sinon, on serait dans une enceinte infnie...). Cette onde vient en fait de la compression/dépression de l'air dans l'enceinte qui s'oppose aux déplacements de la membrane en agissant comme un ressort.

Dans ces conditions, inutile d'essayer d'avoir des sons très graves sauf... si vous construisez des haut-parleurs ayant une fréquence de résonance très basse à l'air libre. De tels haut-parleurs ont été conçus à cet usage à la fin des années 50 ce qui a permis la réalisation d'enceintes closes capable de restituer des sons graves. Re-manque de chance, ces performances ont été atteintes au détriment du rendement (et parfois de la distorsion). C'est ce qui explique d'après moi, la course à la puissance que l'on a pu constater à cette époque chez les fabricants d'amplificateurs. Alors qu'auparavant, on se contentait de quelques watts, il a fallu monter à plusieurs dizaines de watts pour animer les haut-parleurs d'enceintes closes.

Pour l'amateur, ces enceintes sont simples à construire. Encore faut-il trouver de bons transducteurs adaptés à ce type d'enceinte et malheureusement, le renouveau du bass-reflex depuis les années 80 a quelque peu tari les sources.

Une amélioration apportée à ce type d'enceinte et qui mérite d'être signalée est l'asservissement du haut-parleur de grave. Cet asservissement consiste à intégrer le haut-parleur dans la boucle de contre-réaction de la chaîne (et plus particulièrement, de l'amplificateur). Un microphone mesure le son restitué par le haut-parleur et agit sur l'amplificateur pour corriger les défauts. Ce procédé permet en particulier d'améliorer considérablement le rendement de l'enceinte dans les graves pour peu que l'amplificateur suive et de faire baisser le taux de distorsion. On arrive ainsi à réaliser des enceintes de taille réduite capable de restituer correctement des sons à partir de 30 Hz.

Il y a bien sur des inconvénients. La boucle de contre-réaction doit être bien étudiée de façon à conserver au système un bon temps de montée sans osciller (contre réaction trop rapide) ni atténuer la dynamique (contre réaction trop lente). Toutes les réalisations que j'ai vues utilisaient des amplificateurs dédiés pour les graves ce qui augmente le prix global de la chaîne.

Ensuite, il y a de toute façon les limites liées à la construction du haut-parleur : généralement, la contre-réaction va avoir tendance à augmenter la puissance émise dans les graves pour compenser la diminution de rendement en basse fréquence du haut-parleur. Cela se traduit en particulier :

Ce procédé a eu son heure de gloire à l'époque de "l'âge d'or" de la HiFi (années 1970-1980) mais est de toute façon resté assez marginal. Pour ma part, je me souviens de deux réalisations testées lors d'un salon du son à la fin des années 1970. Elles étaient proposées par Philips et 3A. Les 3A étaient remarquables. Les Philips... On dira que ça aurait pu être mieux....

Lors de mes récentes pérégrinations, je n'ai pas trouvé d'enceintes asservies (je n'en n'ai pas non plus spécialement recherché). Ce procédé semble aujourd'hui avoir disparu de la circulation.

 

Enceintes à charge symétrique (passe bande d'ordre 4)

Le principe en est le suivant : un haut-parleur de grave est monté à l'intérieur d'une enceinte (généralement, une colonne) dans un caisson étanche. L'onde arrière doit être absorbée comme dans une enceinte close. La face avant du haut-parleur débouche dans un caisson muni d'un évent. Ce caisson et son évent forment un résonateur accordé. Le résultat est étonnant. Pour disposer de graves puissants, pas besoin de puissance ce qui fait que le haut-parleur peut fonctionner en piston donc, quasiment sans déformation de la membrane. La conséquence est une quasi-absence de distorsion dans les graves. Le revers de la médaille : le résonateur ne fonctionne que sur une plage de fréquence très étroite (typiquement, jusqu'à 100 Hz). Il est donc nécessaire de relayer le haut parleur de grave par un médium-grave (de très bonne facture). A ma connaissance, toutes les enceintes de ce type sont des trois voies. Ce principe a été popularisé par le fabricant français ELIPSON.

La fabrication de ces enceintes est assez délicate. Les personnes intéressées pourront consulter les ouvrages spécialisés. Toutefois, je leur conseillerai plutôt de trouver un kit (ou des dimensions d'enceintes existantes) car en cas d'erreur, il est très frustrant d'avoir réalisé une ébénisterie assez complexe et de se retrouver avec un assemblage impossible à recycler pour un autre type d'enceinte.

 

Enceintes bass reflex

La technique des bass-reflex (ou inverseur de phase) est connue depuis fort longtemps. Le principe en est le suivant : un haut-parleur (de graves) est fixé généralement sur la face avant de l'enceinte. Celle-ci est munie d'un évent destiné à émettre l'onde arrière mise en phase produite par le haut-parleur. L'enceinte agit donc comme un résonateur accordé.

Ces enceintes ont eu un passage à vide lorsque la mode était aux enceintes closes dans les années 1960. Aujourd'hui, elles constituent la majorité des enceintes proposées sur le marché. Pourquoi ce revirement ?

Le principal inconvénient des enceintes bass-reflex réalisées selon les conseils formulés par Briggs est sa taille (et donc son volume) qui devient vite démesurée. C'était le cas dans les années 60. Pourquoi ne serait-ce plus le cas actuellement ? Et bien tout simplement, parce que l'on ne suit plus les conseils de Briggs ! Pour ma part, je ne suis pas sur que cela soit un bien.

Un autre inconvénient de l'enceinte bass-reflex est le son de tonneau que l'on reprochait à certaines réalisations des années 1950. Ce problème était dû à une fabrication trop légère. Il se résout aisément pour peu que l'on prenne des matériaux épais et rigides pour l'ébénisterie et que l'on ajoute des raidisseurs dans les enceintes de grande taille.

Au rayon des avantages, citons en premier lieu la qualité des graves, profonds et puissants.

De plus, à la différence des enceintes closes, la fréquence de résonance des haut-parleurs mis en enceinte bass-reflex baisse (0,7xFr) ce qui permet de descendre plus bas dans les graves.

Il existe plusieurs façons de diminuer la taille des bass-reflex. J'en citerai deux pour mémoire :

 

Il est possible de réaliser un filtre mécanique (planche percée de trous ou de fentes) mais je ne maîtrise pas les formules de calcul (qui semblent assez approximatives) pour en parler plus.

Un dérivé de la bass-reflex est l'enceinte à labyrinthe (on fait parcourir un chemin d'une certaine longueur à l'onde arrière émise par le haut-parleur pour aboutir à l'évent). ELIPSON (et 3A à une certaine époque) a réalisé de telles enceintes dont la taille est étonnamment petite et la qualité remarquable. On trouve des kits avec des plans de telles enceintes dans le commerce (chez FOCAL en particulier).

Citons également une autre variante de la bass reflex : l'enceinte avec radiateur passif. Le radiateur passif est un haut-parleur qui joue le rôle de l'évent dans la bass reflex traditionnelle. Il est actionné uniquement par l'onde arrière du haut parleur de grave et n'est pas relié à l'amplificateur. Il n'a donc pas besoin de moteur. Certains auteurs recommandent néanmoins d'utiliser un radiateur passif ayant les mêmes caractéristiques que le haut parleur de grave, voire, d'utiliser comme radiateur passif le même modèle que le haut parleur de grave (avec son moteur). Cette technique a eu son heure de gloire dans les années 70 avec les Ditton Celestion et Kef me semble-t-il. Aujourd'hui, le procédé semble quasiment abandonné. On lui reproche un certain manque de dynamique.

Pour en finir avec les bass-reflex, je reproduis ici ce qu'en disait 3A dans [3A]. Au voisinage de la fréquence supérieure de l'enceinte, le haut-parleur débite dans le baffle (l'enceinte) et l'ouverture (l 'évent) se substitue au haut-parleur. Il y a donc renforcement du son principal émis par le cône (du haut-parleur) de part et d'autre de cette fréquence tant que la pression sonore à l'endroit de l'ouverture est en phase. A la fréquence de résonance inférieure, il y a opposition de phase et l'émission totale est alors très réduite. La fréquence propre du haut-parleur, (sa fréquence de résonance à l'air libre) doit être placée au centre de ces deux résonances. En résumé, l'inverseur de phase permet d'améliorer le rendement dans les basses tout en jugulant la résonance principale du haut-parleur par son rôle de résonateur qui court-circuite l'arrière du diaphragme au voisinage de sa résonance. [...] le bass-reflex a un rendement très important dans le grave jusqu'à une fréquence qui dépend du volume de l'enceinte, de la fréquence de résonance du haut-parleur et de son diamètre. Le son produit est de haute qualité car l'émission du grave est celle d'un résonateur pur. Le haut-parleur est soumis à un freinage au voisinage de sa résonance ce qui évite les grands débattements, donc la production de distorsions due à la non linéarité du déplacement du haut-parleur .

Malgré toutes ces qualités, on notera que d'après [DICK] « La performance transitoire des meilleures enceintes bass-reflex reste inférieure à celle des meilleures enceintes closes… ».

 

Enceintes triphoniques

Les sons graves sont peu directifs (à la différence des sons aigus) et l'oreille humaine ne perçoit pas la stéréo en deçà d'une certaine fréquence (disons, jusqu'à 200 Hz). Il est donc possible de réaliser un caisson unique spécialisé dans les graves jusqu'à 100 ou 120 Hz accompagné de deux enceintes satellites pour les médiums et aigus.

Les avantages sont considérables :

L'utilisation de filtres actifs reste, même de nos jours, assez rare en HiFi. Des réalisations plus classiques réunissent les deux haut-parleurs de graves dans le même caisson, la séparation des voies étant réalisée par des filtres passifs traditionnels.

Signalons l'existence de haut-parleurs à double bobines qui permettent de réaliser un caisson muni d'un seul haut-parleur, chacune des bobines recevant un des canaux de l'amplificateur.

A noter que toutes les réalisations stéréophoniques classiques peuvent être réalisées sous la forme d'enceintes triphoniques. On peut alors combiner les avantages intrinsèques aux techniques de bases utilisées (bass-reflex, closes, à charge symétrique) avec ceux du système triphonique.

 

Conseils pour la réalisation des enceintes acoustiques

 

Les matériaux

Une point dont il faut se souvenir : une enceinte acoustique n'est pas un instrument de musique mais une charge de haut-parleur qui se doit d'être la plus neutre possible.

Pour atteindre cet objectif, les matériaux qui constituent l'ébénisterie doivent être les plus rigides et les plus inertes possibles. Certains fabricants ont réalisé leurs enceintes en plâtre (conques d'ELIPSON par exemple) ou en béton. Sans aller jusque là, il est préférable de ne pas lésiner sur l'épaisseur des matériaux, surtout si l'enceinte est de grande dimension.

Briggs préconisait de construire une caisse constituée de panneaux de bois (contre-plaqué, aggloméré) en sandwich que l'on remplissait de sable (environ 1 cm d'épaisseur).

En pratique, on arrive à un excellent résultat en utilisant de l'aggloméré de 19 à 22 mm ou plus, du médium de la même épaisseur ou du contre-plaqué. Le médium présente l'avantage d'être très dense. L'absence de sens (les fibres qui constituent le médium ne sont pas disposées selon une direction privilégiée) est un avantage. Enfin, ce bois reconstitué se travaille très bien et peut être vernis directement. C'est la solution adoptée par la plupart des fabricants d'enceintes aujourd'hui et ce n'est pas pour une raison de coût (le médium coûte plus cher que l'aggloméré).

On notera cependant que certains professionnels ne recommandent pas ces matériaux et leurs préfèrent le contre-plaqué pour des raisons de rigidité. En général, il s'agit de professionnels qui sévissent dans le domaine de la sonorisation pour lequel il existe quelque praticularités :

De fait, la bonne rigidité du contre-plaqué permet de réaliser des enceintes avec des épaisseurs de bois moindre (par exemple, 15mm) que pour le médium ou l'aggloméré. Elles sont donc plus légères et plus facile à transporter. De plus, le contre-plaqué résiste mieux aux petits chocs

Malgré ces avantages potentiels, je continue de préférer le médium pour des raisons esthétiques et de facilité de travail (je rappelle qu'on est dans le domaine de la HiFi). Du point de vue écoute, j'ai réalisé dans le passé des enceintes en contre-plaqué et je n'ai pas su déterminer si ce matériau améliorait ou dégradait la qualité de restitution.

