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Enceinte (audio) Une enceinte est une caisse souvent en bois dans laquelle sont

Enceinte (audio) Une enceinte est une caisse souvent en bois dans laquelle sont ﬁxés un ou plusieurs haut-parleurs, permettant la re- production acoustique du son à partir d'un signal élec- trique produit par un ampliﬁcateur audio[1]. On désigne souvent l’enceinte par le terme anglais de baﬄe[2]. Cette appellation est une métonymie (la partie pour le tout) puisque le baﬄe désigne en réalité le support plan, plaque en bois ou en plastique le plus souvent, sur lequel est ﬁxé le haut-parleur, et non l'enceinte dans sa totalité. Le baﬄe permet d'éviter que les ondes sonores émises par l’arrière du haut-parleur ne viennent interfé- rer, voire annuler, les ondes sonores émises par l’avant du haut-parleur. Une paire d'enceintes acoustiques de la marque Focal JMlab. Il existe une multitude de types d'enceintes acoustique correspondant d'une part à des usages très variés et d'autre part à des niveaux de qualité diﬀérents. Les enceintes étant normalement le maillon faible de la chaîne de res- titution sonore, elles sont largement l'élément qui déter- minera le résultat obtenu. L'usage que l'on souhaite en faire est donc primordial : sonorisation, monitoring, haute ﬁdélité, loisirs. Le genre musical n'a, contrairement à une idée reçue trop largement répandue, rien à voir avec l'enceinte à choisir : une enceinte de bonne qualité doit être capable de restituer correctement n'importe quel type de son. Cela fait même partie des critères et techniques de sélection d'une enceinte[3]. En revanche, sauf compétences particulières, il faut éviter de faire un choix sur des caractéristiques techniques que l'on ne maîtrise pas. Il existe une multitude de techniques, plus ou moins élaborées, pour réaliser une enceinte acous- tique et leur évaluation est diﬃcile. Mieux vaut donc s’at- tacher au résultat audible, même si ce mode d'évaluation recèle aussi de nombreux pièges. Structure d'une enceinte acoustique 1 Principes de base Pour reproduire correctement l'ensemble du spectre au- dible un seul haut-parleur se révèle trop peu performant. On est donc conduit à utiliser plusieurs haut-parleurs dans une même enceinte acoustique. Chacun est spécialisé dans une partie du spectre audible : grave, médium, ai- gu. Chaque division du spectre est appelé voie, la division étant réalisée par un ﬁltre : on obtient ainsi des enceintes deux voies (deux haut-parleurs) ou trois voies (trois haut- parleurs). Il peut exister un plus grand nombre de voies (quatre ou plus) mais ces formules complexes sont rares. Inversement, on trouve des enceintes n'utilisant qu'un seul haut-parleur même si les performances sont alors limi- tées. Il faut remarquer que le nombre de haut-parleurs et le nombre de voies ne sont pas forcément identiques : par exemple une enceinte peut utiliser plusieurs haut-parleurs (généralement identiques) pour la restitution d'une voie. Cette technique est souvent utilisée pour la restitution du grave aﬁn de limiter l'encombrement de l'enceinte. L'autre grand principe de conception des enceintes concerne la reproduction du grave. Si un haut-parleur est utilisé seul, la membrane de celui-ci fait vibrer l'air devant elle, mais aussi derrière elle. Au moment de la vibration où la membrane avance, la pression de l'air augmente de- vant, mais diminue derrière, et inversement au moment 1 2 2 PRINCIPAUX TYPES DE CHARGE ACOUSTIQUE Enceinte acoustique 3 voies JBL où la membrane recule. Les variations de pression de l'air - le son - ne sont donc pas correctement transmises à l'air environnant puisque l'air ne fait que passer de l'avant à l'arrière de la membrane : On dit que l'onde arrière est dé- phasée de 180° : Lorsque l'onde arrière rencontre l'onde avant, et cela d'autant plus que la fréquence est basse, elles s’annulent. C'est le phénomène dit du court-circuit acous- tique. Il est donc nécessaire de supprimer (ou du moins de gérer au mieux) les vibrations arrières. Dans la pra- tique, on appelle charge acoustique la façon dont on va gérer ce problème. La solution théorique idéale consistant à ﬁxer le haut-parleur sur un “baﬄe inﬁni”, c'est-à-dire une plaque de très grande dimension, étant impraticable, les spécialistes ont trouvé une multitude de manière de le faire[4]. 