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

[Dominique-Tanguy]

Je crois que le point de départ, c'est quand même l'objectif de parvenir à mettre d'accord tous les sachants sur une mėthode simple pour optimiser la rėponse en phase d'un systeme audio. Cela fait des annėes (10?) qu'on tourne autour du même sujet sur Melaudia...

Pour l'instant, je ne fais que constater les dėsaccords entre les experts...

J'espère sincèrement que ce fil pourra dėboucher sur un tutoriel dėcrivant une mėthode comprėhensible par tous pour y arriver...

[Patrick]

Tout à fait d’accord!

[qui?]

Je crois que le point de départ, c'est quand même l'objectif de parvenir à mettre d'accord tous les sachants sur une mėthode simple pour optimiser la rėponse en phase d'un systeme audio. Cela fait des annėes (10?) qu'on tourne autour du même sujet sur Melaudia...

Hélas.

[jys]

pour en remettre une couche, j'ai beau avoir un Doctorat en physique (donc quelques connaissances conjointes en analyse et traitement du signal) et une pratique des systèmes audio (simples ou compliqués) je ne vois pas de clarification venir dans vos embrouilles de "spécialistes"...
C'est décevant et un peu ridicule pour des pointures comme vous de compliquer (à dessein) les concepts au point de les rendre incompréhensibles.
ps: zilwicki devrait nous expliquer tout cela en termes simples, comme d'autres sur la toile...

[forr]

Une suite un peu hors sujet à ce post de Jean-Marc

J'ai pris l'habitude de ramener les impédances des haut-parleurs à 1 Ohm. Cela facilite énormément les calculs ultérieurs de changement de fréquence et d'impédance en cas de besoin.
Didactiquement, faut-il présenter des fonctions de transfert qui se veulent cibles acoustiques, sous forme de schémas électriques, de plus calculés en fonction de l'impédance des haut-parleurs ?

Le joli synchronisme des voies se paie d'un temps de propagation de groupe beaucoup moins séduisant. Avec le A3, on a un recul apparent du point d'émission de 30 cm à 100Hz par rapport à celui à 10 kHz (écart du TPG de 900 µs).
Ce que tu as simulé ici est un aiguillage 3 voies, 380Hz et 2600Hz en croisement à -6dB. On ne peut le comparer en délai de groupe avec un aiguillage 2 voies à 1kHz (les exemples de ton pdf).

Le schéma joint montre la méthode que j'utilise en simulation. Ici c'est l'exemple d'un filtrage 3 voies Linkwitz-Riley d'ordre 4 (LR4) avec le croisement des courbes aux fréquences évoquées au post #50.

UN LR4 est constitué d'une cascade de deux Butterworth d'ordre 2 (BUT2)
Un BUT2 est une filtre d'ordre dont le coefficient de surtension est de 0.7071.
Pour une fréquence propre de 1 kHz, il s'obtient avec une capacité de 159.2 µF une inductance de 159.2 µH et d'une résistance de 0.7071 Ω (NB pour un LR2 de même fréquence propre, la résistance est de 1.0 Ω).
Cette valeur de 159.2 µ peut être arrondie à 160 µ. Pour passer à une autre fréquence, il suffit de la diviser par la fréquence désirée, exprimée en kHz. Par exemple 320µ pour 500 Hz et 80 µ pour 2 kHz.

Afin que la deuxième cellule constitutive du LR4 ne charge pas la première, un "buffer" ("tampon" en français) est inséré entre les deux. Il s'agit ici d'un ampli opérationnel "idéal" à gain unitaire, autrement dit, sa tension de sortie à impédance nulle est strictement égale à celle de son entrée non-inverseuse (notée "+") à impédance d'entrée infinie. Ce buffer est tellement idéal que son alimentation est supposée lui être interne, elle ne figure pas sur le schéma (note : ce concept de buffer idéalisé peut s'avérer un épouvantable piège en analyse sur le papier du fonctionnement réel des amplificateurs mais c'est une autre affaire...)

L'amplificateur opérationnel le plus à droite réalise la somme ("sum") des tensions présentes aux sorties des trois voies (VF1, VF2, VF3).

Le graphique présente les temps de propagation de groupe d'un LR4 et d'un DUELUND A4 aux mêmes fréquences de répartition. Ce dernier a un meilleur comportement de ce point de vue mais les pentes d'atténuation diffèrent trop pour que l'on puisse faire une comparaison équitable. Il est sûr que le DUELUND est astucieux, je ne l'avais pas étudié jusqu'à présent.

[xn]

Une petite remarque de bon sens :
Les cibles acoustiques à pentes 6dB/Oct ne sont d'aucune utilité pratique puisque non réalisables.
Les cibles acoustiques à pentes 12 dB/Oct sont d'une utilité très moyennes puisque les HP ne seront guère protégés par les filtres.
Il me semble donc utile de ne s'intéresser qu'aux pentes supérieures ou égale à 18 dB/Oct.
Le Synkron est très bien en ce sens.