 

L'assemblage

Il doit être le plus étanche possible pour une enceinte close et participer à la rigidité de l'ensemble.

Une solution simple consiste à clouer et coller les montants (les clous étant enfoncés en oblique, un penchant à droite, l'autre à gauche et ainsi de suite). Toutefois, ce type de montage n'est pas suffisamment résistant pour des enceintes de grandes dimensions. D'autre part, il oblige à peindre ou plaquer l'enceinte pour rendre les clous invisibles. Les vis procurent le même désagrément.

Pour des raisons esthétiques, il est préférable de réaliser l'assemblage à l'aide de tasseaux fixés à l'intérieur de l'enceinte. On pourra alors utiliser des vis et de la colle. Les tasseaux amélioreront également l'étanchéité du caisson.

On peut également assembler les montants à l'aide de cornières métalliques. L'avantage de ces dernières est qu'elles occupent moins de volume que les tasseaux (donc permettent de conserver un volume intérieur utile plus important).

Si l'on est puriste, on pourra déposer un joint en silicone à l'intersection des montants à l'intérieur des enceintes pour améliorer l'étanchéité.

Si l'enceinte est de grande dimension et particulièrement, si elle a une forme de colonne, on n'omettra pas de la rigidifier à l'aide d'un ou deux tasseaux entre les montants les plus grands.

Encore un truc pratique. Dans la mesure du possible, faites en sorte que ce soit la face avant qui soit démontable et non la face arrière, c'est presque toujours possible. La raison est que si vous souhaitez changer la configuration de votre enceinte (changer de type de haut parleur ou leur position), la seule partie de l'ébénisterie à changer sera la face avant. Si elle fait partie intégrante de l'enceinte (collée et vissée aux montants), c'est toute l'enceinte que vous aurez à refaire.

 

La forme de l'enceinte

On arrive ici sur un terrain glissant. Les puristes conseillent d'éviter les enceintes aux formes trop régulières afin d'éviter la création d'ondes stationnaires ou de résonances néfastes. Certains préconisent une surface de face avant assez grande par rapport aux dimensions du haut-parleur de basse : pour un 30 cm, il ne faudrait pas que les bords de l'enceinte soient à moins de 10 cm des bords du haut-parleur (ce qui impliquait une largeur d'enceinte de 50 cm).

Aujourd'hui, on trouve sur le marché beaucoup d'enceintes en forme de colonnes et les magazines spécialisés ont tendance à affirmer que la surface de bois autour du haut parleur doit être minimum. Qui croire ?

Pour ma part, je pense que la forme en colonnes des enceintes actuelles est essentiellement dictée par des raisons marketing. Il est plus simple de caser des colonnes étroites (même si elles sont hautes) dans une maison que des enceintes très larges qui prennent la place d'un fauteuil. Les enceintes colonnes, si décriées dans les années 60 ont donc de nouveau droit de cité.

Pour ce qui me concerne, j'ai réalisé des enceintes selon divers préceptes et j'ai écouté des enceintes de forme colonne sans remarquer de différences très notables.

On se rappellera que pour le caisson de graves, le risque de résonances parasites n'existe pas si le haut parleur est coupé bas (par exemple, 100Hz). Dans ces conditions, un caisson de forme cubique convient parfaitement et présente l'avantage d'avoir une bonne rigidité.

Ce sur quoi tout le monde est d'accord, c'est qu'il faut un espace suffisant entre l'arrière du haut parleur grave et le fond de l'enceinte. 10 à 15 cm semblent être un minimum.

Ordre de grandeur : pour une fréquence de 1000Hz, la ½ longueur d'onde est d'environ 17cm. Pour 100Hz, la ½ longueur d'onde est d'environ 1,7m.

 

Les chanfreins

Il est conseillé d'avoir de larges chanfreins (1,5 cm à  2 cm) sur la face avant de l'enceinte afin d'avoir une meilleure dispersion du son. Pour ma part, je n'en ai jamais fait mais il est possible que cela soit utile sur des enceintes de type colonne.

 

La position des hauts parleurs

Certains auteurs déconseillent de centrer les haut-parleurs sur la face avant mais je n'ai jamais entendu d'explications claires sur l'inconvénient d'un tel positionnement.

Traditionnellement, l'évent des bass-reflex est placé en bas de l'enceinte pour renforcer son effet grâces aux réflexions sur le sol. Cela implique de placer le haut parleur de grave dans le tiers supérieur de l'enceinte.

Les aigus et médiums doivent être placés le plus haut possible en raison de leur forte directivité (donc dans une enceinte colonne, plutôt au-dessus du boomer).

Faut-il fixer le haut-parleur par l'intérieur ou par l'extérieur ? Lorsqu'il est fixé par l'intérieur, l'épaisseur de la face avant créé un tunnel qui nuit à la directivité et peu entraîner des distorsions (phénomènes de diffractions). Il est donc conseillé de chanfreiner le trou correspondant au diamètre de la membrane. Lorsqu'il est fixé par l'extérieur, le problème ne se pose évidemment pas. C'est la solution adoptée par la plupart des constructeurs actuels. Certains conseillent également d'encastrer la face avant du haut-parleur de façon à ce qu'elle affleure la surface de la face avant. Cela nécessite de l'outillage (défonceuse) et/ou une certaine dextérité (ciseau à bois). Pour ma part, j'ai essayé les deux méthodes (fixation par l'intérieur avec trou chanfreiné ou par l'extérieur sans encastrement) et je n'ai jamais constaté de différence.

 

Le rembourrage

Dans une enceinte bass-reflex, le rôle du rembourrage est censé éviter la formation d'ondes stationnaires et de réflexions parasites à l'intérieur de l'enceinte. Dans une enceinte close, il a aussi pour rôle de limiter l'interaction entre l'air contenu dans l'enceinte et la membrane du haut-parleur.

Briggs préconisait de mettre un rembourrage sur une face sur deux à l'intérieur de l'enceinte, voir pas de rembourrage du tout. Actuellement, les fabricants ont tendance à en mettre sur toutes les faces sauf sur la face avant. Étant donné la simplicité de la pose ou dépose de ce rembourrage, il est préférable de procéder par tâtonnement. Le rembourrage pourra être réalisé avec de la laine de verre de 5 cm.

Vis-a-vis des ondes stationnaires, Briggs préconisait également de « couper » le volume de l'enceinte par des lanières de tissus disposées horizontalement et verticalement. L'objectif était de casser les ondes stationnaires qui pourraient se créer. Les lanières de tissus n'ont pas besoin d'être trop tendues. Il peut s'agir d'un vieux drap lacéré.

Encore une fois, pour un caisson de basse coupé aux alentours de 100Hz, le risque de création d'ondes stationnaires est réduit. On pourra donc tenter de ne pas mettre de rembourrage.

 

Considérations sur les Bass-Reflex

J'ai réalisé plusieurs d'enceintes dans les années 1970. A l'époque, la mise au point se faisait de façon assez empirique en se basant sur quelques caractéristiques des hauts-parleurs (fréquence de résonance, surface émissive…). Lorsque je me suis ré-intéressé au sujet à la fin des années 1990, j'ai constaté que le domaine avait beaucoup évolué. On trouve des programmes de simulations permettant de réaliser le calcul d'une enceinte optimale (?) à partir de nombreux paramètres du haut-parleur.

Le paragraphe suivant donne quelques explications sur la signification de ces paramètres. Dans la réalité, les règles de réalisation d'une enceinte (bass-reflex ou close) s'avèrent finalement simple et l'empirisme reste de mise. En pratique, c'est plutôt rassurant car en suivant ces règles, il est finalement assez difficile de rater la réalisation de son enceinte.

Paramètres des hauts-parleurs

Les principaux paramètres des hauts parleurs sont donnés dans le tableau ci-dessous. Ils sont généralement fournis par les fabricants dans leurs catalogues.

Il y en a bien d'autres. Certains de ces paramètres peuvent aider au choix d'un haut-parleur pour une réalisation donnée. Ils sont utilisés dans les modèles de simulation pour déterminer les caractéristiques théoriques d'une enceinte et permettent également d'en déterminer les dimensions.

Mais comme indiqué précédemment, on constate au final que les possibilités sont nettement plus limitées que la théorie le laisse supposer. Le respect des quelques règles ci-dessous devraient permettre à tout amateur de réaliser une enceinte sans trop prendre de risques quand à sa mise au point. On s'intéresse ici à la problématique du caisson grave de l'enceinte (les médiums et aigus dépendent beaucoup plus de la qualité intrinsèque des hauts-parleurs que de l'enceinte).

 

Critères pour la réalisation d'une enceinte basse-reflex

1) Choisissez un haut-parleur

Généralement, on souhaite avec une réalisation bass-reflex disposer d'une enceinte ayant des « bons » graves et descendant le plus bas possible sans distorsion.

Si l'on veut une enceinte qui descende bas dans les graves, il n'y a pas de mystère, il faudra un haut-parleur ayant une fréquence de résonance à l'air libre qui soit basse ET une grande surface émissive. Ces deux contraintes déterminerons les principaux paramètres permettant de calculer le volume de l'enceinte.

Grande surface émissive implique grand haut-parleur. Si vous voulez des graves d'un bon niveau vers 30Hz, il vous faudra assumer le choix d'un haut-parleur de 30 à 40 cm (plutôt vers 40 cm !).

Fs, D et Sd sont désormais fixés. Ils permettent de disposer de quelques indications pour calculer les dimensions de l'enceinte.

2) Calculez le volume minimal de l'enceinte

La conséquence du choix d'un grand haut-parleur sera un Vas important. Une première approximation du volume minimal de l'enceinte vous est donné par :

Vb = Vas x 5,7 x QTS²

Vb est exprimé en litres. Des valeurs de 150 à 250 litres sont rapidement atteintes avec des grands haut-parleurs. Avant d'aller plus loin, vérifiez si vous en acceptez les conséquences. Sinon, prenez un haut-parleur plus petit ou changez de type d'enceinte (enceinte à charge symétrique (enceinte passe bande) par exemple mais uniquement pour un caisson de basse coupé aux alentours de 100Hz).

3) Calculez la surface minimum de l'évent

La théorie (Helmholtz) du résonateur sous-jacente à la conception des bass-reflex n'impose rien à ce sujet. Par contre, la pratique, issue des expérimentations donne des indications. Si la surface est trop petite, l'évent ne jouera qu'un rôle marginal dans le rendement des graves. Dans ce cas, on se rapproche de l'enceinte close et l'on aura intérêt à choisir cette technique. Le cas de la surface trop grande est en pratique impossible car elle impose un volume d'enceinte insupportable.

AUDAX préconisait dans les années 60 que la surface de l'évent corresponde à 2/3 de la surface utile du boomer. [DICK] laisse entendre que la surface d'évent idéale devrait être au moins égale à la surface du haut-parleur (ce qui intuitivement semble logique).

En pratique, pour des haut-parleurs de diamètre important, de telles surfaces ne peuvent pas être utilisées si l'on recherche une fréquence d'accord basse. La plupart du temps, les constructeurs d'enceintes utilisent des surfaces d'évent beaucoup plus petites que celles préconisées. Pourquoi ? Parce que dans le cas contraire, ils seraient obligés de réaliser des enceintes monstrueuses qui ne se vendraient pas.

Personnellement, je pense qu'il faut éviter de descendre au dessous de ½ de la surface du haut-parleur. En dessous, on s'expose à avoir de la distorsion à fort volume sonore car l'air aura du mal à sortir de l'enceinte et viendra interagir avec le haut-parleur de grave dans l'enceinte elle même.

