BC Acoustique "NIL"

SOMMAIRE...

1 - La demande de Frederik...

2 - Présentation des "NIL" par le constructeur...

3 - La conception des enceintes "NIL"...

4 - Informations et remarques concernant les HPs mis en oeuvre dans les enceintes  "NIL"...

5 - Les enceintes "NIL" dans la presse spécialisée...

6 - Optimisations réalisées par des audiophiles avertis...

7 - Pourquoi le tweeter "Monacor DT-80" n'est pas un bon substitut...

8 - Recherche d'un tweeter de remplacement"...

9 - Compte rendu de l'écoute test réalisée chez Frederik...

10 - Les optimisations envisagées...

11 - Avant de passer à l'optimisation...

12 - Analyse des  NIL...

13 - Démontage des HPs et des filtres d'origine...

14 - Schéma des filtres d'origine...

15 - Quid du tweeter de remplacement choisi...

16 - Tests complémentaires sur les enceintes d'origine...

17 - Tests réalisés sur le nouveau tweeter...

18 - Résumé en graphique des contraintes de filtrage...

19 - Elaboration des filtres "maison" (calculs, tests, mesures)...

20 - Schéma complet des filtres...

21 - Courbe de réponse relevée au point d'écoute...

22 - A propos de la correction du niveau des graves...

23 - Comparaison avant et après optimisation...

24 - Mise au propre des filtres...

25 - Mise en place des filtres dans les enceintes...

26 - Tests finaux et schéma définitif des filtres...

27 - Tests à l'écoute...

28 - Commentaires de Frederik...

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Frederik, le propriétaire, m'a contacté en vue d'effectuer une analyse voire une optimisation de ses enceintes BC-Acoustique "NIL".

Globalement il en est satisfait mais... je le cite:

... "Tout va bien sauf que j'ai une propension à ressentir les aigus d'une manière parfois exacerbée, les sibilances en particulier se marquent tellement fort que cela gâche tout, l'Accuphase E-260 a tendance a polir le haut de manière plus agréable et parfois j'en oublie les sibilances tellement elles sont naturelles,  pourtant  j'ai le sentiment qu'au niveau du tweeter il pourrait y avoir mieux..."...

 

 

 

 

 

Après avoir échangé quelques messages très intéressants et très documentés nous avons convenu de prendre rendez-vous pour que je puisse me rendre compte du type de son produit par les enceintes "NIL" et effectuer quelques mesures in situ.

 

 

 

 

En fonction des conclusions de cette évaluation, Frederik décidera de la mise en chantier ou non d'une optimisation et de l'étendue de celle-ci.

 

 

 

 

 

 

....

En attendant cette rencontre, je me suis penché attentivement sur l'abondante documentation transmise par Frederik... juste pour faire connaissance avec les "NIL".

...

Voici tout d'abord quelques documents publiés par

BC Acoustique...

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Et pour mieux appréhender les "NIL", je me suis intéressé à ses HPs...

Dans le cas présent, tout est connu:

le woofer est un SEAS CA25RE4X/DC,

les médiums sont des SEAS P17REX/P,

le tweeter à compression est un Fostex FT17H.

La fiche d'information publiée par BC Acoustique stipule que le woofer est placé dans un système à double charge asymétriques et qu'il est filtré à 100 Hz en 12dB/oct.

Les médiums sont montés à la façon MTM (montage dit d'Appolito) mais sans en avoir les caractéristiques techniques.

Le constructeur évoque plutôt un système à 4 voies ayant des médiums décalés.

Je suppose donc que les deux médiums ne sont pas filtrés de la même manière et qu'ils ne couvrent pas les mêmes plages de fréquences.

Le document de présentation stipule que les médiums fonctionnent en large bande.

Pour rappel, le montage MTM conçu par J. Appolito exige des HPs filtrés de la même manière et en pentes raides, minimum 18 dB/oct.

En montage MTM, l'écartement des médiums limite leur bande de fréquences utile. Ceci est lié à l'effet de peigne lequel apparaît dès l'équivalent d'une demi longueur d'onde. En conséquence, les médiums doivent être coupés bas.

Le feuillet de présentation évoque un filtrage du tweeter à 4.000 Hz en 12 dB/oct.

Le filtrage, que le constructeur a voulu minimaliste se fait autour des points de croisement situés à 100 Hz et à 4.000 Hz.

Il faut noter que plusieurs versions de la NIL étaient disponibles sur le marché avec des différences au niveau du tweeter Fostex (modifié ou non) et du filtrage (plus ou moins complexe). D'après Frederik, pour la version des "NIL" qu'il possède, les tweeters ne sont pas ferrofluidés.

...

Voici quelques informations

et

remarques concernant les HPs mis en oeuvre dans les enceintes "NIL" version 1...

WOOFER SEAS CA25RE4XDC

Remarques:

A la lecture des graphiques ce woofer me semble devoir être filtré sévèrement dans le haut du spectre.

Un filtrage doux aura pour conséquence de ne pas limiter suffisamment l'étendu du spectre reproduit et donc d'engendrer une importante intermodulation avec le spectre des médiums.

Ce woofer devrait être coupé en pente raide à maximum 300 Hz, au-delà de cette fréquence, il y a trop d'irrégularités dans sa courbe de réponse.

Vous remarquerez au passage que sa sensibilité est de 91 dB...

