Alignement temporel des haut parleurs dans le cas d'un filtrage multi-voies

[folkdeath95]

Je veux bien sans pb, mais je ne me déplace qu'avec le MiniDSP et mon PC, pour le reste il faut un système 2, 3 ou 4 voies sans filtres passifs et autant d'amplis que de voies.

Pour revenir au sujet, on peut se questionner sur l'essence même de la problématique et sur sa nécessité. Mon avis est que intellectuellement il est très satisfaisant de faire matcher le déphasage entre les HP à minima autour des raccords, il est très satisfaisant de viser une phase globale de type minimale et encore plus satisfaisant de viser une phase globale de type linéaire, seule à même de garantir la transparence en phase du système. Mais dans les faits, tant que la réponse en phase du système reste dans des plages raisonnables (pas plus de 4PI au pif de bout en bout) et tant que le match de phases aux raccords entre les HP reste dans les 90° (impact max sur la réponse en amplitude : 3 dB) voire même n'importe quel déphasage lorsque l'un des deux HP se trouve sous les 10 à 15 dB car il n'y a quasi plus d'impacts sur l'amplitude.

J'aime bien ce petit schéma qui précise parfaitement ce qui se passe avec des sinus de fréquence identique et de puissance identique, en fonction du déphasage.
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En fait le seul impact notoire se produit sur le diagramme de rayonnement en puissance qui s'orientera un peu vers le haut ou vers le bas (si les HP sont montés verticalement) en fonction du déphasage aux raccords, mais, lorsque les sources sont distantes de plus d'une demi-longueur d'onde et qu'en plus on utilise des pavillons, je suis bien incapable de prédire ce qui se passe avec les multiples lobes.

quoi qu'il en soit, j'aime la solution phase linéaire qui est la plus satisfaisante intellectuellement, mais je me garderais bien de dire que dans les fait il y ait une solution qui soit supérieure à un simple crossover approximatif.

Si je comprends bien ton message, ta position rejoint un peu ce que dit, avec un ton provocateur et parfois énervant, Jys: à force d'avoir des moyens de mesures super précis et qui permettent de voir plein de choses, il est facile de se faire prendre au piège de "la mesure pour la mesure" et de passer du temps à jouer sur des pouillèmes qui n'auront pas une si grande importance que ça, juste pour obtenir de belles courbes.

[xn]

C'est un peu ça oui.
Je ne suis absolument pas spécialiste de l'audio, de l'audition, de l'acoustique. Néanmoins le sujet n'est pas si tranché que ça.
Dans notre problématique, il y a deux sujets bien distincts :
1) l'oreille est elle sensible à un déphasage en fréquence non linéaire, oui ou non ?
2) quelle sont les impacts de déphasages entre transducteurs sur tous les autres aspects que la phase en elle même, et qui peuvent avoir un impact sur l'écoute ?

Pour 1) : j'ai l'impression que ce sujet n'a pas de réponse formelle et scientifiquement établie, exception faite d'une réponse en phase vraiment très fortement non linéaire avec de très forts déphasages. En gros, lorsque quelqu'un veut montrer que cette non linéarité de phase modifie l'écoute, soit il mets des gros écarts de phases avec des non linéarités abruptes, soit il fait le test sur un système multivoies, conséquence de quoi en plus de la non linéarité de phase apparaît d'autres phénomènes liés au point 2). Pour la théorie, de ce que j'en ai lu, l'oreille perçoit les sons par une sorte de bancs de filtres qui travaillent donc finalement par intégration. La phase n'a donc pas son mot à dire. Entre les deux oreilles, la phase n'aurait pas plus son mot à dire compte tenu des bancs de filtres.
Plus simplement on peut faire le test soit même : un HP large bande (pour ne pas se confronter aux problèmes du point 2) et un convolueur FIR qui permet de réaliser n'importe quelle phase (on peut aussi utiliser un IIR pour réaliser des passes tout). On joue un signal carré ou un triangle, et on modifie la fonction de transfert en phase. Personnellement j'entends toujours le carré de la même manière. Pour ma petite oreille, pas de différences.

Pour le 2): hors point 1, Une fonction de transfert non linéaire en phase a un impact sur la restitution de nos systèmes multi-voies. D'une part la différence de phases entre transducteurs joue sur la courbe de réponse en amplitude aux raccords (impact 2.1) et d'autre part elle modifie le diagramme de rayonnement en puissance (impact 2.2).