[forr]

J'espère quand même assister à un atterrissage de vos théories qui permette au commun des Mėlaudiens de comprendre comment procéder pour s'assurer d'une réponse en phase correcte de ses haut-parleurs...

A cette fin, les questions suivantes relatives à la phase des filtres, dont les haut-parleurs font partie, doivent avoir des réponses claires :
- qu'est-ce que la phase ? A noter qu'une phase toute seule ne veut rien dire, elle exprime toujours, comme une tension, une différence et n'est applicable qu'à un signal sinusoïdal de fréquence donnée.
- qu'est-ce que la phase entre entrée et sortie d'un filtre ?
- qu'est-ce qu'une réponse en phase entre entrée et sortie d'un filtre ?
- qu'est-ce que la phase entre voies ?
- comment fonctionne la sommation qui en résulte ?
- qu'est-ce que le temps de propagation de groupe ? Quel est son intérêt ?
Rien de tout cela n'est compliqué.
Si je dis des bêtises ou commets des imprécisions, il ne fait aucun doute que des correcteurs interviendront à propos.

[Greg Lagarrigue]

XN,
"Une petite remarque de bon sens :
les cibles acoustiques à pentes 6dB/Oct ne sont d'aucune utilité pratique puisque non réalisables."
En dehors de l'actif FIR qui le permettra j'imagine sans débat pour ton esprit, il existe si besoin la transformée de Linkwitz pour aider en Passif, Je suis également devenu très amateur de solution FIR mais le IIR est plein de possibilité.

"Les cibles acoustiques à pentes 12 dB/Oct sont d'une utilité très moyennes puisque les HP ne seront guère protégés par les filtres."
La pente seule ne suffit pas pour définir la protection, c'est surtout une question de pente fonction de la fréquence de coupure et de puissance en jeu qui mèneront a une utilisation dangereuse ou sure du transducteur. Pour cette raison, protéger par exemple un tweeter avec un simple condo suffit depuis des lustres.

"Il me semble donc utile de ne s'intéresser qu'aux pentes supérieures ou égale à 18 dB/Oct."
D'expérience, je n'en ferais donc évidement pas une généralité.

[Ragnarsson]

La phase est définie ici:
https://fr.wikipedia.org/wiki/Phase_(onde)

Dasn le cadre d'un signal sinusoïdal: https://fr.wikipedia.org/wiki/Signal_sinuso%C3%AFdal

La phase selon les domaines d'application: https://fr.wikipedia.org/wiki/Phase

Dans le cadre qui nous intéresse, les fonctions de transfert électro-acoustiques:

Si le signal utilisé est sinusoïdal la valeur de phase de la fonction de transfert indiquera l'avance ou le retard du signal dans sa période. La valeur de phase est comprise entre 0 et 2pi (0 et 360 degrés).

La phase est l'expression du retard (ou de l'avance) non constant (sinon c'est un délai) que peut avoir un signal, qui se détermine à l'aide d'équations différentielles qui sont pour l'acoustique similaires à celles que l'on trouve dans tous les domaines des sciences physiques. Pour résoudre simplement ces équations on utilise un outil mathématique que sont les nombres complexes (voir sur le blog de jipihorn l'épisode transformée de Fourier où il explique ça pour les non matheux https://jipihorn.wordpress.com/2015/09/2...es-et-cie/ ). Les nombres complexes font partie du programme des ex classes scientifiques au Lycée.
Les nombres complexes ont deux composantes, une partie réelle et une partie imaginaire, qui peuvent aussi s'exprimer sous la forme d'un module et d'une phase.

Quand on somme les nombres complexes ce sont les parties réelles et imaginaires que l'on somme séparément. Les valeurs de phase ne se somment pas la phase se recalcule à partir du résultat de la somme des nombres complexes.

Les fonctions de transfert pour le signal audio ne sont pas exprimées sous la forme d'équations différentielles mais sous la forme de polynômes de nombres complexes d'ordre n que l'on peut résoudre comme des polynomes classiques en ayant réalisé un changement de variable pour cacher les nombres complexes.

Ce n'est pas facile de vulgariser, donc le plus simple est de chercher quelques vidéo youtube ou des cours en ligne sur les nombres complexes et les équations différentielles. Et après vous maîtriserez tout sur la phase.

Visiter aussi le blog de jimbee (page: amplitude, phase, filtrage):
http://jimbee.over-blog.com/


A retenir, la phase est une grandeur issue du rapport entre partie imaginaire et réelle d'un nombre complexe qui nous permet de visualiser l'impact du rapport de ces deux parties du nombre sur le retard ou l'avance du signal.
De même le module est une représentation partielle, module et phase étant indissociables pour représenter le signal.

C'est pourquoi il ne faut pas uniquement suivre une courbe cible en module mais aussi en phase. Pour cela un référencement temporel du signal permettant de retrouver au mieux la courbe de phase théorique est indispensable.

Les matheux puristes vont probablement critiquer ce que je vient d'écrire, mais ce n'est qu'une tentative de vulgarisation.

[Ragnarsson]

Le filtre Synkron d'ordre supérieur à 2 existe:
http://www.musicanddesign.com/Duelund_and_Beyond.html