Difficile dans ce cas d'avoir une enceinte neutre ayant une sensibilité de 93 dB comme annoncé par BC-Acoustique.

C'est ce woofer qui limite (ou qui impose) la sensibilité de l'ensemble et comme son rayonnement est indirect, je ne crois pas que l'on puisse atteindre 91 dB pour l'enceinte.

Je retiens aussi que sa fréquence de résonance est de 65 Hz...

C'est très élevé pour un woofer qui est censé reproduire le 28 Hz à - 3dB!

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MEDIUM SEAS P17REX

Remarques:

A la lecture des graphiques ce médium me semble devoir, lui aussi, être filtré sévèrement dans le haut du spectre de manière à éliminer les imperfections qui apparaissent au-delà de 3.000 Hz.

Comme pour le woofer, le risque est d'avoir un spectre étendu et irrégulier qui perturbe la plage couverte par le tweeter.

L'intermodulation de signaux de "textures" différentes réduit la transparence globale des systèmes.

Ici, la sensibilité annoncée est de 89 dB mais l'addition des signaux  dans le "faux" MTM apportera un gain supplémentaire de 6 dB pour un petite plage de fréquences.

En terme de sensibilité, c'est donc bien le woofer qui est l'élément faible de l'enceinte.

Dans un concept hifi, pour obtenir un rendu sonore neutre, la sensibilité des autres sections devrait être alignée sur cette base.

BC-Acoustique prétend croiser les médiums et le tweeter à 4.000 Hz, en pente douce. La courbe de réponse publiée par SEAS fait apparaître que cette fréquence est l'extrême limite "d'utilisation" de ce HP. Si toute la plage de fréquences est conservée, toutes ses imperfections seront reproduites. Ceci n'est pas acceptable pour une enceinte qui se veut hifi.

Pour ma part, je crois que l'on ne peut pas étendre l'usage de ce HP au-delà de 2.500 Hz et il est impérieux de le filtrer en pente raide.

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TWEETER FOSTEX FT17H-8

Remarques:

Vous savez déjà que je n'ai aucune attirance pour les tweeters à dôme métallique. A ce jour, je n'en ai pas encore entendu un seul qui soit convainquant. Il en est de même pour les systèmes à compression.

Pas étonnant que Frederik lui trouve un côté exacerbé et sibilant!

Vous remarquerez que la fiche technique de ce tweeter est lacunaire, bon nombre de paramètres T&S ne sont pas communiqués.

Je relève cependant...

- sa fréquence de résonance est élevée +/- 2.500 Hz...

ce qui implique qu'il devrait être coupé à plus de 10.000 Hz (en 18 dB/oct)

- sa courbe de réponse chute dès 10.000 Hz

- sa puissance est de 30 W (music), soit environ 10 W rms...

c'est peu, gare aux distorsions!

Pour les NIL, ce tweeter est coupé à 4.000 Hz et en pente douce...

Ce point de croisement est trop proche de la fréquence de résonance, c'est impossible d'envisager un filtrage efficace.

Fostex recommande d'exploiter ce tweeter à compression au-delà de 5.000 Hz...!!!

Que des mauvais points!

Frederik m'a signalé que les Fostex utilisés dans ses enceintes (première version des "NIL") ne sont sans doute pas ferrofluidés. C'est un bon point pour la tenue dans le temps!

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ATTENTION...

Toutes les remarques énoncées ci-avant découlent de l'analyse des caractéristiques fournies par les constructeurs. Cette analyse théorique devra être complétée par les résultats de l'écoute test et les mesures électroacoustiques.

Je vous rappelle que tous les constructeurs vantent leur matériel et cachent leurs défauts !

Je vous rappelle aussi que mes optimisations sont basées sur mes mesures électroacoustiques et pas sur les informations fournies par les constructeurs.

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Les enceintes "NIL" dans la presse spécialisée...

Voici quelques extraits de presse que Frederik a eu la gentillesse de me communiquer:

La nouvelle revue du son

Dans son numéro de mars 1997, la revue a consacré un banc d'essai aux enceintes "NIL".

L'article est signé par Jean Hiraga et Robert Lacrampe.

Et voici d'autres extraits de presse signés par P. Rouget et J. Vallienne.

QUE  DU  BARATIN  !

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Dans un tout autre registre, voici deux liens que Frederik m'a communiqués, ils concernent des optimisations réalisées sur des "NIL", par des audiophiles avertis...

Dans les deux cas, l'optimisation a porté sur le remplacement du tweeter d'origine soit par un tweeter Monacor DT-80 soit par un ?.

Une de ces optimisations a été réalisée par André Devillers ("Espace Musical" à Tournai, Belgique). Un professionnel réputé. Le tweeter utilisé semble être un modèle récupéré, sa face avant est découpée dans le bas...

...

https://www.homecinema-fr.com/forum/achat-enceintes-haute-fidelite/vendues-bc-acoustique-nil-modele-unique-t30056221.html

...

...

MON AVIS SUR LE CHOIX DU MONACOR DT-80...

Certes, il a l'avantage de pouvoir être installé sans aucun aménagement préalable. Il s'insère et se fixe sans difficulté dans la cavité existante.

Il n'est pas couteux (+/- 40 euros) et il est certainement moins agressif qu'un tweeter à dôme métallique.

Ce sont sans nul doute ces critères qui ont incité l'audiophile à choisir ce tweeter car si on y regarde de plus près et si on analyse ses caractéristiques techniques on réalise très vite qu'il n'est pas adapté.