Pour le 2.1) le petit schéma que j'ai mis dans mon précedent post montre que jusqu'à 90° de déphasage entre voies, la différence de puissance sonore reste inférieure à 3 dB. C'est vrai si les deux HP jouent au même niveau sonore (donc pile poil au raccord). Dès qu'on s'éloigne du raccord, le HP qui est atténué perd vite de son impact sur la puissance globale. En gros, tenir dans 90° de phase tracking autour du raccord sur une ou deux octaves serait suffisant. Sans compter qu'un petit coup de boost permet de récupérer ce qui pourrait être perdu.
D'autre part en hautes fréquences, avec une longueur d'onde comprise entre 7 cm à 5 kHz et 1,7 cm à 20 kHz, il faut un point d'écoute minuscule pour tenir ces 90° de déphasage. Donc aligner un tweeter coupé haut à plus de quelques cm de précision ne sert à rien. Mieux vaut raccorder un tweeter sous les 3 à 4 kHz pour espérer pouvoir tenir un alignement pertinent.

Pour le 2.2) comme pour le 2.1, l'impact ne se produit qu'autour du raccord, et sur une largeur de bande assez étroite (il suffit qu'un des deux HP ait un niveau diminué de quelques dB, disons 6 à 12 dB pour ne plus voir d'impact marqué sur le diagramme de rayonnement). Le diagramme de rayonnement au raccord dépend avant tout de la distance entre les sources d'émission sonores et du diagramme de rayonnement individuel de chaque HP. L'orientation du lobe principal (et donc du diagramme complet) dépend de la différence de phase entre transducteurs. Dans le cas où la distance entre centres d'émission est inférieure à 1/2 voir 1 longueur d'onde, sans affiner avec les diagrammes individuels de chaque HP, on a un diagramme large sans lobes secondaires. Le déphasage entre transducteur n'aura que peu d'impact s'il reste inférieur à 90° (-3dB dans l'axe). Avec une distance entre centres émissifs plus élevée, on a une directivité plus marquée avec des lobes secondaires. Le phase matching entre HP devient nécessaire (car lobes plus étroits qui doivent être mieux dirigés). Il faudrait regarder plus précisément jusqu'à quelle valeur ceci est nécessaire, en fonction de la distance entre centres émissifs et diagrammes de rayonnement individuels.

Pour finir, si on identifie quelle solution permet de s'affranchir à la fois du point 1 et du point 2, celle-ci consiste à filtrer raide (quasi plus de recouvrements entre HP, donc plus de pb de diagramme de rayonnement conjoint). Filtrer raide sans trop impacter la phase ne peut se faire qu'avec un filtrage FIR (dans ce cas chacun opte pour sa courbe cible de phase favorite).

Voici une synthèse rapide de mes réflexions, qui peut évidemment être discutée et remise en cause.

[qui?]

juste des êtres doués

[Zilwicki]

Navrant que l'auteur de ce sujet arrête, car cela semblait prometteur et pouvait démonter peut être les certitudes erronées de ceux là même qui en ont dénigré le contenu.

Sur Melaudia faut il déjà être une star avant d'y arriver pour pouvoir faire partie de la corporation non critiquée et même adulée ? Sinon il y a chasse en meute jusqu'au départ de celui qui ose sortir du dogme?

Je suis revenu juste pour apporter mon soutien à l'auteur du sujet. N'écoute pas ces malveillants, continue cela fera au moins progresser le forum et si c'est assez didactique cela pourra aider les néophytes.

Post scriptum: Pour les soixantenaires avancés le bon phase tracking du tweeter raccordé à 10kHz on s'en fout, qu'il soit synkron ou pas.

[calivin]

Bonjour,

Le titre du sujet se résume à un déphasage acoustique nul entre deux transducteurs à la fréquence de coupure acoustique et au point d'écoute.
Si un des deux transducteurs est non linéaire à cette fréquence, de part lui même ou par le filtrage qui lui est appliqué, l'alignement temporel n'est valable que pour cette fréquence.
On peut donc le faire en sinus.