Sv = Sd / 2

4) Calculez la fréquence d'accord recherchée de l'enceinte

La valeur basse limite de la fréquence de résonance de l'enceinte bass-reflex est celle du haut-parleur à l'air libre. La formule donnée ci-dessous est plus précise que cette règle. Il n'y a pas d'inconvénient à choisir une fréquence de résonance plus élevée que la valeur calculée si l'on accepte de sacrifier la bande passante en dessous de cette fréquence.

Fb = (0,39 x Fs) / Qts

L'intérêt de choisir une fréquence de résonance plus élevée apparaît dans le calcul de la longueur du tunnel d'accord. Les autres paramètres étant fixés, une augmentation de la fréquence d'accord se traduit par une diminution de la longueur du tunnel.

5) Calculez la longueur du tunnel

Lv = ((29830 x Sv) / (Fb² x Vb)) – 0,825 x Sv1/2

Où Sv est en cm², Vb en dm3 et Lv en cm.

Evitez les tunnels trop long (1m par exemple). Ils peuvent être la source de bruits parasites. Une longueur d'évent jusqu'à 40 cm est acceptable (d'autant plus si la surface de l'évent est grande). Certaines constructions ont des évents plus longs et fonctionnent correctement mais toujours, avec une grande surface d'évent.

Voici une autre formule proche de la précédente que j'utilisais avec succès dans les années 70 (source Audax) :

L = ((2,75 x 107 x S) / (f2x V)) - (0,886 x S½)

 

Mais pourtant, dans le commerce…

Vous avez pris un catalogue, choisis un haut-parleur, fait les calculs. La première fois, vous êtes tombé sur des impossibilités (évent trop long…), vous avez augmenté la fréquence d'accord de l'enceinte, diminué vos prétention en taille de haut parleur, etc. et malgré tout, vous arrivez à une enceinte, accordée à 35Hz avec un haut-parleur de 30cm dans un volume de 150 litres.

Vous avez pris un catalogue présentant des enceintes toutes faites qui affichent sans mollir des bandes passantes de 20hz à 20kHz et qui sont d'une taille ridiculement petites mais parfaitement acceptable par votre conjoint(e).

Vous pouvez mettre en doute les critères énoncés plus haut. Après tout, ils proviennent d'un amateur qui fait ça à ses heures perdues alors que les enceintes du commerce sont conçues par des professionnels qui font ça à longueur de journée. C'est parfaitement exact. Pour autant ces critères restent valides :

Certaines techniques permettent de concevoir des enceintes de taille plus petites que des bass-reflex tout en produisant des graves agréables à l'écoute. C'est le cas de la charge symétrique (passe bande). Je n'en ai réalisé qu'une fois et les résultats furent satisfaisants. Inconvénient, elles sont plus compliquées à mettre au point que les bass-reflex ou les enceintes closes et ne sont envisageables que sur une bande passante réduite (typiquement, 30Hz à 100Hz, et encore). Pour cette raison, elles sont bien adaptées à la réalisation de caissons de grave pour le « home cinéma ».

 

La forme et la surface de l'évent

D'après Audax, si l'évent est très étroit (un rectangle très long et peu large), il aura tendance à diminuer la fréquence de résonance de l'enceinte mais la détermination de cette fréquence ne pourra se faire que par la mesure. Cette solution peut-être valable pour ceux qui souhaitent expérimenter mais à leur risque et péril.

Pour la forme, les évents circulaires ou carrés sont parfaits Pour les évents circulaires, on pourra prendre un morceau de tuyau d'évacuation en plastique. Les évents rectangulaires conviennent également si la hauteur et la largeur respectent un certain rapport (1/3, 2/3 par exemple).

 

Mise au point de l'enceinte

Généralement, le volume intérieur réel de l'enceinte se révèle différent de celui calculé au départ du fait de la présence de tasseaux, des haut-parleurs, du tunnel, du matériau absorbant... Il peut donc être nécessaire d'accorder l'enceinte.

La façon la plus simple de procéder est de construite un tunnel légèrement plus grand que celui prévu par calcul. Cet évent est mis en place dans l'enceinte de façon à ce qu'il puisse coulisser. On utilise ensuite un générateur basse-fréquence et un oscilloscope ou un voltmètre électronique pour mesurer les caractéristiques d'impédance du haut-parleur en enceinte. L'objectif est de trouver les deux pics caractéristiques de la courbe d'un haut-parleur chargé en bass-reflex. Le premier se trouve à 0,7 fois sa fréquence de résonance à l'air libre, le deuxième à 1,4 fois cette même fréquence. La mesure se fait en faisant varier la fréquence du générateur BF sur la plage de fréquence recherchée et en faisant coulisser l'évent jusqu'à ce que les pics soient détectés. Ceci fait, on coupe la partie de l'évent qui dépasse à l'extérieur de l'enceinte et on le fixe avec de la colle.

 

Quels haut-parleurs prendre ?

Sauf si vous souhaitez expérimenter, choisissez des haut-parleurs bénéficiant d'une certaine réputation. On en trouve d'excellents chez les fabricants français et étrangers suivants :

Parmi les marques connus mais que je n'ai pas pratiqué et/ou écouté : VISATON, MONACOR, AUDIOVALVE, SEAS, ATS RESEARCH

Note : les sociétés Audax Cabasse et Focal ont annoncé en 2004 qu'elles ne vendaient plus leurs hauts-parleurs aux particuliers.

 

Le placement de l'enceinte

La position des enceintes dans la pièce d'accueil et la façon dont cette pièce est aménagée ont des conséquences importantes sur la qualité de la restitution.

Un premier élément à connaître est qu'un son pur ne sera correctement reproduit que si la salle d'écoute a une dimension au moins égale à sa demi-longueur d'onde. La reproduction d'un son de 30 Hz impose l'existence d'une dimension de 5,66m. Si la plus grande dimension de votre pièce est de 4m, inutile de réaliser une enceinte descendant en deçà de 42 Hz.

Un deuxième élément est qu'une enceinte placée en coin rayonne plus d'énergie (essentiellement dans les graves) qu'une enceinte placée devant un plan vertical (un mur). Ce point est intéressant à exploiter lorsque l'enceinte a une réponse peu étendue dans les graves ou pour une écoute à faible niveau. Par contre, si l'enceinte est équipée d'un haut-parleur de grand diamètre (30 cm ou plus) à grande linéarité dans les graves, cette position donnera un excès de graves.

Il est conseillé de surélever l'enceinte pour éviter qu'il y ait trop de réflexion sur le sol. Si l'enceinte est trop volumineuse ou trop lourde pour être surélevée, on placera un tapis épais devant elle.

Il existe d'autres points importants à prendre en compte. Toutefois, à l'expérience, il est difficile de chambouler tout son ameublement pour les satisfaire. A titre indicatif, voici rapidement exprimés quelques conseils pour tenter d'éliminer les défauts les plus évidents :

Vous trouverez un chapitre très intéressant sur ce sujet dans le document "Le livre d'or de l'acoustique" publié par la société 3A avec une méthode de calcul empirique pour déterminer les caractéristiques de votre local d'écoute.

 

Mesures d'enceintes

Elles sont à considérer avec circonspection. A ce sujet, je peux vous conter une anecdote. Toujours à l'époque ou je construisais des enceintes avec un copain de lycée (années 1970), ce dernier avait décidé de réaliser la plus petite enceinte possible avec deux haut-parleurs (de bonne qualité) de je ne sais plus quelle provenance. Chose dite, chose faite. L'enceinte était même agrémentée d'un évent très esthétique mais conçu sans calcul, juste pour le fun comme on dit maintenant.

Pour ma part, j'avais réalisé une enceinte bass-reflex avec un haut-parleur coaxial (2 voies) de chez PERLESS. Il s'agissait plutôt d'un modèle de sono.

Son enceinte reproduisait la musique mais sans enthousiasme (son plat comme celui que l'on trouve dans les enceintes de mini-chaînes). Nous la comparâmes ensuite avec la bass-reflex. Si vous n'aviez eu le choix qu'entre ces deux enceintes, vous auriez pris sans hésiter la bass-reflex. Pourtant, je pense que ce n'était pas une enceinte méritant le label Hi-Fi.

Nous fîmes mesurer son enceinte chez 3A. La courbe était remarquablement linéaire. A cette époque, la mode était de faire figurer la courbe de réponse de l'enceinte sur l'ébénisterie. La sienne n'aurai pas déparé au milieu d'enceintes de grande marque.

On ne peut rien conclure de très probant ni de très définitif sur ce sujet si ce n'est que les courbes de réponses ne donnent pas d'information sur la qualité de restitution sonore quand elles sont bonnes et qu'il vaut quand même mieux éviter qu'elles soient mauvaises (irrégulières).

 

Mes critères personnels

Ce qui suit est issu de mon expérience et n'a aucune prétention à une quelconque vérité absolue.

En essayant de trouver des invariants permettant de caractériser les enceintes qui me plaisaient subjectivement (que ce soit des enceintes que j'ai conçues ou que j'ai écoutées), je suis tombé sur les points suivants :

Tout cela est bien sur complètement contestable, y compris par moi-même ! Ainsi, j'ai écouté il y a quelques années de très bonnes enceintes qui étaient des closes de taille moyenne (Linn) ou petite (Dynaudio). J'ai pu faire des comparaisons avec des Cabasses de la belle époque, ces enceintes surpassaient les Cabasse sur le plan de la neutralité.

De même, je me souviens de très bon moments passés avec des ELIPSON à charge symétriques.

Si l'on suit ces critères, que ce soit pour l'achat d'enceintes ou leur réalisation, on pourra, en fonction de l'usage recherché, avoir les configurations suivantes :

Hi-Fi traditionnelle, sans besoin d'extrêmes graves Enceinte deux voies, tweeter-médium à chambre de compression, médium-graves avec 2x21 ou 2x17cm en parallèle montés en bass-reflex.
Enceinte trois voies à charge symétrique, boomer 17cm dans la charge, tweeter-médium à chambre de compression, médium-graves avec un 17cm en clos. Toutefois, attention, vous risquez d'avoir du mal à trouver des haut-parleurs ayant un rendement homogène avec le haut-parleur à chambre de compression (voir plus loin).
Hi-Fi traditionnelle ou home-vidéo avec besoins de graves ou d'extrêmes graves Systèmes décrits précédemment avec ajout d'un caisson de grave en support. Toutefois, pour ma part, je n'aime pas cette configuration du fait que les graves sont toujours envoyés aux enceintes principales.
Systèmes décrits précédemment ou simplifié (enceinte deux voies, tweeter-médium à chambre de compression, HP médium-grave avec un 17 ou 13cm monté en clos ou en bass-reflex) plus caisson de grave, le tout monté en triphonique avec fréquence d'aiguillage à 100 ou 120Hz. A noter qu'en home-video, l'amplificateur dispose généralement d'un réglage permettant d'aiguiller les fréquences basses sur le caisson et de ne pas les transmettre aux autres enceintes ce qui permet de faire de la triphonie.
Enceinte trois voies, tweeter à chambre de compression, médium à chambre de compression, HP graves de 30 à 38cm monté en bass-reflex et coupé aux alentours de 1500Hz (selon la fréquence basse admissible par le médium).
Enceinte trois voies, tweeter à chambre de compression, médium avec un 21 ou 17cm montés en clos, graves de 30 à 38cm montés en bass-reflex et coupé aux alentours de 500Hz.

Evidemment, dans toutes ces configurations, le rendement des haut-parleurs devra être homogène. Le problème est que les haut-parleurs à chambre de compression ont généralement un rendement très élevé, de 100 à 110 db, beaucoup plus que beaucoup de haut-parleurs électrodynamiques utilisés en HiFi. Il faudra donc choisir ces derniers avec soin (on en trouve ayant 95 à 97db de rendement) et prévoir une atténuation du haut-parleur à chambre de compression ou une montage en parallèle de plusieurs haut-parleurs électrodynamique (on gagne 3db lorsqu'on monte deux haut-parleurs identiques en parallèle).