D'abord, et c'est généralement mauvais signe, très peu d'informations sont disponibles à son sujet. Sa fiche technique n'est pas disponible...

Mais, à la lecture des bribes d'informations trouvées sur internet et du mariage envisagé avec les SEAS P17REX, il y a des contre-indications...

1) - La fréquence de résonance de ce tweeter est de 1.600 Hz...

C'est trop haut!

Il faudrait le couper à minimum 6.400 Hz et en 18 dB/oct.

C'est impossible de respecter cette règle dans une association avec le SEAS P17REX qui lui doit être coupé vers 2.500 Hz, voire moins.

L'exploiter sans adapter le filtrage impliquerait un taux d'intermodulation important dans le haut-médium.

2) - La courbe de réponse de ce DT-80 n'est pas linéaire et une perte de niveau significative apparaît dès 7.000 Hz.

Ce n'est pas acceptable dans le cadre d'un projet hifi!

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La recherche d'un tweeter de remplacement...

Mes critères de recherche:

- Fréquence de résonance inférieure à  700 Hz,

- Non ferrofluidé,

- Impédance nominale 4 ohms,

- Spectre linéaire de 2.000 Hz à 20.000 Hz,

- Faible taux de distorsion,

- Puissance nominale supérieure à 100 W,

- Impédance à la fréquence de résonance réduite,

- Faible remontée d'impédance,

- Impédance minimale supérieure à 3 ohms,

- Sensibilité supérieure à 90 dB,

- Xlin le plus grand possible (> 0,4 mm ptp)

- diamètre extérieur < ou = à 110 mm.

...

Ma sélection...

Malheureusement, l'espace disponible entre les deux médiums, ne permet pas de placer un AMT de qualité.

Cet espace est de seulement 105 mm.

Ma sélection actuelle est limitée à quelques modèles... Scan Speak et SB Acoustics; des tweeters à dôme de tissu, au rendu sonore doux, sans agressivité et très fidèles.

Je limite volontairement ma sélection à des modèles que je connais déjà et que j'ai déjà mis en oeuvre dans divers projets.

Mes préférés sont comparés ci-dessous:

Pour ceux que cela intéresse, voici les fiches techniques complètes des tweeters retenus...

Après analyse des caractéristiques techniques, j'ai retenu le SB Acoustics SB 26 STAC.

Sa fréquence de résonance (750 Hz) est un peu plus élevée que la limite fixée par un filtrage prévu à 2.800 Hz mais il est extrêmement linéaire et son Xlin est énorme; 1,2mm!

Son prix de vente est de l'ordre de 40 euros/unité, c'est un rapport qualité / prix, imbattable.

Sa mise en place demandera un agrandissement de la cavité initiale.

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Compte rendu de l'écoute test réalisée chez Frederik...

L'écoute test a été réalisée dans d'excellentes conditions, grand merci à Frederik pour son accueil.

Malheureusement, je me suis rendu compte très tardivement que les micros de mesure étaient restés à la maison... je n'ai donc pas pu effectuer de mesures in situ.

Mon lecteur de CD AudioLab CD8200 a fait le déplacement et l'amplificateur utilisé était un BC Acoustique.

Sans avoir l'appui objectif des mesures électroacoustiques, j'ai cependant noté les points suivants:

- de toute évidence, l'aigu est agressif!

Ni le violon, ni la guitare acoustique, ni la trompette... ne passent sans accrocher les oreilles. Mon avis reste donc inchangé à propos des tweeters à membrane métallique... c'est pas le top!

- l'écoute est dominée par un bas-médium enrobant, il masque les détails du médium. En fait, ce côté "chaleureux" du rendu sonore nuit et réduit la transparence dans la zone centrale du spectre. Le médium est comme étouffé.

- Pour ce qui est du grave et de l'extrême grave, leurs niveaux sont très bas. A l'écoute de la pièce d'orgue (CD test 2), j'ai relevé une perte importante de niveau dès les premières notes données au pédalier. Ces enceintes ne descendent pas à 28 Hz!

- Point fort...

L'image stéréo et la spatialisation sont exceptionnelles. Le résultat c'est une impression d'immersion dans la musique, c'est envoutant et très physique. Ce phénomène est typique des systèmes MTM.

Frederik m'a signalé que le rendu sonore des enceintes "NIL" peut être très différent dans d'autres combinaisons des straps. Nous n'avons pas testé.

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OPTIMISATIONS  ENVISAGEES...

L'optimisation globale des "NIL" peut être décomposée en 3 phases indépendantes. A la demande de Frederik, une étape préliminaire a été ajoutée afin de s'assurer du bon état du matériel.

Pour rappel, dans tous les cas, mon objectif est d'atteindre une restitution réaliste, transparente et détaillée.

Pour atteindre ce but, il faut éviter les sources d'intermodulation entre les voies et équilibrer les voies au plus près de la norme ISO2969.

Etape préliminaire:

Vérification de l'état du matériel (HPs, composants électroniques, câblage, ...), dépannage si nécessaire et nouvelle écoute test si justifiée.

Etape 1:

Le remplacement du tweeter et l'adaptation du filtrage.

Etape 2:

La révision du filtrage des SEAS P17REX dans le but d'amener plus de transparence et de ciselé dans le médium.

Etape 3:

La refonte complète de la section grave, extrême-grave avec le placement d'un vrai woofer en façade et adaptation du filtrage.