J'ai bon ?
Vincent

[forr]

Le titre du sujet se résume à un déphasage acoustique nul entre deux transducteurs à la fréquence de coupure acoustique et au point d'écoute. Si un des deux transducteurs est non linéaire à cette fréquence, de part lui même ou par le filtrage qui lui est appliqué, l'alignement temporel n'est valable que pour cette fréquence.
On peut donc le faire en sinus. J'ai bon ? Vincent

Le déphasage est progressif. L'alignement en utilisant des sinus n'est pas
très discriminant. Mais il est intéressant de comparer toutes les méthodes et leur précision et voir si, pour une même configuration des haut-parleurs, elles donnent des résultats identiques. La séparation verticale des haut-parleurs est susceptible de les modifier. Je ne dispose pas d'un haut-parleur coaxial pour étudier cette configuration qui devrait donner des résultats plus précis qu'avec des haut-parleurs décalés en hauteur.
Il me vient l'idée qu'un tweeter de faible encombrement (je n'en ai pas non plus) pourrait être maintenu dans l'axe d'émission du haut-parleur de la voie inférieure à l'aide un tige fine par exemple, sa position apparente étant réglée par un retard numérique. Ensuite on étudierait le même accouplement avec les deux haut-parleurs disposés verticalement (la "position temporelle" du tweeter pouvant être réglée à la fois géométriquement et numériquement) le microphone étant placé sur leur entraxe. Dans ce cas, la surface d'émission du haut-parleur est légèrement inclinée par rapport à cet entraxe et il me paraît que cela brouille un peu les cartes.

[forr]

A propos de l'estimation de la phase minimale par les programmes de mesure, j'ai fait l'essai suivant.
Réglé une voie de mon processeur numérique (96 kHz) en passe-haut Butterworth d'ordre 2 à la fréquence de 4 kHz.
Un processeur numérique présente un temps de latence qu'il faut éliminer. Pour ce faire, l'ai appliqué la procédure par la méthode de la phase minimale. L
Clio Pocket en 48 kHz, à 4 kHz au lieu des 90° de la théorie, j'obtiens de 72° et en 96 Khz, 88.7°.
Image pour cette dernière ci-dessous. En rouge, phase minimale; en blanc, phase normale avec temps de latence compensé.

[folkdeath95]

Navrant que l'auteur de ce sujet arrête, car cela semblait prometteur et pouvait démonter peut être les certitudes erronées de ceux là même qui en ont dénigré le contenu.

Sur Melaudia faut il déjà être une star avant d'y arriver pour pouvoir faire partie de la corporation non critiquée et même adulée ? Sinon il y a chasse en meute jusqu'au départ de celui qui ose sortir du dogme?

Je ne crois pas que qui ce soit ait sous-entendu que Ragnarsson devait partir.
Après comme nous sur un forum de discussion, forcément, ça discute. Il y a donc des commentaires, des corrections, des débats car certains ne sont pas d'accord, un peu de digressions, aussi. La vie d'un forum, quoi.
Pour celui qui souhaite éviter cela, il y a la solution du blog: là, au moins, personne ne viendra discuter, remettre en cause ou amender l'article. Mais c'est une autre forme de communication.

Bref, comme le disait Narshorn, "Personne n'est tendu, tout le monde est cool." Et surtout, personne ne cherche à faire taire, ou pire, à virer, qui que ce soit (ou alors j'ai un filtre Bisounours sur mon navigateur qui efface à mon insu les messages appelant Ragnarsson à partir).
Ragnarsson peut donc continuer (et la discussion aussi).

Sinon, je vois que tu parles des certitudes erronées de ceux là même qui en [...]dénigré le contenu [du sujet de Ragnarsson]. C'est un point intéressant, parce que depuis plus de vingt pages, nous avons 4 ou 5 personnes, toutes plus calées les unes que les autres, qui parlent de ces histoires de phase et d'alignement mais qui ne sont pas d'accord entre elles. Comment savoir qui a des certitudes erronées? Tous les intervenants ont des arguments très convaincants (d'autant plus que le niveau théorique demandé est bien au-dessus de celui du lecteur moyen du forum), du coup il est difficile de s'y retrouver. Ca tourne donc à la querelle d'experts réservée aux initiés, je trouve. C'est ce qu'avait déjà évoqué EBA il y a quelques pages de cela. C'est la limite de ce fil, amha. Ce qui ne veut absolument pas dire qu'il doit s'arrêter (je préfère préciser).

[jsilvestre]

