15/08/2019-20:18:00
RE: Alignement temporel des haut parleurs dans le cas d'un filtrage multi-voies
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.
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.
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