...

Avant de passer à l'optimisation...

Je sais maintenant quel type de musique Frederik écoute et c'est tellement éloigné de ce que j'écoute que j'ai voulu avoir son avis sur le rendu de mes "Omega Thuya". Tout en sachant que c'est vers ce type de rendu sonore que je souhaite aller.

Frederik écoute principalement de la musique moderne, des enregistrements extrêmement "travaillés" sur le plan technique. On est loin des instruments acoustiques captés et gravés sans trop d'effets.

Sa musique préférée est souvent chargée de graves puissants et les effets 3D sont mis en exergue.

Sur les "NIL", ces effets 3D sont admirablement reproduits mais la descente dans le grave est limitée. Cet aspect du rendu sonore plait beaucoup à Frederik et il souhaite le retrouver après optimisation. C'est aussi une question de voisinage me dit-il!

Sur mes "Omega Thuya", les effets 3D sont moins exubérants mais tout le grave est rendu à son juste niveau.

Compte tenu des attentes de Frederik, il n'y a pas lieu d'envisager le passage à la phase 3 de l'optimisation. La mise à niveau de la voie grave détruirait cet aspect de l'actuel rendu sonore des "NIL" tout en activant des problèmes de voisinage.

L'idée d'un système bi-amplifié a été évaluée mais Frederik opte pour un système simple, mono-amplifié.

De toute manière, je mettrai un point d'honneur à respecter strictement la demande de Frederik et je veillerai particulièrement au niveau des graves.

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Les NIL sont à présent dans mon garage...

ANALYSE  DES  NIL (version 1)...

Avant d'entreprendre leur démontage et les mesures, je souhaite relever la courbe de réponse, au point d'écoute, dans leur configuration d'origine.

Par (mauvaise) expérience, je sais qu'il est prudent de vérifier l'impédance des enceintes avant de les brancher sur mon vieil amplificateur "Cambridge"...

Quelle bonne idée!... Voyez le relevé de l'impédance de l'enceinte...

Vous remarquerez que l'impédance est régulièrement sous la barre des 2 ohms... le minimum est à 1,8 ohms!

Tous les amplificateurs n'acceptent pas une charge aussi faible et c'est le cas du mien. Pour le protéger, j'ai dû placer une résistance de 1,2 ohms en série.

Cette précaution prise, je suis passé au relevé de la courbe de réponse...

Bien entendu ce relevé n'est pas exactement le même que celui que j'aurais relevé chez Frederik; les locaux sont différents...

Cependant, le relevé donne une bonne idée des caractéristiques du rendu sonore des enceintes. La configuration des straps est celle préconisée par Frederik (niveau tweeter = 0, strap woofer = 2 bobines en //).

Le côté "dents de scie" du graphique est caractéristique du montage MTM. C'est le résultat des court-circuits acoustiques inhérents à la présence de 2 médiums en //. Ici, l'effet est étendu car les médiums ne sont pas filtrés en pentes raides comme ils devraient l'être dans ce type de montage. L'accroissement du niveau vers 540 Hz est aussi lié au principe du montage MTM.

Autres constatations...

La section 1 du graphique...

- l'accroissement du niveau, d'une amplitude de 30 dB, de 20 Hz à 600 Hz, explique le manque de grave relatif et le bas-médium dominant constaté à l'écoute. Ici, le bas-médium paraît d'autant plus étouffant qu'il est suit d'un creux dans le médium.

La section 2 du graphique...

- le creux qui s'étale de 600 Hz à 6.000 Hz est à l'origine du manque de transparence et de détails également constaté à l'écoute. La remontée du niveau vers 6.000 Hz accentue l'effet criard du tweeter à dôme métallique. Les sibilances évoquées par Frederik sont nichées dans cette zone.

section 3 du graphique

- le manque de tenue du tweeter au-delà de 7.000 Hz appauvrit le ciselé et l'éclat du message musical.

... Il faudra faire mieux tout en respectant la demande de Frederik !

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Démontage des HPs et des filtres...

Ce sont les filtres qui ont été extraits en premier...

Pas si simple que ça!

Les filtres sont collés à l'arrière du bornier et il est impossible d'enlever la plaque sans couper les fils...

Et pour couper ces fils, il faut d'abord enlever le médium d'en face.

Après avoir sectionné les fils, on peut enfin sortir le bornier et les filtres.

Les constructeurs n'aiment pas que l'on investigue !

Tous les composants de filtrage sont collés à l'arrière du bornier.

De toute évidence, le filtrage est minimaliste.

Le bornier offre la possibilité d'alimenter séparément le woofer et la section médiums-tweeter. Ce qui permet d'alimenter l'enceinte en bi-amplification.

Un pontage à 3 positions permet d'ajuster le niveau du tweeter et un autre pont permet de brancher en parallèle les deux bobines du woofer.

Cette panoplie de réglages est alléchante mais est-ce bien utile?

Surtout qu'avec le temps et l'oxydation tout ces ponts peuvent devenir le royaume du mauvais contact !

Démontage des HPs...

Pas si facile... Les fils sont très courts et le woofer est difficilement accessible.

J'ai remarqué que les larges passages de câbles n'étaient pas colmatés, par contre les câbles sont de bonne qualité et de bonne section. Toutes les connexions sont soudées.

Chaque HP a fait l'objet d'une analyse, vous trouverez tous les détails dans la rubrique "mes haut-parleurs".