Bonjour Joël, content de te lire,
L’ordre de grandeur que je donne dans ce tableau revient bien au calcul que tu propose.
Cependant, ma démarche a été expérimentale, sans calcul préalable.
Je ne sais pas si tu as suivi tout le post,dans le doute je résume :
J'ai commencé par simuler différents passe bande, dans rephase, allant de fonctions simples a des simulations de haut-parleurs bien réels, le tout avec des fonctions a phase minimale exclusivement, cela va de soit.
Ainsi, j'ai constitué une petite base de données de différentes phases minimales réputées justes et lisibles directement dans Rephase pour référence.
j'ai comparé ces références aux phases minimales calculées dans REW à partir des courbes de réponse correspondantes (import du WAV généré dans rephase).
J'ai également observé les écarts entre la phase mini exacte du modèle et la phase mini calculée dans REW, en fonction de la fréquence d'échantillonnage de l’impulsion.
J'ai remarqué que sur un passe bande but2 100 - 1000 hz donné en exemple, "l'erreur" de calage de l’impulsion tenait à 1 sample, a 44.1 ou a 192 Khz.
Les autres erreurs constatées étant du même ordre de grandeur, j'ai donc calculé le déphasage correspondant a 1 sample, pour proposer un récapitulatif des écarts potentiels (ce qui revient a ton calcul, même si dans la pratique ma feuille de calcul Excel est faite initialement pour un déphasage fonction de la distance).

"Le calcul de la phase à partir de l'amplitude amène certainement son lot d'erreur mais je doute qu'il soit à ce niveau."
Pourtant, je n'arrive qu'a des écarts de cet ordre sur ces essais que je pense être représentatifs.

"Si tu as un peu de temps il y a une vidéo bien intéressante, en anglais mais avec des sous titres en français :

https://xiph.org/video/vid2.shtml"

Merci

Bonjour Greg,

si j'ai bien compris l'erreur serait due à une incertitude d'un échantillon dans le recalage de l'impulsion. C'est une limitation du logiciel, pas du principe ni des mesures. Il faudrait pouvoir recaler l'impulsion avec un "pas" inférieur à la période d'échantillonnage de la mesure. Cela reviendrait à suréchantillonner, ce que le logiciel pourrait très bien faire.

Ou cas où, c'est possible par bidouillage en suréchantillonnant de beaucoup le contenu du fichier de mesure tout en lui faisant croire que rien n'a changé. Sox permet de faire cela en quelques lignes. L'affichage des fréquences dans le logiciel sera décalé de la valeur du suréchantillonnage, le 20KHz sera à 625Hz en suréchantillonnant 32 fois mais l'incertitude ne sera plus que de 5°.
Ou encore de suréchantillonner de 40 fois et de faire croire au fichier qu'il est échantillonné à 176,4KHz, les fréquences affichées seront juste divisées par 10.

Une précision de 5° sur la phase demande quelques précautions lors de la mesure, a mon avis loopback ou calibration préalable indispensable.

Joël

[Greg Lagarrigue]

...
si j'ai bien compris l'erreur serait due à une incertitude d'un échantillon dans le recalage de l'impulsion. C'est une limitation du logiciel, pas du principe ni des mesures. Il faudrait pouvoir recaler l'impulsion avec un "pas" inférieur à la période d'échantillonnage de la mesure. ...

C'est en très grande partie ce que j'ai constaté en regardant cela de près :
   

D’où la considération d'un échantillon pour calculer l’ordre de grandeur de l'erreur de la phase mini déduite (même principe que la compensation du "temps de vol").
Sur cette base, es-tu d'accord avec les ordres de grandeur proposés dans mon tableau?

L'erreur de résultat dans la phase mini varie, plus importance en fin de bande de mesure (d’où l’intérêt d'augmenter la bande passante de la mesure).
REW (et plein d'autres) cale son impulsion phase mini a 0° en fin de bande supérieure, d’où cette courbe "minimum phase" qui remonte trop :
   

...
Ou cas où, c'est possible par bidouillage en suréchantillonnant de beaucoup le contenu du fichier de mesure tout en lui faisant croire que rien n'a changé. Sox permet de faire cela en quelques lignes. L'affichage des fréquences dans le logiciel sera décalé de la valeur du suréchantillonnage, le 20KHz sera à 625Hz en suréchantillonnant 32 fois mais l'incertitude ne sera plus que de 5°.
Ou encore de suréchantillonner de 40 fois et de faire croire au fichier qu'il est échantillonné à 176,4KHz, les fréquences affichées seront juste divisées par 10.
Joël

Tu m'intéresse, je testerais bien pour voir, que dois-je faire pour cela?
Audacity permet-il ce sur-échantillonnage?

...
Une précision de 5° sur la phase demande quelques précautions lors de la mesure, a mon avis loopback ou calibration préalable indispensable.
...

L'idée n'est pas non plus de chercher le 5° a 20 K, mais au moins de ne plus se gourer de 100 ° à 10 Khz sans rien voir.
Quoi qu'il en soit, le calibrage de la chaine et respect de quelque règles sont un minimum requis, qui demandent déjà d'y passer un peu de temps, la pratique aidant, et tu m'y a bien aidé d’ailleurs.