C'est pourquoi, les enceintes Hi-Fi utilisant des haut-parleurs à chambre de compression ont souvent deux haut-parleurs pour les médium-graves.

Autre cas, sur une enceinte Goodmans 3 voies (des années 1950) dont je dispose, le haut-parleur grave est à haut-rendement et des atténuateurs réglables sont montés sur le tweeter et le médium, tous deux à chambre de compression.

 

Le prix des enceintes

Ce chapitre est un délire personnel concernant une tentative de justification du prix des enceintes acoustiques.

Pour limiter le champ des investigations, je ne considérerai que les enceintes colonnes bass-reflex, les plus courantes dans les années 1990-2010.

Avant de commencer, ayez toujours en tête qu'une enceinte est quelque chose de simple, constituée de quelques planches de bois, de haut-parleurs et d'un filtre.

Vous vous trouvez devant trois paires d'enceintes, assez semblables, de type colonne, mesurant peut-être entre 1m et 1m30 de haut, comportant un nombre de haut-parleurs laissant à penser qu'il s'agit de trois voies.

Une première paire coûte 150€. Une autre 1000€, la dernière 2500€. Bigre, comment un tel écart est-il possible et est-il justifié ?

Voyons les caractéristiques. Elles supportent entre 150 et 200W ce qui est bien suffisant pour vous qui disposez d'un amplificateur 2x50W et qui écoutez de la musique dans votre petit appartement parisien, avec une puissance de 3 à 4 W (bon, ok, ça dépend du rendement des enceintes, on verra plus tard).

La bande passante de la moins chère s'étend de 40 à 20kHz, celle au prix intermédiaire va de 30~35Hz à 20kHz, la plus chère va de 28Hz à 20kHz. De toute façon, en deçà de 40Hz, vous n'entendez plus grand chose, surtout au volume auquel vous écoutez la musique. Mais admettons que ça en vaille la peine, ça fait cher le Hertz en basse fréquence.

Le rendement est de 90dB pour la moins chère et de 91 db pour les deux autres. Pas de quoi en faire un fromage.

Décidément, ce n'est pas sur les caractéristiques objectives que vous arrivez à justifier la différence de prix.

Regardons d'un peu plus près et soupesons les enceintes. La pas chère est tout à fait transportable, un bon point pour elle. Les deux autres sont plutôt lourdes et votre douleur dans le dos se réveille instantanément. Mauvais point. Sauf qu'une enceinte, ce n'est pas comme un chien, on n'a pas besoin de leur faire faire une promenade de temps en temps. Donc si le poids à une importance, ça vaut la peine de faire un petit sacrifice, même si pour cela, vous devez faire appel à votre beau-frère Robert pour les transporter, moyennant un petit investissement supplémentaire en alcool anisé.

L'enceinte pas chère est faite en aggloméré bas de gamme. Elle est recouverte de papier imitation bois, ou granité gris, comme votre bibliothèque Ikéa.

Les deux autres sont lourdes et pèsent un poids similaire, la plus chère étant un peu plus lourde. Elles doivent probablement être construites en médium épais. Vous avez du mal à identifier le revêtement. Peut-être un stratifié ou un vernis synthétique sur l'enceinte à 1000€ et un placage bois sur celle à 2500€. Bon, les deux ont fière allure.

Au niveau des détails, l'enceinte pas chère à un bornier à clip en plastique massif. Les autres ont un bornier avec de grosses prises dorées pour fiches banane ou câble dénudé. Vous aviez précédemment cherché des enceintes avec bornier en argent massif, vous avez lu sur un forum que c'était le top, mais vous n'en avez pas trouvé.

L'enceinte pas chère est posée sur des pieds métalliques en forme de pointe dont le bout se termine par une boule. Les autres ont aussi des pieds métalliques en pointe  mais en deux parties (une pointe et une rondelle à poser au sol qui reçoit la pointe). Ils sont plaqué or 18 carats. Ca ne sert à rien (avis personnel) et de toute façon, vous aller remplacer cette quincaillerie par des pieds en feutre : madame n'a pas envie de voir des trous dans son tapis.

A ce stade, vous avez quasiment éliminé l'enceinte pas chère, même sans l'avoir écouté. Elle fait vraiment trop bas de gamme. Vous auriez bien voulu voir comment elle était à l'intérieur mais vous n'êtes pas allé dans le bon magasin et le vendeur ne veut pas démonter la face arrière. Tant pis. Si vous étiez allé ailleurs, on vous aurait peut-être montré une enceinte ouverte ou quelques photos. Vous auriez alors eu la confirmation que l'enceinte pas chère est réalisée en aggloméré de 15mm et que les haut-parleurs font vraiment bas de gamme : châssis métal avec un petit aimant ridicule à l'arrière. Quand au filtre, vous l'avez trouvé au niveau du bornier. Vous avez hésitez un instant pour identifier l'objet mais non, c'était bien le filtre. On reconnaît les bobinages entourés sur un moyeu en fer (si, si), à coté de quelques capacité chimiques non polarisées. En fait, si vous étiez allé ailleurs, vous n'auriez pas trouvé l'enceinte pas chère. Donc pas de regret.

Par contre, sur les enceintes plus chère, vous auriez pu voir des haut-parleurs avec un châssis métal ou aluminium mais surtout, de gros aimants.  Les filtres auraient été bien visible, avec des selfs à air et des condensateurs mylar. Le câblage ne serait pas constitué de ridicules petits fils électriques de 0,25mm² mais de bon gros fils de cuivres désoxygéné de 1,5mm². Toutefois, vous auriez sans doute eu du mal à voir une différence entre l'enceinte à 1000€ et celle à 2500€.

Donc, il ne reste plus que le juge suprême, votre oreille (vos oreilles j'espère, sinon, la mono suffit). Le bon sens paysan devrait vous susurrer qu'une enceinte à 1000€ doit être au moins trois fois meilleure qu'une enceinte à 150€ et sans doute 2,5 fois moins bonne qu'une enceinte à 2500€. Mais dans ce domaine, vous vous dites à juste raison que le bon sens paysan ne doit pas s'appliquer de façon aussi abrupte. Il est probable que la qualité ne suit pas une courbe linéaire mais plutôt exponentielle. A partir d'un certain niveau de gamme, pour gagner un tout petit peu en qualité, il faut une augmentation de prix significative. Ecoutons...

L'enceinte à 1000€ la paire est neutre et bien équilibrée. Elle vous plait, que ce soit sur du classique, du jazz ou de la pop musique. L'enceinte à 2500€ ne vous enthousiasme pas plus que cela. En fait, tout bien considéré, elle vous plait moins que l'autre. Et vous vous sentez un peu coupable, ou un peu idiot, devant le vendeur qui vous explique que oui, l'enceinte à 1000€ est vraiment très bien, mais celle à 2500€, elle est (rayez les mentions inutiles), plus aéré, plus chaude, plus profonde, plus... Bref, elle est mieux. Et pourquoi ne le serait-elle pas, puisqu'elle coûte plus cher.

Au delà d'un certain niveau de prix, le gain en qualité intrinsèque est marginal. Il va jouer sur la renommée de la marque (la renommée réelle où celle qu'elle veut se donner), sur l'utilisation de haut-parleurs plus ou moins issus d'une production en petite ou grande série ou d'une technologie particulière, sur la finition, etc. En deçà d'un certain prix, pas de mystère. Rien que le prix du bois impose un certain niveau de coût.

On trouve d'excellentes enceintes colonnes à partir de 1000€ la paire, et parfois moins pour des productions locales (ne pas oublier qu'une enceinte est volumineuse et lourde et que son transport a un coût !).

Si vous êtes en France, vous avez la chance de bénéficier d'une production de très haute qualité et d'une grande technicité. Faites un tour chez Davis, Jean Marie Reynaud, Pierre Étienne Léon (le fils du fondateur d'ELIPSON), GKF, Apertura, Cabasse, JM Lab, Triangle, ELIPSON.(1) Bref, le choix est considérable et au top niveau.

Sinon, pas loin de chez nous, les anglaises sont à considérer. Linn, Kef et sans doute beaucoup d'autres. Les enceintes anglaises étaient réputées pour leur neutralité. Et puis, ils ont eu Briggs !

Enfin, la marque DIY est universelle (Do It Yourself !). Elle peut vous faire faire de sérieuses économies, comme expliqué dans ce petit précis.

(1) : la société ELIPSON, fondée en 1938, a été mise en liquidation judiciaire en 2008. Elle a finalement été reprise par le groupe Inovadis.


 

Enceintes sans fil

Avant d'entrer dans le vif du sujet, je voudrais rappeler qu'en 2014, les enceintes sans fil, ça n’existe toujours pas. Elles ont toutes un fil, d'alimentation comme il se doit, à brancher sur une prise secteur, ne serait-ce que pour alimenter l'amplificateur dont elles doivent être munies (vous pouvez tenter les batteries si vous êtes joueur mais ca risque de vite vous lasser…). Manque de chance vous dites vous, il n'y a pas de prise de courant à proximité de là où vous voulez les disposer : retour à la case départ.

Finalement, vous avez trouvé une ou deux rallonges électriques qui traversent toute la pièce (mais au moins, vous avez supprimé le fil qui reliait l'enceinte à l'amplificateur et vous pouvez être justement fier de vous). Votre femme par contre (c'est en général la femme) regarde votre installation avec circonspection, secoue la tête silencieusement en pensant que les hommes sont vraiment (rayez la mention inutile) : stupides (si vous êtes marié depuis un certain temps) / de grands enfants (si vous êtes jeunes mariés)).

Puisque ces enceintes sont branchées sur le secteur, pourquoi ne pas l'utiliser pour transmettre le son ? Ca s'appelle une transmission par courant porteur en ligne (CPL) et c'est sans doute la solution la plus logique. Re-manque de chance, en 2014, les offres de qualité ne sont pas légions. Sauf peut-être chez Devialet qui est un des rares fabricants HiFi haut de gamme à proposer ce mode de communication.

En 2014, certains journalistes insistaient sur le coté high-tech de la chose. Sans doute pour vous faire comprendre que si vous avez encore des fils entre vos enceintes et l'amplificateur, vous êtes un inadapté technologique ou vous êtes complètement has been. Sur ce point, on pourrait leur répondre que cette high-tech date un peu.

En cherchant un peu sur le net, vous trouverez un brevet portant sur Wireless remote speaker system de 1987. Evidemment, à l'époque, la transmission se faisait en analogique (modulation de fréquence stéréo). Et je crois me souvenir d'au moins un montage proposé par une revue d'électronique qui est antérieur à cette date.

Mais assez de mauvais esprit. De quoi s'agit-il exactement ? Schématiquement, un tel dispositif se compose :

Les enceintes

Question : parce qu'elles seraient sans fil et fabriquées en 2014, les enceintes sans fil seraient-elles meilleures que celles avec fil ? Et bien non !

On peut prendre le problème par n'importe quel bout, le fait qu'il y ait un fil ou non ne change rien à la technologie des enceintes acoustiques. Donc, si l'on veut vous faire croire que la petite boule de 15 cm de diamètre est meilleure parce qu'elle n'a pas de fil que la grosse Cabasse qui encombre votre salon, on vous ment. Je vois la déception se peindre sur le visage de Madame (en général, c'est Madame, bis repetita placent) qui espérait enfin trouver une bonne raison pour s'en débarrasser (de l'enceinte, pas du Monsieur. Quoiqu'en se débarrassant du Monsieur, on a également de bonnes chances de se débarrasser aussi comme par magie des grosses enceintes).

Par contre, si l'on a de bonnes enceintes acoustiques, on peut tout à fait envisager de les rendre sans fil et transformer des enceintes « avec » en enceintes « sans » (sauf le fil électrique comme déjà dit).

Mais pour que cela en vaille la peine, il faut s'interroger sur la qualité de la transmission et des amplificateurs.

L'amplification

Pour les amplificateurs, je passe très vite car en 2014, ce n'est plus le problème. On en fait de très bons en classe AB ou D pour des sommes très raisonnables. On en fait aussi de très mauvais pour des sommes toujours déraisonnables. Ce petit précis vous donne suffisamment d'éléments pour vous permettre de faire la différence.