2 Principaux types de charge acoustique 2.1 Enceinte close Il s’agit simplement d'une boîte hermétique, généralement remplie ou capitonnée d'un matériau absorbant, dont le but est d'emprisonner l'onde arrière et ainsi supprimer le court-circuit acoustique. Enceinte close Le volume d'air (VB) qu'elle contient agit comme un res- sort. De ce fait son volume doit être calculé en fonction des caractéristiques du haut-parleur : fréquence de réso- nance à l'air libre (FS ou FR), volume d'air équivalent à l'élasticité de la suspension (VAS) et, de son coeﬃcient de surtension total (QT ou QTS). La réponse dans le grave est la plus plate quand le para- mètre QTC = 0,707. QTC = QT √ V AS V B + 1 La courbe de réponse est plate jusqu’à la fréquence de coupure. Pour les valeurs de QTC < 0,707, donc dans un volume d'enceinte plus grand que pour QTC = 0,707, la courbe de réponse commence à chuter plus haut en fréquence. La fréquence de coupure est aussi située plus haut. Pour les valeurs de QTC > 0,707, donc dans un volume d'enceinte plus petit que pour QTC = 0,707, la courbe de réponse aura une bosse avant la fréquence de coupure : +1,5 dB si QTC = 1. À volume comparable, la fréquence de coupure dans le grave est située plus haut que dans une enceinte de type bass-reﬂex, mais avec une pente plus douce à 12 dB/octave. Une enceinte close de très grand volume est appelée en- ceinte inﬁnie. Dans ce cas, l'air qu'elle contient n'a plus d'eﬀet de ressort. Elle se rapproche pour cela du baﬄe plan. 2.3 Enceinte à radiateur passif 3 2.2 Enceinte bass-reﬂex Enceinte bass-reﬂex Elles sont facilement identiﬁables grâce à leur évent. Elles sont construites sur le principe du résonateur de Helmholtz qui est constitué d'un volume et d'un évent. L'évent est caractérisé par sa surface et sa longueur. Le but d'une enceinte bass-reﬂex est de récupérer les ondes sonores émises à l'intérieur du caisson de l'enceinte pour les restituer en phase avec le son émis à l'avant de l'enceinte. En eﬀet, le mouvement vers l'avant de la membrane d'un haut-parleur crée une pression de l'air qui est accompa- gnée par une dépression équivalente à l'arrière de la mem- brane. De manière identique, le mouvement vers l'arrière de la membrane crée une dépression de l'air à l'avant de la membrane accompagnée d'une pression à l'arrière du haut-parleur (à l'intérieur du caisson). Le bass-reﬂex a pour but de faire sortir les sons enfermés à l'intérieur du caisson de l'enceinte et de les restituer dans la pièce, en phase avec le son normalement émis. Cependant un pro- blème se pose : comment restituer le son à l'intérieur du caisson en phase avec le son émis à l'extérieur étant donné qu'il en est sa parfaite réplique opposée (une pression de l'air à l'avant = une dépression correspondante à l'arrière et vice versa) ? C'est de là que vient le « reﬂex » du nom bass-reﬂex ; reﬂex veut en eﬀet dire en anglais reﬂéter. Alors qu'un miroir reﬂète une image opposée, le bass- reﬂex a pour but de reﬂéter le son à l'intérieur du caisson, c'est-à-dire son image originale. À la fréquence d'accord de l'évent dans le volume de l'enceinte, le déplacement de la membrane est faible. Le rayonnement sonore se fait intégralement par l'évent. Ce- la permet de réduire dans des proportions importantes la distorsion aux basses fréquences. Le dimensionnement du volume de l'enceinte et de l'accord de l'évent se fait en fonction des caractéristiques du haut-parleur. Il existe une série de logiciels pour ordinateur person- nel qui facilitent les calculs, incluant des simulations des courbes de réponses, du déplacement de la membrane, de l'impédance, du temps de propagation de groupe. Ces enceintes descendent plus bas dans le grave qu'une enceinte close à volume comparable. 2.3 Enceinte à radiateur passif Enceinte à radiateur passif C'est une variante du bass-reﬂex qui utilise un haut par- leur de basses démunie de moteur (bobine et aimant) à la place de l'évent. Le terme exact est « radiateur passif » ou « radiateur auxiliaire ». La membrane du haut parleur passif agit de la même ma- nière que l'évent d'une enceinte bass-reﬂex pour les fré- quences basses (résonance à une fréquence précise) mais n'émet pas les fréquences moyennes, grâce à la masse de la membrane passive et la raideur de la suspension[5]. Vu de l'extérieur, une enceinte active-passive a deux membranes, quand une enceinte bass-reﬂex n'en a qu'une 4 2 PRINCIPAUX TYPES DE CHARGE ACOUSTIQUE plus un évent. Certains acheteurs, non spécialistes, consi- dèrent que plus il y a de membranes sur un haut-parleur mieux c'est. Certains vendeurs ont, par le passé, abusive- ment proﬁté de cette préférence. Il est possible de réaliser un accord très bas en fréquence dans un petit volume avec un radiateur passif. Ce n'est pas réalisable avec un évent, ou alors pour un niveau sonore trop faible incompatible avec les besoins. Tous les haut- parleurs n'acceptent pas un petit volume et, ne uploads/Industriel/enceinte-audio 1 .pdf