En résumé, le woofer et les médiums sont de bonne facture, par contre le tweeter est rikiki.

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Schéma des filtres d'origine...

Voilà un filtrage peu propice à fournir un rendu sonore transparent!

Le très large recouvrement des voies grave et médium ne peut que réduire la transparence de l'ensemble.

Le woofer n'est pas filtré et les médiums ne sont filtrés qu'en passe-bas.

* L'absence de filtrage du woofer ouvre la porte à l'intermodulation sur une plage allant jusqu'à plus de 3.000 Hz!

* Le passe-bas placé sur les médiums n'est pas suffisamment efficace. Il permet au montage MTM de développer son côté "dents de scie" sur une large plage de fréquences. Les médiums viennent aussi renforcer le woofer dans le bas du spectre.

* Le passe-haut placé sur le tweeter le rend actif dès 3.000 Hz.

La pointe de niveau constatée vers 6.000 Hz et la perte de niveau qui suit caractérisent ce tweeter de piètre qualité.

(analyse effectuée avec l'aide de Xsim)

Bref,... je suis convaincu que pour sortir les NIL du "brouillard" et atteindre un niveau hifi, il est nécessaire de restreindre les zones de recouvrement des voies par un filtrage à pente raide et des croisements précis. De toute évidence, le tweeter doit être changé.

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QUID  DU TWEETER  DE REMPLACEMENT...

A ce stade, il est important de vérifier que le tweeter SB Acoustics peut convenir...

Un filtre test calculé pour une fréquence de coupure de 2.000 Hz m'a permis de vérifier qu'il était possible de croiser les médiums et tweeter à environ 2.500 Hz. L'important étant d'obtenir une atténuation suffisante et régulière du spectre situé au-delà de la fréquence de coupure.

Côté musicalité, je connais déjà bien ce tweeter et je suis certain de pouvoir l'exploiter dès 2.500 Hz.

Les tweeters SB Acoustics SB26STAC sont commandés...

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TESTS COMPLEMENTAIRES...

En attendant la livraison, je compte réaliser quelques tests complémentaires sur l'enceinte  1, celle qui n'est pas encore démontée.

Je compte relever les courbes d'impédance et de réponse des HPs avec leur charge acoustique, filtrés et non filtrés.

Ces données serviront de base pour les calculs des filtres et les simulations Xsim.

TEST DU WOOFER (configuration d'origine)...

Pour le woofer c'est simple, il n'est pas filtré et son branchement direct peut être effectué via le bornier. 

Pour éviter les interactions, les autres HPs ne sont pas alimentés.

Voici la courbe d'impédance du woofer avec sa charge asymétrique...

On remarque l'accord parfait des charges acoustiques et de l'évent.

Avec une fréquence de résonance à 100 Hz, ce sera difficile de le couper sous 200 Hz... à revoir.

Les irrégularités de la courbe de réponse sont dues au principe des charges asymétriques. Ce n'est pas un système qui vise la linéarité!

La courbe de réponse qui figure ci-dessous, fait apparaître une perte de niveau de 10 dB, de 130 Hz à 1.000 Hz. C'est l'action des charges asymétriques, c'est le filtrage mécanique évoqué par le constructeur.

Cette atténuation de 10 dB est insuffisante, elle ne permettra pas d'éviter l'intermodulation entre woofer et médiums. Un filtrage plus efficace est indispensable.

...

Pour avoir une idée de l'impact d'un filtre BT3 sur le rayonnement du woofer, j'ai testé un filtre ayant une fréquence de coupure de 200 Hz. Cette fréquence de coupure ne peut pas être diminuée... ceci dégraderait le spectre sous 150 Hz.

C'est incontestable, ce filtrage électronique réduira considérablement le taux d'intermodulation. 

A la lecture de ce graphique, la fréquence de croisement du woofer et des médiums doit être de +/- 150 Hz.

Ce filtre sera conservé.

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TEST DES MEDIUMS (configuration d'origine)...

C'est la courbe d'impédance qui a été relevée en premier...

Pour rappel, les 2 médiums sont branchés en parallèle et montés dans l'enceinte.

Ce graphique montre bien les effets des charges acoustiques...

Autour de la fréquence de résonance des médiums, apparaissent maintenant d'autres résonances liées aux volumes de charge.

La fréquence de coupure du passe-haut est déjà quasiment connue, elle a été fixée ci-dessus par le filtrage mécanique du woofer. Le croisement woofer, médiums devra s'opérer à +/- 150 Hz. C'est-à-dire dans une zone où l'impédance n'est pas constante!!!

Compte tenu de la forte remontée d'impédance, il faudra peut être envisager sa linéarisation.

...

Relevé de la courbe de réponse...

Pour tester les médiums en situation réelle, il faut qu'ils soient branchés normalement (en parallèle) mais il faut aussi éviter leur interaction acoustique qui perturberait les mesures. Pour solutionner le problème, j'ai simplement étouffé le médium du bas en plaçant un panneau de mousse devant lui. De cette manière, le relevé de la courbe de réponse n'est pas parasité.

La trace jaune montre la courbe de réponse du HP non filtré et celle en vert filtré par le filtre d'origine.

C'est évident, le filtrage d'origine n'est pas suffisamment efficace, l'intermodulation peut s'étaler jusqu'à 10.000 Hz.

Les médiums doivent être filtrés plus sévèrement.