Comme on s'en doute, c'est au niveau des communications et de leur gestion que l'essentiel va se jouer.

La transmission numérique

On remarquera tout d'abord qu'en 2014, de nombreuses sources sont numérisées. Si l'on prend la numérisation utilisée pour les CD-ROM, on se rend compte que le débit que devra supporter le protocole de communication (donc le circuit de liaison) n'est pas si élevé que cela. Sans compression, en stéréo, il vous faut être en mesure de transmettre à un débit d'environ 1,4Mbps (44,1KHz multiplié par une résolution de 16 bits), non compris les informations de contrôle du protocole (PCI pour Protocol Control Information). Certaines numérisations se font à des taux plus élevés mais même avec des numérisations considérées comme très bonnes, il n'y a rien de bien exceptionnel par rapport aux standards de communication existants.

Si l'on considère le Bluetooth, on constate qu'il y aura un problème puisque le débit nominal est de l'ordre de 700kbps. Donc, sauf à faire de la compression, probablement avec perte, une transmission par Bluetooth ne permettra pas d'atteindre le niveau de qualité de référence (celui du CD-ROM). Ceci dit, beaucoup d'oreilles de 2014 sont habituées à une qualité moindre, celle du MP3. D'une certaine manière, il y a eu régression dans le domaine de la HiFi depuis les années 1990 alors que paradoxalement, les technologies ont énormément progressées.

 Donc, si vous êtes habitué à écouter vos morceaux de musique stockés en MP3 sur votre smartphone avec des oreillettes et que vous comptez utiliser des enceintes sans fil munies de hauts parleurs de 10 cm, le Bluetooth est une solution que vous pouvez envisager…

Par contre, si vous souhaitez ne pas dégrader les performances de votre installation telle qu'elles ont été définies dans les années 1980 (!), alors, il vous faut passer à un autre mode de communication.

 Avec le WiFi (Wireless Fidelity !), les débits théoriques disponibles vont de quelques dizaines de Mbps (54Mbps en théorie) à plus d'un Gbps (1,3Gbps pour le 802.11ac).

Pour le CPL, les débits théoriques sont de quelques dizaines à quelques centaines de Mbps.

On voit qu'il existe des solutions largement répandues et peu coûteuses permettant de disposer d'un débit suffisant pour peu que ce débit ne soit pas partagé.

La question suivante est de savoir ce que vaudra le son une fois reçu par l'enceinte soi-disant sans fil ?

Conversion numérique analogique

La qualité peut être variable mais dites vous que ce sont des techniques bien maitrisées dans les appareils « grand public » : les lecteurs de CD-ROM que l'on fabrique depuis les années 1980 sont là pour en témoigner. Les technologies existent donc et sont abordables. Il faudra juste s'assurer qu'elles sont utilisées dans l'équipement que vous comptez acquérir.

Synchronisation

En plus des aspects liés à la configuration du système (appairage, réglages divers), le problème le plus critique sera de gérer la synchronisation entre les différentes voies.

L'oreille humaine est très sensible aux décalages entre signaux. Dans un système stéréo, ce décalage peut être introduit par un retard entre le signal d'une voie par rapport à l'autre. Le cerveau aura alors l'impression que le son vient de la droite ou de la gauche alors que, sauf effet voulu, l'objectif est de créer une sensation de volume non localisée. On parle d'effet Hass. Celui-ci est perceptible lorsque les signaux subissent un décalage de 10ms ou plus.

Lorsque vous transmettez le signal audio amplifié par câble, on fait abstraction de leur longueur et de la vitesse de transmission. De fait, les signaux émis par chaque voie de l'amplificateur arrivent en même temps sur chaque enceinte. Il n'y a donc pas de décalages dus à la transmission. Idem si vous transmettez les signaux analogiques en modulation de fréquence.

En numérique, il n'en est pas de même, en particulier en cas de communication en mode « paquet » en multiplexage statistique (protocoles IP par exemple).

Si l'on se place dans le cas simple d'un seul canal de transmission multiplexé, les différentes voies recevront leurs données les unes après les autres en streaming. La synchronisation entre les voies consiste simplement à faire en sorte que la voie qui a reçue ses données en premier attende que l'autre voie ait reçu les siennes avant de commencer à restituer le son vers sa propre enceinte. Une fois le processus démarré, la synchronisation est maintenue par les horloges locales de chaque récepteur. On peut l'améliorer en émettant périodiquement des données temporelles (timestamp) permettant de resynchroniser les horloges locales.

La gestion de la synchronisation est plus délicate si l'on considère un réseau maillé ou partagé dans lequel chaque récepteur reçoit ses données de manière asynchrone et indépendante. Dans ce cas, un mécanisme de synchronisation à base de données temporelles doit impérativement être mis en place. Il existe plusieurs brevets sur ce sujet que l'on pourra consulter si l'on veut approfondir.

Mais dans une utilisation domestique, on voit mal pourquoi l'on se trouverait dans ce cas (sauf en CPL).

Les parasites

Tous les supports de transmissions sont sensibles aux parasites. Mais tous ne sont pas forcément sensibles aux mêmes parasites et les conséquences d'un parasitage ne sont pas non plus les mêmes pour tous. Pour un simple câble en basse impédance transportant des signaux forts (cas classique de la liaison entre l'amplificateur de puissance et les enceintes), il y a peu de chance que les parasites produisent suffisamment d'énergie pour perturber le signal de façon audible.

En communication hertzienne ou en CPL, le risque est plus élevé. Le CPL semble plus sensible aux bruits que le WiFi. De plus, des problèmes d'installation électriques peuvent diminuer fortement son débit réel. Si vous retenez cette solution, il sera donc prudent d'essayer avant d'acheter ou de s'assurer que l'on peut rendre l'équipement acheté si les résultats ne s'avèrent pas concluants.

Les moyens habituels pour se prémunir contre la dégradation des données qui en résulte consistent :

Le mécanisme avec détection/correction d'erreur est celui à utiliser dans le cas des enceintes sans fil. La différence entre deux systèmes sera le nombre d'erreurs pouvant être corrigé. Plus il est important, plus la sensibilité aux parasites sera faible. Et comme on ne sait pas forcément ce qu'il en est dans son logement, on aura intérêt à se renseigner sur ce point avant de se lancer dans le sans fil.

Conclusion

Les enceintes sans fil ne sont pas conçues pour améliorer la qualité de la reproduction sonore mais pour faciliter le placement des enceintes. Et ce, à condition que vous ayez une prise de courant à proximité, sinon, vous perdez l'avantage du système.

Si vous devez vraiment en passer par là, regardez les offres en CPL qui semblent le système le plus logique (mais en 2014, pas forcément le plus au point).

Ne vous leurrez pas sur les coûts. Les produits permettant de réaliser une enceinte sans fil sont peu coûteux. Par contre, les enceintes de qualité et les amplificateurs qui les accompagnent font le prix.


 

Quelques mots sur les salles de vidéoprojection domestiques

Les salles de vidéoprojection domestique (le home theater en anglais) sont destinées à restituer les sensations vidéo et surtout sonores dont on peut bénéficier dans les salles de cinéma bien équipées.

Le principe général est assez simple. Un processeur « Dolby Pro Logic » des laboratoires Dolby triture la piste sonore cinématographique d'une cassette vidéo pour délivrer 4 à 6 canaux de sons destinés à animer 6 à 7 enceintes acoustiques.

Dans le système à 6 enceintes, une dite frontale se trouve la plus confondue possible avec la source d'émission vidéo (la télévision), deux dites latérales sont placées à droite et à gauche de la télévision, deux dites d'ambiance sont placées sur le coté des téléspectateurs et enfin, une dite subsonique chargée de la reproduction des sons très graves peut être placée n'importe où quoique à ce sujet, tout le monde n'est pas d'accord. Disons que cette assertion est probablement vraie si vos enceintes latérales sont coupées suffisamment haut pour ne pas interagir avec le caisson de grave (ce qui revient à faire de la triphonie).

Pour plus de détail sur le sujet de la vidéo domestique, je vous invite à consulter l'excellent article de Rinaldo Bassi paru dans le numéro 186 de la revue LED [LED186] et intitulé « et si on parlait surround ». A noter que le même Rinaldo Bassi est l'auteur d'une série de cours parus dans la même revue et intitulée « et si on parlait tubes ».

 

L'enceinte centrale

L'enceinte centrale est destinée à la reproduction des dialogues et fournit également l'essentiel de la source sonore. Son rôle est en fait de centrer sur l'écran la présentation de l'image acoustique. Elle délivre près des 2/3 de la puissance sonore.

On préconise de la placer juste au-dessus de la télévision ce qui n'est pas sans poser quelques problèmes techniques et esthétiques. Techniques car les haut-parleurs sont équipés d'aimants puissants qui peuvent déformer l'image de la télévision si elle est à à tube cathodique (en voie de disparition depuis la première version de ce document). Dans ce cas, il est donc impératif d'utiliser des haut-parleurs dont le moteur est blindé.

Il semble que de bons résultats sont obtenus lorsque l'on utilise une enceinte deux voies équipée de trois haut-parleurs. Le haut-parleur médium-aigu est placé au centre, les deux haut-parleurs graves sont placés sur les côtés sur des plans inclinés de 15° en arrière par rapport au plan du haut-parleur central.

On pourra également utiliser des trois voies, le haut-parleur médium étant placé dans le même plan que le tweeter.

 

Les enceintes latérales

Elles doivent avoir le même timbre (on utilisera les mêmes haut-parleurs) et être placées à la même hauteur que l'enceinte centrale. Si cela n'est pas possible, sachez que l'on considère qu'une différence de hauteur de 30 cm est acceptable mais il semble que ce soit un maximum.

Idéalement, il pourrait s'agir de vos enceintes Hi-Fi. L'avantage est qu'elles sont a priori correctement placées pour la Hi-Fi et pour la vidéo domestique. L'inconvénient est qu'elles n'auront pas forcément le même timbre que l'enceinte frontale, sauf si vous prenez un ensemble complet ou si vous réalisez l'enceinte frontale en fonction des hauts-parleurs de vos enceintes Hi-Fi.

 

Les enceintes arrières

Il n'est pas nécessaire que ces enceintes soient identiques aux enceintes frontales et latérales (toutefois, cela est conseillé). Les enceintes Hi-Fi de votre chaîne pourront éventuellement jouer ce rôle (mais voir la remarque à la fin).

Le son produit par ces enceintes doit être le plus diffus possible (elles sont là pour l'ambiance). Elles peuvent être placées sur les cotés des téléspectateurs, les haut-parleurs pouvant être dirigés vers les auditeurs mais aussi, vers le plafond ou vers l'arrière. Certaines réalisations font appel à un dipôle constitué par une seule enceinte contenant les haut-parleurs des deux canaux (en fait, il s'agit de deux enceintes accolées, voire, d'une triphonique).

Les laboratoires Dolby préconisent de les placer latéralement à 1m au-dessus des auditeurs. Inconvénient, s'il s'agit de vos enceintes Hi-Fi, il vous faudra les réorienter lorsque vous souhaitez écouter de la musique.

 

Enceintes subsoniques

Elles sont destinées à reproduire les sons très graves dont les cinéastes sont de plus en plus friands. Si votre pièce est grande et que vous souhaitez un résultat le plus proche possible du son cinéma, n'hésitez pas : utilisez des haut-parleurs de 30 ou 38 cm montés dans un caisson approprié (par exemple, un bass-reflex).

Vous pouvez également utiliser des haut-parleurs plus petits (17 à 25 cm) mais ne vous attendez pas à avoir des sensations fortes aux fréquences inférieures à 50 Hz.

Pour ceux que ça intéresse, consultez le site www.homecinema-fr.com. Il y avait à une époque "une bible du home-cinéma" très bien faite. Mais comme le lien change régulièrement, j'ai renoncé à le mettre à jour ici. Un extrait se trouve en annexe 1 de cette page.


 

Platines disque

Beaucoup d'auditeurs se redécouvrent un intérêt ou une passion pour l'écoute de disques vinyle. Je ne souhaite pas entrer dans la polémique consistant à vanter les mérites de ces derniers par rapports aux disques compacts. Par contre, les jeunes générations (et les moins jeunes pour certains) n'ayant pas vécu les débats concernant la qualité comparée de diverses platines, j'ai trouvé utile de rappeler ici quelques principes de ces belles mécaniques afin de les aider dans leur choix. Je ne décrirai que les platines Hi-FI de salon en 33 ou 45 tours à l'exclusion des platines destinées aux DJ et autres animateurs de soirées dansantes.

Pour ceux qui veulent plus de détail, je conseille la lecture du document suivant "la pratique de la stéréophonie" [HEMARDINQUER] dont j'ai numérisé le chapitre correspondant aux disques mono et stéréo. Ce document écrit à la fin des années 1950 rappelle les questions que l'on se posait sur la reproduction stéréophonique à cette époque et est donc plus précis et plus approfondi que beaucoup de littérature plus récente.

 

Quelques évidences

Le rôle de la platine disque est de faire tourner le disque vinyle à une vitesse constante afin qu'un organe de lecture, une pointe en diamant (le plus souvent) qui réagit à la gravure du sillon du disque, elle même reliée à une cellule, produise un signal électrique de l'ordre de quelques millivolts pour être ensuite préamplifié et amplifié.

A partir de ces éléments, on peut aisément déduire :

Il existe plusieurs solutions techniques permettant de tendre vers ce résultat. Certaines sont très simples et épurées. D'autres sont horriblement complexes. Ma préférence va aux premières.


Platine Cambridge TT50

 

Anatomie d'une platine disque

 

Le système de rotation du plateau

Le plateau est la partie tournante de la platine sur lequel on pose le disque à écouter. Pour le faire tourner, on fait appel à un moteur électrique. La liaison entre les deux est réalisée par un mécanisme d'entraînement. Différentes techniques ont été mises au point pour réaliser un ensemble qui répond aux critères énumérés précédemment :

Platine à moteur synchrone et entraînement par courroie

Un moteur synchrone voit sa vitesse de rotation dépendre de la fréquence du courant d'alimentation. Le moyen le plus simple pour disposer d'une vitesse de rotation stable à faible coût est d'utiliser le courant secteur dont la fréquence est de 50Hz en Europe. Cette fréquence est stable en moyenne mais peut voir de légères variations instantanées. Cette légère variation peut être absorbée par l'inertie du plateau, mais pour cela, il faut un plateau lourd.

Pour des raisons de construction, la rotation du moteur est supérieure à celle souhaitée pour le plateau. Il faut donc la démultiplier. L'entraînement par courroie permet de réaliser cette démultiplication simplement. Une courroie circule entre le pignon du moteur et un cylindre situé sous le plateau (contre-plateau), le rapport des deux réalisant la démultiplication souhaitée. Pour changer la vitesse de rotation du plateau (33/45 tours), il suffit de changer le diamètre du pignon. En pratique, le pignon moteur à deux diamètres et un dispositif mécanique fait glisser la courroie sur le bon pignon en fonction de la vitesse recherchée. La différence de diamètre est faible et la tension de la courroie change peu selon que l'on est en 33 ou 45 tours.

Avantages :

Inconvénients :

Exemple de réalisation qui fait encore la joie des mélomanes actuels, la platine Thorens TD145MKII, fin des années 1970.

Platine TD145MKII

Détail entraînement platine TD145MKII

Platine à moteur synchrone et entraînement par galet

Le principe général est le même que celui d'une platine à entraînement par courroie sauf que l'on remplace la courroie par un galet presseur qui entraîne le plateau par frottement sur son bord intérieur.

Globalement, on a les mêmes avantages et inconvénients que la platine à moteur synchrone et entraînement par courroie sauf :

Avantage :

Inconvénient :

Dual et d'autres ont proposé de telles platines. Elles sont généralement considérées comme plus bas de gamme que les platines à entraînement par courroie.

Platines à moteur asservi

Pour ne pas être tributaire d'une fréquence externe, il est possible de produire sa propre fréquence à l'aide d'un quartz et de diviseurs et piloter la vitesse de rotation d'un moteur synchrone. Dans le même ordre d'idée, il est possible d'utiliser un moteur à courant continu et créer un asservissement pour maintenir constante sa vitesse en faisant varier son alimentation.

Cette technique requiert une électronique de commande associée à une électronique de puissance, autant d'éléments qui peuvent tomber en panne… ce qui arrive. Par contre, on peut réaliser plus facilement des platines dites à entraînement direct, supprimant la liaison mécanique entre le plateau et le moteur. Le plateau n'aura pas besoin d'être lourd ce qui permettra un démarrage rapide.

Avantages :

Inconvénients :

Meilleur choix

Pour une utilisation domestique, et sauf si l'on a besoin de faire varier la vitesse de rotation, la platine à moteur synchrone à entraînement par courroie est ce que je préconise.

 

Système de lecture

Le système de lecture consiste à maintenir une pointe sur le sillon d'un disque en absorbant ses éventuels défauts (disque gondolé), sans que la pointe sorte du sillon, en évitant que la pointe exerce une trop forte pression verticale et latérale, et tout cela, avec des cellules et pointes de provenance diverses qui ont des poids différents et qui peuvent demander des réglages différents.

La solution la plus ancienne et qui continue d'être la plus courante consiste à utiliser un bras pivotant latéralement et verticalement. Une extrémité du bras porte la cellule, l'autre porte un contrepoids. Le tout est monté sur un axe permettant la rotation horizontale et des pivots permettant la rotation verticale.

Une autre solution, beaucoup plus complexe, consiste à utiliser un bras coulissant perpendiculairement au disque, et qui assure le déplacement de la cellule au fur et à mesure de l'avancement de la lecture du sillon, tout en ayant les mêmes propriétés que celles qui viennent d'être évoquées.

Le système de lecture à bras pivotant.

Le bras doit pouvoir se mouvoir verticalement et horizontalement sans que des frottements viennent contrarier le mouvement ce qui implique une construction très soignée, à base de pivots et de roulements. C'est un des éléments qui différencie les bonnes platines des mauvaises.

Le bras doit avoir une inertie la plus faible possible. On choisit des matériaux légers (mais rigides), souvent l'aluminium ou la fibre de carbone.

Il y a eu une mode du bras en S qui a succédé au bras droit, puis le bras droit est redevenu à la mode. Intuitivement, le bras droit est plus léger que le bras en S pour une longueur hors tout identique. Il a une masse plus faible et donc une inertie plus faible ce qui est un avantage. Ceci dit, on joue sur des valeurs très faibles donc la différence de masse donc d'inertie l'est également.

Le bras des platines Thorens (TD166, TD145...) est un simple tube en fibre de carbone, avec un support de tête de lecture minimaliste pour contribuer à ne pas augmenter cette masse.

Il est possible de régler la force d'appui du diamant sur le disque. Un mécanisme de réglage doit donc être prévu à cet effet. Le principe général est souvent le suivant :   un contre-poids situé à l'arrière du bras permet de régler l'équilibre (0 gramme) : le bras doit rester à l'horizontale, sans descendre ni monter. L'ajustage du zéro ayant été fait, on tourne le contre-poids jusqu'à amener un curseur sur la force d'appui désirée (de 0 gramme à 5 ou 6 grammes par exemple. Typiquement, 1,5 à 3,5 grammes).

Détail du mécanisme de contre poids et d'anti-skating de la platine Thorens TD145MKII

Lorsque le disque tourne, le bras est soumis à une force qui tend à le faire glisser vers le centre. La pression latérale va donc augmenter générant un risque de distorsion. Pour compenser ce phénomène, les platines disposent d'un mécanisme dit « anti-skating ». Ce mécanisme peut être constitué d'un petit contrepoids ou d'un système d'aimant dont on règle la force de rappel à l'aide d'un disque sans sillon, jusqu'à ce que le bras n'ait pas tendance à se diriger vers le centre.

Globalement, ces systèmes sont simples et donnent satisfaction.

Plus le bras est long, moins il y aura d'erreur de lecture. Mais un long bras implique une grande platine. Cette erreur de lecture vient de l'angle que fait la tête de lecture par rapport au sillon. Il est possible d'agir sur le bras pour modifier l'endroit sur le disque où l'erreur de lecture est nulle. Mais étant donné la très faible valeur de cet angle, mieux vaut faire confiance au réglage du constructeur.

Le système de lecture à bras tangentiel

Les choses se compliquent. Le bras de lecture est perpendiculaire au plateau. La tête de lecture se déplace horizontalement sur un axe. Son positionnement est assuré par un mécanisme d'asservissement associé à un capteur photoélectrique qui suit le sillon et commande le moteur d'avancement de la tête. Avec ce procédé, l'erreur de lecture est potentiellement nulle.

B&O Beogram à bras tangentiel

Le principal inconvénient vient de son extrême complexité, avec le risque de panne inhérent. Bang et Olufsen et Revox ont conçu de telles tables de lecture qui ont eu leur heure de gloire et font encore le bonheur des amateurs, pour peu qu'ils sachent les entretenir et à l'occasion, les réparer. Dans le milieu professionnel, on se souviendra des platines Pierre Clément qui équipaient la Radio Télévision Françaises (RTF) et qui sont des exemples de fabrication de qualité à la française. Pierre Clément à déposé un brevet de platine à bras tangentiel en 1968.

 

La suspension

La platine doit absorber les éventuelles vibrations causées par elle même et son environnement. Certaines platines; comme les Thorens, sont montées sur une contre-platine elle même suspendue par des ressorts au châssis. Dans une certaine mesure, ce procédé absorbe les vibrations générées par les enceintes acoustiques. Un capot généralement en plexiglass permet d'améliorer encore la protection du systèmes de lecture vis a vis des vibration de l'air. Toutefois, ces suspensions sont dans l'incapacité d'absorber les vibrations importantes. Il est donc indispensable de poser la platine sur un support suffisamment massif ou suffisamment isolé des vibrations transmises par le sol, spécialement lorsque le plancher est en parquet traditionnel.

Certain fabricants privilégient un châssis lourd (pierre par exemple). Le plus souvent, il s'agit d'une caisse en plastique ou en bois qui doit être construite de façon rigide. Dans tous les cas, le châssis ne doit pas faire caisse de résonance vis à vis des vibrations extérieures ou produites par la platine elle même.

 

Autres accessoires

Les commandes d'une platines sont généralement simples : sélection de la vitesse, démarrage (et arrêt) du moteur, vérin permettant de descendre ou monter le bras en douceur et sans secousses.

Dans les modèles les plus épurés, il n'y a pas d'autres commandes. L'arrêt en fin de disque est manuel, de même que la remontée du bras.

D'autres platines sont un peu plus sophistiquées. Elles disposent d'un arrêt en fin de course couplée à une remontée automatique du bras.

Enfin, il existe des platines entièrement automatiques. Généralement, un sélecteur permet de choisir le diamètre du disque. Une fois la platine mise en marche, le bras se positionne au début du disque et descend automatiquement. En fin de disque, il se relève et un mécanisme le ramène en position de repos.

Ces dernières platines disposent parfois d'un mécanisme de distribution automatique des disques. Ceux-ci sont empilés sur une tige adaptée au diamètre de l'axe (selon que l'on est en 45 tours ou 33 tours). Un mécanisme permet de faire descendre le premier disque, de le lire, de ramener le bras à sa position de repos en fin de disque, de faire descendre le disque suivant et ainsi de suite, jusqu'à ce que tous les disques aient été lus. Ces usines à gaz présentent de nombreux inconvénients qui seront exposés un peu plus loin.

Parmi les autres réglages, citons pour certaines platines la possibilité de faire varier la vitesse. Elles disposent également d'un moyen permettant le réglage fin de la rotation normale (33 ou 45 tours). Ce réglage se fait généralement à l'aide d'un disque stroboscopique ou d'une gravure stroboscopique située sur la périphérie du plateau. Une ampoule sans inertie (un néon par exemple) illumine le bord du plateau à une certaine fréquence. Lorsque la gravure stroboscopique semble immobile au voisinage de l'ampoule, le réglage est nominal. Cette ampoule peut être commandée par le secteur (auquel cas, il faut qu'il soit stable en fréquence) ou par un générateur interne à la platine.