C'est la trace jaune qui va servir de référence pour l'élaboration des nouveaux filtres...

- le passe-haut aura une fréquence de coupure placée à environ 200 Hz, en vue de croiser le woofer à +/- 150 Hz,

- le passe-bas devra avoir une fréquence de coupure placée sous 3.000 Hz de manière à éviter le creux relevé à cette fréquence mais aussi de manière à atténuer la bosse qui apparaît à 4.000 Hz (et les irrégularités qui suivent).

Il faudra donc évaluer les résultats avec des fréquences de coupure choisies entre 2.000 et 3.000 Hz.

Tout en sachant que le tweeter sera plus musical s'il est coupé au-delà de 2.500 Hz.

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TEST DU NOUVEAU TWEETER...

Entretemps, les nouveaux tweeters ont été livrés et installés, les tests peuvent donc reprendre...

La courbe d'impédance...

Sa fréquence de résonance est située à 800 Hz. Idéalement, il faudrait le couper à minimum 3.200 Hz... cela me semble haut, c'est à revoir...

Ce sera aussi à revoir en fonction du filtrage optimal des médiums et ceci sans perdre de vue que l'important c'est la fréquence de croisement.

La courbe de réponse...

La linéarité de ce tweeter est remarquable et ceci dès 800 Hz.

Il pourra être exploité dès 3.200 Hz sans aucune difficulté.

Rien à voir avec celui d'origine !!!...

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CONTRAINTES A RESPECTER

POUR UN FILTRAGE OPTIMAL...

Résumé en graphique des contraintes de filtrage imposées par les caractéristiques des HPs mis en situation d'exploitation...

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ELABORATION DU FILTRAGE DES HPs...

calculs, tests, mesures...

Filtrage du woofer...

Pour l'élaboration de ce filtre, la contrainte est fixée par le filtrage mécanique mis en oeuvre au travers des charges asymétriques du HP.

Les mesures déjà réalisées ont fait apparaître que ce filtrage mécanique apparassait à 150 Hz.

Le filtrage électronique aura donc pour but d'accentuer ce filtrage sans dégrader le spectre sous 150 Hz.

Un filtre a déjà été testé ci-avant, il suffit donc de le peaufiner.

Après quelques essais, j'ai retenu le filtre BT3 calculé avec une fréquence de coupure de 200 Hz (impédance du HP à la fréquence de coupure = 3,2 ohms, voir courbe d'impédance du HP).

Ce filtre offre le meilleur compromis entre atténuation du spectre situé au-delà de 150 Hz et sauvegarde du spectre situé sous 150 Hz.

Il  permettra un croisement des courbes de réponse (woofer - médiums) à 150 Hz, c'est parfait!

Voici les courbes de réponse du woofer; non filtré et filtré...

(mesures effectuées en champ proche)

Et voici la mesure effectuée en sortie d'évent...

Les actions du filtre mécanique et du filtre électronique s'additionnent...

C'est difficile de faire mieux!

...

Filtrage des médiums...

Pour la section passe-haut du filtre il faut que la courbe de réponse des médiums croise celle du woofer à 150 Hz...

La recherche du filtre est donc orientée par ce critère.

Le filtre le mieux adapté est le BT3 calculé avec une Fc = 200 Hz (impédance des HPs en //, à la fréquence de coupure = 4,5 ohms. Voir courbe d'impédance des médiums mis en //).

Le croisement s'effectue à 147 Hz... c'est parfait!

...

Pour la section passe-bas du filtre, c'est moins précis et il y a plusieurs façons d'aborder la recherche du filtrage idéal.

J'aurais pu rechercher un filtre permettant d'obtenir une courbe de réponse linéaire sur un spectre le plus large possible. Je n'ai pas retenu cette méthode.

J'ai choisi de donner la priorité au critère imposé par la fréquence de résonance du tweeter et donc de commencer par trouver le filtre le mieux adapté au filtrage du tweeter...

Il s'agit donc d'avoir, pour le filtrage du tweeter, une fréquence de coupure égale à 3.200 Hz. Ce qui correspond à 4 fois sa Fr, soit 4 x 800 Hz, soit 2 octaves au-dessus de sa fréquence de résonance.

Une fois le filtre du tweeter calculé et testé, je reviendrai sur le filtrage des médiums en ayant alors une fréquence de croisement à respecter.

Bien entendu, il faudra surveiller les irrégularités du spectre des médiums qui apparaissent au-delà de 2.500 Hz... et peut être revoir la méthode...

...

Détour par le filtrage du tweeter...

La recherche de ce filtrage n'a pas été compliquée...

La mesure suivante montre l'action du filtre.

Le très léger rebond constaté à la fréquence de résonance ne gênera pas, il est à près de -30 dB.

Le croisement devrait être effectué à +/- 2.800 Hz...

...

Retour au filtrage des médiums...

Maintenant, le critère de recherche est fixé...

Le filtre à calculer doit provoquer un croisement "médiums - tweeter" à +/- 2.800 Hz.

Après quelques essais, j'ai retenu le filtre BT3 calculé avec une Fc = 2.500 Hz (et avec Z à Fc = 3,8 ohms)...

Le croisement s'effectue à 2.705 Hz.

C'est le meilleur compromis; les critères de départ sont respectés et les irrégularités du spectre sont nettement atténuées.

La courbe de réponse des médiums filtrés est parfaite!

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SCHEMA COMPLET DES FILTRES...