Les platines de salon renommées visent généralement la simplicité (sauf celles à bras tangentiel, évidemment). Les raisons en sont les suivantes :

Toutefois, certains automatismes sont bien agréables. En particulier, l'arrêt automatique et le relevage du bras en fin de disque. Cela évite d'oublier d'arrêter la platine et d'avoir un diamant qui s'use inutilement en labourant la fin du disque.

Pour éviter d'avoir à faire appel à des éléments mécaniques qui ont tendance à s'user ou à se dérégler, des solutions électromécaniques simples sont utilisées. Sur la Thorens TD145MKII, le bras entraîne un volet qui occulte un capteur photo-électrique en fin de course. Le capteur commande alors l'arrêt du moteur et déclenche un piston qui relève le bras. Cet automatisme simple et pratique est tout à fait acceptable et même recommandable.

A l'époque dorée de la HiFi, les constructeurs ont rivalisé d'imagination pour proposer des solutions techniques permettant de se différencier de la concurrence et d'apporter, parfois, un petit plus. On peut citer Barthe et son système Rotofluid dans lequel le pivot du plateau était monté sur bain d'huile. Le gain, s'il y en a un est de toute façon minime si on le compare à une simple platine à moteur synchrone avec transmission par courroie bien construite. Par contre, on a le plaisir d'avoir un appareil original doté de toute façon d'une belle mécanique.

Aujourd'hui, il est assez aisé de pouvoir acquérir une platine haut de gamme d'occasion à un prix attractif. Lorsqu'elles sont simples, le risque de panne est minime. Une telle platine peut fonctionner plusieurs dizaine d'années sans rien perdre de ses qualités. Par contre, les platines à bras tangentiel ou à entraînement direct avec asservissement électronique sont plus fragile. A réserver aux électroniciens avertis.

Le dernier élément qui va jouer de façon importante sur la qualité est le dispositif de lecture constitué d'une cellule et de sa pointe.

 

Les cellules

Il existe deux grandes familles de cellules :

Les cellules à aimant mobile (MM) : un aimant bouge au gré du déplacement de la pointe de lecture entre deux bobines. Ce sont les plus répandues.

 

Les cellules à bobine mobile (MC) : une bobine bouge au gré du déplacement de la pointe de lecture dans un champ magnétique.

Sans doute parce qu'elles sont chères et rares, les « vrais » amateurs préfèrent les cellules à bobine mobile. Mais à moins que vous cherchiez l'exotisme et la difficulté, utilisez des cellules à aimant mobile. Il existe un vaste choix et les amplificateurs disposant d'une entrée phono sont conçues pour ce type de cellule (MM). Si vous choisisse malgré tout une cellule à bobine mobile (MC), vérifiez que votre amplificateur prévoit une entrée spécifique pour ce type de cellule.

On trouvait sur http://www.son-video.com/ quelques vues des différents types de cellules ainsi que de leur branchement et leur fixation. Les photos de cellules viennent de ce site.


 

Bibliographie

[3A] Le petit livre d'or de l'acoustique, Daniel Dehay, ingénieur Supélec, Société Art et Acoustique Appliquées (3A).

[AUDAX] Principes, méthodes de calcul et réalisation pratique des enceintes accoustiques bass-reflex, Document Technique AUDAX N° 801, Novembre 1962.

[BELZ] La Haute-Fidélité, Alain Belz, Hachette, 1979.

[BESSON1] Amplification BF, R. Besson, Techniques et vulgarisation, 1949-1966

[BESSON2] Technologie des composants, éditions Radio.

[BRIGGS] Reproduction sonore à haute fidélité, G.A. Briggs, Edition Radio, 1955.

[DICK] Enceintes acoustiques et haut-parleurs, Vance Dickason, Publitronic/Elektor, 1996.

[PANNEL] Enceintes acoustiques : divers aspects, Ch. Pannel, Le Haut-Parleur n°1867, janvier 1998.

[HEMARDINQUER] La pratique de la stéréophonie, Editions techniques professoinnelles Dufour, 1960.

[LAPEYRE] http://www.homecinema-fr.com/ 1998.

[LED186] Et si on parlait « surround », revue LED n° 186, novembre et décembre 2004.

[LED] La revue LED a édité un très bon cours sur les lampes (et si on parlait tube) et a édité un article sur les technologies et caractéristique des condensateurs (2003-2005).

[PETOIN] http://www.petoindominique.fr/ Site personnel de Dominique Pétoin. Très intéressant.

[SELECTRONIC] Catalogue Sélectronic 2006. http://www.selectronic.fr/.

[HPSYSTEM] www.hautparleursystemes.com Haut Parleur et Systèmes, 35 rue Guy Moquet, 75017 Paris.


ANNEXE

 

Vidéo domestique, les réglages

par Johann Ollivier-Lapeyre (06/08/99), corrections, P. Chour

Un bon réglage est indispensable pour obtenir de bons résultats. Avec la disposition des enceintes et l'acoustique de la pièce, c'est ce qui joue le plus pour obtenir de bons résultats. Dans cette partie, nous traiterons du réglage de l'amplificateur (ou du préamplificateur), ainsi que quelques bases techniques.

 

Présence et taille des enceintes

Vous allez devoir indiquer a votre amplificateur ou pré amplificateur ce que vous posséder comme enceinte. Les systèmes home cinéma sont fait pour fonctionner avec 5 enceintes et un caisson de grave. Mais vous ne possédez peut-être pas encore un tel équipement. Il est en effet courant, lorsqu'on s'équipe petit à petit, de n'avoir que 2 enceintes (droite et gauche), puis des enceintes surround et centrale, et enfin un caisson de grave. Si vous ne possédez pas d'enceintes centrales et que vous configurez correctement l'ampli, le signal de la centrale va se retrouver sur les enceintes droite et gauche.

Vous allez aussi devoir indiquer si vos enceintes sont capables de descendre bas dans le grave. Et là, je vous donne une mise en garde importante: il ne faut surtout pas surestimer vos enceintes. Je vais vous expliquer pourquoi. Si vous dites à votre amplificateur que certaines enceintes sont petites, le grave de ces enceintes sera redirigé vers les enceintes (ou le caisson) qui sont capable de les restituer. Si vous envoyez du grave à une petite enceinte non capable de les reproduire, non seulement certaines informations seront perdues, mais en plus, il y aura des distorsions qui vont dégrader le médium/aigu. On y perd de tout les cotés, coté grave et coté médium/aigu. Donc sachez estimer vos enceintes à juste titre et soyez honnête avec votre ampli, vous y gagnerez !

Pour estimer la descente dans grave d'une enceinte, l'idéal est de posséder un CD de test qui propose des plages à différentes fréquences. Si votre enceinte descend entre 40 et 50 Hz, vous pouvez considérer que votre enceinte est assez solide. Si vous avec des petites enceintes de bibliothèque ou de petites colonnes avec un HP 13 ou 17 cm, considérez vos enceintes comme "petites".

Enfin, la "puissance" en watt de l'enceinte n'a rien a voir la dedans, et les documentations des enceintes sont parfois très optimistes. Il n'est pas rare de voir des petites enceintes annoncées comme descendant à 50 Hz, ce qui est faux.

Dans la pratique, le vocabulaire est différent entre le Dolby surround prologic et le Dolby Digital.

 

En prologic:

Les enceintes droites et gauches sont toujours considérées comme étant des grosses enceintes. Pour la centrale, il y a 3 modes (parfois moins):

Si on a ni enceinte centrale, ni enceinte arrière, il faut rester en stéréo.

 

En Dolby Digital

C'est plus simple. Pour chaque enceinte, pour pourrez choisir entre les modes suivant :

Pour le sub, il y a deux choix, "Yes" ou "No". S'il est déclaré en "No", le grave sera redirigé sur les enceintes "Large".

Balance centrale (en Dolby Surround Prologic)

Sur les amplificateur et pré amplificateurs, on trouve souvent un réglage de la balance. Il faut généralement le laisser en position neutre. Néanmoins, certains programmes ou lecteurs étant un peu déficient, il faudra peut-être le régler afin d'obtenir une meilleure séparation avant/arrière et gauche-droite/centrale.

Comment fait-on ? On choisit une scène où il n'y a que des dialogues centrés. On déclare son enceinte centrale en "wide" et on débranche la centrale. Vous n'entendrez quasiment plus les dialogue. Il faudra régler la balance pour entendre au minimum les dialogues.

Ensuite, on rebranche la centrale et on n'oublie pas de la remettre dans le bon mode (normal ou wide).

 

Réglage des niveaux

Il va falloir régler le volume de chaque enceinte. Et comme chaque enceinte n'est pas forcement à la même distance ou dans les mêmes conditions (plus ou moins proche d'un mur par exemple), les volumes ne seront pas les mêmes et même imprévisibles. Comment le régler? Heureusement, il y a tout ce qui faut dans votre amplificateur. Il y a un générateur de bruit rose intégré. Il faut s'asseoir dans la zone d'écoute et enclencher ce mode de réglage appelé en général "test tone".

Là, un bruit rose va séquentiellement se retrouver sur chaque enceinte et il suffit de régler le niveau de chaque enceinte de sorte qu'elles aient toutes la même puissance.

Pour mesurer la puissance, on utilise généralement l'oreille, mais il est préférable d'utiliser un SPL (Sound Pressure Level) ou sonomètre.

 

Réglage du Delay (retard)

Cela dépend si l'on est en Dolby Digital (et DTS, MPEG2) ou en Dolby Surround Prologic. On va déjà expliquer le pourquoi des retards, en Dolby Digital et prologic, puis on expliquera comment les régler.

 

Distance des enceintes (pour le DD et le DPL)

L'idéal serait que chaques enceintes soient à des distances identiques de l'auditeur (cas n°1 sur la figure). Mais dans la pratique, les distances ne sont souvent pas identique (cas n°2).

Ainsi, si un son identique est émis sur chaque enceinte, il ne sera pas reçut en même temps a cause de la vitesse du son qui est de 340m/s. Il peut donc y avoir quelques millisecondes de décalage. Pour corriger cela, on applique des retards sur les enceintes les plus proche, à savoir les enceintes centrales (sur certain processeurs hélas) et arrières.

 

Effet haas ou effet de précédence (pour le Dolby prologic)

Un petit rappel. Le décodage Dolby Prologic est un procédé analogique qui extrait 4 canaux d'une stéréo. Résultat: la séparation n'est pas totale. Il reste donc des résidus des voies avant dans les enceintes arrière. Pour éviter d'entendre des dialogues venant des enceintes arrière, Dolby utilise l'effet Haas. C'est à ce phénomène acoustique que l'on doit la qualité du décodage Dolby Surround Pro-Logic. La loi énoncé par Helmut Haas décrit le fait que lorsqu'il y a par exemple dans une pièce 2 sources sonores (A et B) diffusant le même son mais avec un décalage temporel (par exemple B 10 ms après A), l'auditeur entendra bien sûr les 2 enceintes mais il aura l'impression que tout le son vient de l'enceinte A. Ce phénomène est valable même si le niveau de B est supérieur de 6 à 10 dB à celui de A. Cet effet est valable lorsque le retard est compris de 3ms à 50ms. Au-delà de 50 ms, l'oreille humaine arrive à faire la distinction entre les 2 sources sonores. De 30 à 50 ms, la localisation est floue (impression de réverbération).

Différence de niveau du signal retardé pour être localisable.

 

Le graphique ci-dessus montre quel niveau doit atteindre le signal sonore retardé pour être perçu comme une source différente. C'est pourquoi les décodeurs Pro-Logic intègrent une ligne à retard (en général réglable de 15 à 30 ms) pour les voies arrière. Ainsi, les restes des signaux avant, diffusés par les voies arrières sont localisés comme venant de l'avant car les voies arrière sont retardées d'en moyenne 20 ms (spécifications Dolby). Le résultat de cette astuce technologique : en Dolby Surround Pro-Logic, on a une incroyable impression de séparation des canaux, les signaux sont bien à leurs places.