Compte tenu de la très grande linéarité de la courbe de réponse mesurée, il n'est pas exclu que lors des tests à l'écouté, il apparaisse que le niveau du tweeter doive être atténué... d'où l'ajout d'une résistance R2.

Lors de la mise au propre des filtres, un emplacement sera prévu pour cette résistance supplémentaire... mieux vaut prévoir!

Dans le cadre de cette optimisation, le simulateur Xsim ne m'a pas été d'une grande utilité. Les calculs ont chaque fois donné des résultats cohérents aux mesures, il n'a donc pas été nécessaire de réajuster les filtres calculés.

Voici cependant les principaux résultats fournis par le simulateur Xsim:

Les courbe de réponse sont très proches de celles mesurées,

l'impédance du système varie entre 2 et 9 ohms,

le groupe delay est assez tourmenté dans la zone de reproduction du woofer mais pour le reste du spectre, il est normal.

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MESURE DE LA COURBE DE REPONSE

AU POINT D'ECOUTE...

(enceinte et filtres complets)

Plus linéaire, c'est difficile!

Le côté dents de scie relevé sous 600 Hz est typique du montage MTM.

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A PROPOS DU NIVEAU DES GRAVES...

Je reviens sur la demande de Frederik concernant l'atténuation des graves...

L'optimisation réalisée ici fournit une réponse très linéaire sur l'ensemble du spectre, c'est ce qu'exige un rendu de type HIFI.

En principe, c'est parfait mais cela risque de tourner au conflit de voisinage chez Frederik...

Vous le savez, c'est difficile, voire impossible d'atténuer un woofer. Le pic d'impédance à sa fréquence de résonance empêche l'atténuateur classique d'agir de manière régulière sur le spectre "utile".

J'ai donc opté pour un atténuateur acoustique placé dans l'évent... c'est simple, c'est efficace et Frederik pourra ajuster le niveau d'atténuation à sa convenance.

Voici un relevé effectué avec une atténuation importante de l'extrême grave, atténuation de l'ordre de 20 dB.

Des valeurs intermédiaires me sembleraient plus réalistes.

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LA COURBE DE REPONSE DU SYSTEME,

avant et après optimisation...

Pour cette mesure, l'atténuateur acoustique est resté à son niveau maximum de manière à pouvoir évaluer la différence globale entre les deux rendus sonores.

De toute évidence, après optimisation la courbe de réponse est bien plus linéaire.

Cette neutralité exemplaire jointe à la qualité du matériel mis en oeuvre permettent d'espérer un rendu sonore HIFI de très haut niveau.

Vivement les tests à l'écoute!

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MISE AU PROPRE DES FILTRES...

A ce stade, les composants HQ peuvent être commandés...

Les filtres seront répartis sur trois supports indépendants.

Les composants sont volumineux et aucune surface interne n'est suffisamment grande que pour accueillir un support unique.

Le filtre du woofer sera installé dans le caisson inférieur du woofer, il sera fixé sur la base de l'enceinte.

Les filtres des médiums seront montés sur un support qui sera fixé dans le volume du médium inférieur.

Le filtre du tweeter sera câblé sur un support destiné à être fixé dans le volume du médium supérieur.

Le câblage interne est prévu pour cette répartition et les supports des filtres sont préparés aux dimensions maximales.

J'attends la livraison des composants...

...

Les composants ont été livrés malheureusement le bon de commande n'a pas été respecté...

Il manque 3 condensateurs et 2 selfs et... 2 condensateurs "verts" ont été ajoutés par erreur.

C'est pénible!

Aucun vendeur n'est capable de respecter un bon de commande!

C'est donc reparti pour un tour!

En attendant la livraison complémentaire, je vais vérifier la valeur de chaque composant, ajuster la valeur des selfs et commencer à monter les filtres sur leurs supports...

...

Les composants manquants ont été livrés très rapidement maintenant je suis en possession de l'ensemble des pièces.

Merci Rudy pour ce rattrapage particulièrement rapide.

- Rien d'anormal du côté des composants, les valeurs fournies sont correctes.

- Ajustage des selfs aux valeurs requises:

Toutes les valeurs ont été ajustées avec LIMP pour coller au plus près des valeurs calculées et testées précédemment.

Montage et câblage des composants sur les différents supports...

Un dessin à main levée, refait autant de fois qu'il le faut, permet de trouver les meilleurs emplacements pour les composants. Le but étant d'éviter les croisements de fils et de réduire l'interaction des selfs.

1 - Montage et câblage du passe-bas placé sur le woofer...

Le support mesure 24 x 18 cm.

Le condensateur est énorme mais la carte est grande. C'est donc sans la moindre difficulté que les selfs trouvent leur place.

2 - Montage et câblage du passe-haut placé sur le tweeter...

Le support mesure 14 x 10 cm.

Les composants ne sont pas énormes et il n'y a aucune contrainte particulière pour les positionner. La mise en place est donc très simple.

Vous remarquerez le pontage mis en lieu et place de la résistance R2. Cette résistance, destinée à atténuer le niveau du tweeter, sera évaluée lors des tests finaux. Il n'est pas certain qu'elle soit nécessaire.

3 - Montage et câblage des P-H et P-B placés sur les médiums...

Les supports mesurent 24 x 14 cm, ceci correspond à l'espace disponible!

Ici, c'est plus compliqué... les condensateurs sont énormes et la place disponible est très limitée.