Donc en résumé:

 

Comment régler?

Certains amplis/processeurs sont bien conçus et il suffit de rentrer les distances en cm entre l'auditeur et chaque enceinte. Dans ce cas, c'est simple, on prend un mètre et on rentre les valeurs. Malheureusement, ce type de réglage n'est pas très répandu. Il faudra donc entrer le retard en ms.

Pour calculer les retards, il suffit d'appliquer les formules suivantes:

Pour les enceintes arrières:

T(ms) = (distance des principales - distance des surrounds ) x 3

A cela, on ajoute 15 ms lorsqu'on est en prologic. Certains processeurs le font automatiquement.

Pour l'enceinte centrale, sur les processeurs qui le permettent, on applique la formule suivante:

T(ms) = (distance des principales - distance de la centrale ) x 3

 

Aide aux réglages

Quelques trucs peuvent nous aider à régler notre équipement. Pour mesurer le niveau sonore:

Le sonomètre ou SPL (Sound Pressure Level).

C'est efficace et très simple à utiliser. On peut aussi utiliser un PC + carte son + micro + logiciel. Pour mesurer la pression sonore, pas de problème. L'avantage de cette solution est que l'on peut aussi s'en servir pour mesurer la courbe de réponse de l'ensemble pièce+enceinte. Le problème dans ce cas est que les cartes son ne sont pas parfaites et que les microphones le sont encore moins. Pour étalonner le tout, il faut au moins avoir la courbe de réponse du microphone, sinon ça ne sert à rien.

Bruit rose, Bruit blanc

Vous avez certainement déjà entendu les termes "bruit rose" et "bruit blanc". Savez vous exactement ce que c'est, quels sont les différences, à quoi ça sert et pourquoi ces noms bizarres? C'est moins sûr... Une mise au point s'impose donc. Ce sont des signaux qui servent à régler les appareils audio.

Le "Bruit Rose" est un son avec une quantité d'énergie inversement proportionnelle à la fréquence. On a donc un dégradé de fréquence du genre 20Hz, 40Hz, 80Hz, 160Hz, 320Hz, ...., 5000Hz, 10000Hz, 20000Hz. En simplifié, beaucoup de grave, une moyenne en médium, un petit peu d'aigu...A l'oreille, on a l'impression qu'il y a un peu de toute les fréquence. Elle sert plutôt à mesurer des niveaux généraux sur l'ensemble du spectre audible. Pour ce nom "bruit rose"? Parce que si l'on fait la même chose en optique, si on fait varier la quantité d'énergie en optique avec la longueur d'onde, à savoir beaucoup de rouge et très peu de bleu, on obtient une couleur rose.

Le "bruit blanc" est un son avec une quantité d'énergie aléatoirement répartie sur l'ensemble du spectre. On a donc en moyenne une même énergie pour chacune des fréquences. Il y a autant de grave que de médium que d'aigu. A l'oreille, par rapport au bruit rose, le son parait plus aigu. Il sert par exemple à régler les égaliseurs ou pour obtenir la courbe de réponse d'une pièce ou d'une enceinte. Pourquoi ce nom? Parce qu'en optique, le blanc est la somme de toutes les couleurs du spectre visible.


 

QUESTIONS BASIQUES

J'ai récemment ajouté ce chapitre, qui pourrait aussi s'intituler « questions fréquemment posées » pour apporter des réponses à quelques questions qui paraîtront extrêmement basiques pour ceux qui ont deux sous de culture en électricité ou en électronique mais qui seront je l'espère utiles à tous ceux qui non aucune notion ou presque dans ce domaine.

 

Peut-on brancher des enceintes de (par exemple) 70W sur un ampli de (par exemple) 20W (plus généralement, des enceintes plus puissantes que l'ampli) ?

Dans cet exemple, 70 W est la puissance maximale admissible par l'enceinte alors que 20W est la puissance maximale pouvant être délivrée par l'amplificateur. Il n'y a donc aucun inconvénient à brancher ces enceintes sur cet ampli. Il n'y aura pas de perte de puissance ni risques pour l'amplificateur ou les enceintes.

 

Peut-on brancher des enceintes de (par exemple) 20W sur un ampli de (par exemple) 70W (plus généralement, des enceintes moins puissantes que l'ampli) ?

Dans cet exemple, 20 W est la puissance maximale admissible par l'enceinte alors que 70W est la puissance maximale pouvant être délivrée par l'amplificateur. Vous pouvez brancher les enceintes de 20W sur l'amplificateur de 70W mais vous devez faire attention à ne pas utiliser l'amplificateur au maximum de sa puissance au risque de détruire les enceintes.

 

Peut-on brancher des enceintes d'impédance 8ohms sur un amplificateur d'impédance 4ohms ou 6 ohms ?

Il n'y a aucun risque à brancher des enceintes d'impédance supérieure à celle de l'amplificateur. Par contre, vous aurez une perte de puissance dont le rapport sera de [impédance enceinte] / [impédance amplificateur]. Par exemple : 8 / 4 = 2 (perte de puissance de deux). Cette perte est peu audible en pratique.

 

Peut-on brancher des enceintes d'impédance 4ohms sur un amplificateur d'impédance 8ohms ou 6 ohms ?

Non. Vous risquez de détériorer l'amplificateur.

 

Si l'amplificateur possède plusieurs sorties pour des haut-parleurs, quel risque potentiel y a-t-il à brancher des enceintes sur toutes ces sorties ?

Il faut savoir que même si l'amplificateur possède plusieurs sorties par voie (droite ou gauche), ces sorties sont montées en parallèle. Il ne s'agit en fait que de l'équivalent d'une multiprise. Pour une voie (droite ou gauche), l'impédance résultante de toutes les enceintes devra donc être supérieure ou égale à celle indiquée pour une voie (droite ou gauche) de l'amplificateur. Si R est l'impédance de chaque enceinte, l'impédance résultante de deux enceintes branchées sur une sortie droite ou gauche sera de : Rresultante =  (RxR)/(R+R). Pour 8 ohms : 8x8(8+8) = 4 ohms. Il faudra donc que votre amplificateur accepte des enceintes de 4 ohms.

 

Peut-on brancher une platine disque vinyle sur une entrée CD ou Tuner ou AUX ?

Non. Le signal sortant de la platine sera trop faible pour que vous ayez une amplification correcte.

 

Peut-on brancher une platine disque vinyle sur une entrée Microphone?

Non. Même si l'entrée microphone a un coefficient d'amplification supérieur à celui des entrées CD, Tuner ou AUX, ce branchement fonctionnera de façon incorrecte car l'entrée microphone ne possède pas de correcteur dit « RIAA ».

 

Mon enceinte possède un bornier double pour permettre le bi-câblage. Comment dois-je faire le branchement au niveau de l'amplificateur ?

Vous devrez relier chaque câble branché au bornier à la même sortie de l'amplificateur en respectant le sens de branchement. Il faut être conscient que le bi-câblage ne sert strictement à rien sauf, aux vendeurs de câbles pour en vendre plus. Les enceintes possédant un bornier pour permettre le bi-câblage sont généralement vendues avec un strap permettant de relier ces borniers entre eux au niveau de l'enceinte. Effectuez cette liaison et n'utilisez qu'un seul câble pour brancher l'enceinte à l'amplificateur.

 

Y a-t-il un sens pour brancher les enceintes à l'amplificateur ?

En monophonie, non. En stéréophonie ou plus, un sens doit être respecté pour que les haut parleurs soient en phases (il faut que les membranes des haut parleurs se déplacent dans le même sens pour un même signal). Par convention, les branchements des haut-parleurs sont marqués +/- (ou rouge/noir). Souvent, les amplificateurs disposent de sorties marquées +/- ou rouge/noir. Le plus évident est de brancher le + (ou rouge) des haut-parleurs sur les + (ou rouge) de l'amplificateur et le – (ou noir) des haut-parleurs sur les – (ou noir) de l'amplificateur. Si l'amplificateur est muni de prises DIN, le plus est par convention la prise centrale. Celle qui est grosse et plate est dédiée au moins.

L'inversion du plus et du moins pour les haut-parleurs et l'amplificateur n'a aucune importance. Ce qui compte est que les haut-parleurs soient branchés de façon identiques.

 

Comment trouver le + (ou rouge) et le – (ou noir) d'une enceinte ou d'un haut parleur ?

Il est rare que l'on ait à se préoccuper de cette question. Les quelques cas qui me viennent en tête sont :

Prenez une pile de 1,5 volts (pas plus). Branchez le moins de la pile sur une des bornes du haut parleur. Branchez le plus sur l'autre borne un très court instant. Si la membrane s'est déplacée vers l'avant, la borne à laquelle vous avez relié le moins de la pile est le moins du haut parleur et celle ou vous avez branché le plus est le plus du haut parleur. Sinon, c'est l'inverse.

Lorsque vous avez à faire à une enceinte, vous regarderez le haut-parleur grave (le plus gros).

Plus simple et moins risqué pour les haut-parleurs : généralement, les sorties des haut-parleurs ne sont pas complètement placées symétriquement par rapport à son axe. Il vous suffit de décider que la sortie de droite est le plus et celle de gauche est le moins (ou l'inverse) pour deux haut-parleurs identiques et disposés de la même façon.

 

Le bouton de volume (et/ou de grave et/ou d'aigus et/ou de balance) provoque des crachements dans les enceintes  lorsque je le tourne. Comment régler le problème ?

Il vous faudra démonter l'amplificateur pour accéder aux potentiomètres incriminés. Les potentiomètres se nettoient avec une bombe contenant un solvant (bombe Kontact par exemple). Il faut trouver un endroit sur le potentiomètre où l'on peut injecter ce solvant ce qui n'est pas toujours facile ou possible. Si ce n'est pas possible (potentiomètre étanche par exemple), il faut passer par un professionnel.

 

Les fusibles secteurs ou les fusibles de sortie (haut-parleurs) sautent en permanence. Puis-je les remplacer par un morceau de fer ou de cuivre ou un fusible plus gros pour comprendre ce qui se passe ?

SURTOUT PAS ! Votre amplificateur est en panne et doit être réparé par quelqu'un qui s'y connaît. Si vous forcez la conduction (morceau de fer ou autre conducteur), vous risquez de détruire définitivement l'amplificateur dans le meilleur des cas.

 

J'ai entendu dire qu'il fallait « purifier » le secteur qui alimentait mon amplificateur à l'aide d'un filtre. Qu'est-ce que cela apporte ?

Le secteur peut véhiculer des parasites provenant de diverses sources (moteurs électriques, orage, vélomoteur, etc.).. Un filtre peut atténuer ces parasites mais en pratique, les amplificateurs disposent déjà pour la plupart de tels filtres plus ou moins élaborés. Si vous entendez des craquements dus aux interrupteurs, moteurs, ou autres, il est très peu probable que l'ajout d'un filtre en amont résoudra votre problème. En fait, les parasites électriques ne se traitent efficacement qu'à la source.

 

J'ai entendu dire que je pouvais améliorer le son de mon amplificateur en changeant son câble d'alimentation. Ca me tente mais j'hésite parce que les câbles proposés sont très chers. Avis ?

Ceux qui vous ont dit ça sont des ignorants dans le meilleurs des cas et plus sûrement, des escrocs. Le changement du câble secteur, hors problème de détérioration (dans ce cas, il s'agit d'un problème de sécurité électrique), n'améliorera en rien les caractéristiques de votre amplificateur. Demandez-vous s'il faudrait également changer les câbles qui alimentent votre logement et ce, jusqu'à la centrale qui produit l'électricité, en passant par l'ensemble des transformateurs traversés.

 

Peut-on avoir un bon son avec de petites enceintes (style stations d'accueil MP3)

La réponse est non car vous aurez peu de sons graves. On n'y peut rien, c'est comme ça.