Ce n'est pas facile de tout placer correctement sur le support d'autant plus que la mise en place de cette carte doit être effectuée via la trappe du bornier.

...

Mise en place des filtres dans les enceintes...

1 - Mise en place du filtre destiné au filtrage du woofer...

Cette carte est fixée sur la base de l'enceinte et recouverte du bloc de mousse anciennement collé sur cette même base. De quoi éliminer les ondes stationnaires.

2 - Mise en place du filtre destiné au filtrage des médiums...

C'est très juste mais ça passe... tout est OK.

La fixation et les raccordements ne posent pas de problème.

3 - Mise en place du filtre destiné au filtrage du tweeter...

Cette carte est installée dans la cavité du médium supérieur.

Elle est recouverte d'une couche épaisse d'absorbant acoustique de manière à éviter les ondes stationnaires dans la cavité.

...

TESTS FINAUX...

Les filtres étant installés, c'est le moment de passer aux derniers tests.

Compte tenu du poids des enceintes, plus de 40 kg, je n'ai pas pu les transporter dans mon salon de musique. Je dois poursuivre les tests dans mon garage, ce qui n'est pas idéal mais bon...

Dans un premier temps, les enceintes sont placées côte-à-côte de manière à vérifier la conformité de leurs filtrages et, éventuellement, à lever l'une ou l'autre erreur de câblage.

La courbe de réponse de chaque voie est contrôlée isolément et comparée à son homologue.

Ensuite, les 3 voies sont mises en service et la courbe de réponse globale est mesurée, au point d'écoute, enceinte par enceinte. Le but est d'ajuster le niveau de chaque voie pour obtenir la plus grande linéarité de la courbe de réponse globale.

Finalement, les courbes de réponse des enceintes sont comparées...

Durant ces derniers tests, il s'est avéré que l'atténuation des médiums devait être augmentée. Pour rappel, le woofer est l'élément "faible" sur lequel il faut donc aligner les deux autres voies. Pour atteindre cet équilibre, R1 est passé de 2,2 ohms à 3,3 ohms et en cascade, le tweeter a lui aussi dû être atténué. Donc, la résistance R2 a dû prendre place et sa valeur a été finalement fixée à 1,5 ohms.

Voici le schéma définitif des filtres...

Après cette dernière mise au point, les enceintes sont positionnées pour une écoute stéréo classique...

Voici la courbe de réponse relevée, au point d'écoute, dans cette configuration...

Et la linéarité de la courbe de réponse est bien au rendez-vous!

Tests à l'écoute...

Dans mon garage, c'est difficile de bien évaluer les nuances mais j'ai cependant remarqué le côté "enveloppant" du grave. Sa diffusion indirecte lui procure une texture feutrée plus physique qu'analytique. Bien entendu, cet effet plutôt bluffant sera très dépendant du local d'écoute et de la position des enceintes dans ce local. Mais ici, l'impression d'immersion est  plaisante!

Pour le reste, je retrouve les caractéristiques habituellement liées à ma manière de faire, à la qualité du matériel mis en oeuvre et au filtrage. C'est-à-dire, un médium détaillé, riche et transparent, un aigu ciselé, doux et naturel. L'ensemble procure une écoute terriblement réaliste qui ne pardonne rien; toutes les caractéristiques des enregistrements et des gravures sont reproduites dans le moindre détail.

...

Les enceintes ont été récupérées par Frederik, merci à lui pour sa confiance et sa patience.

J'attends son commentaire...

... et son commentaire ne s'est pas fait attendre longtemps...

Pendant la période d'optimisation de ses enceintes NIL, Frederik avait reçu en prêt une paire d'enceintes Davis Acoustics Sisley HD. Il y fait référence dans son message.

Voici le contenu de son message...

...

Merci Frederik pour ce premier commentaire... vivement la suite!

Pour rappel, je n'ai pas pu réaliser une écoute d'évaluation dans de bonnes conditions. Le poids des enceintes m'a rebuté et je n'ai pas su les amener dans mon salon de musique.

...

Merci Frederik pour votre commentaire.

Vue de mon côté, cette optimisation s'annonçait "compliquée" car dès le départ, Frederik savait précisément ce qu'il voulait obtenir. Il savait ce qui devait être amélioré mais il savait aussi ce qu'il ne voulait pas perdre. Les équations semblaient difficiles à résoudre.

Et puis en avançant dans l'analyse du projet et du matériel, je me suis rendu compte que je ne devais pas m'écarter de mon code de bonne conduite sous peine d'aller dans le mur!

Cette optimisation si particulière est donc devenue une optimisation classique comme je les conçois toutes; destinées à tirer le maximum de musicalité et de hifi du matériel disponible.

Dans le cas présent, seul le tweeter n'était pas de qualité... avec l'accord de Frederik, il a été remplacé. A partir de là, le matériel de base était TOP!

Pour la méthodologie et le mise en pratique, l'article me semble suffisamment détaillé mais je reste à votre écoute, si nécessaire.

Aujourd'hui, je ne peux pas m'empêcher de mesurer l'évolution du discours tenu par Frederik avant et après optimisation, c'est énorme et je retiens prétentieusement que c'est devenu "grandiose". Le cahier des charges a été respecté et le code de bonne conduite aussi, c'est une grande satisfaction pour moi.

Merci Frederik pour cette expérience enrichissante et bonnes dégustations musicales... à vous deux.