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

[forr]

Pour le réaliser, soit on mesure les distances, soit on mesure les temps de vol. La mesure des distances est simple (encore faut il définir les positions des centres acoustiques).

Comment déterminer la position du centre acoustique sans faire appel au "temps de vol" c'est à dire à la durée de la propagation du son à partir du centre émissif jusqu'à la membrane captrice du microphone ?

La mesure des temps de vol doit effectivement se baser sur les pieds des impulsions (les systèmes étant causaux, la première énergie parvenant au point de mesure est celle correspondant au temps le plus court, donc correspondant au temps de vol).

C'est en me basant sur ce que je pensais être de bon sens, à savoir les pieds des impulsions, que j'ai commencé mes recherches sur l'alignement des haut-parleurs.
Première difficulté, le pied étant à pente douce, le point de mesure est imprécis, il faudrait une norme pour le déterminer de la même façon pour tous les haut-parleurs.
Deuxième difficulté, les alignements se fondant sur les pieds des impulsions ne donnent pas les meilleurs rendus temporels. Je m'en suis vite aperçu.

La problématiques des système n'est pas nécessairement l'alignement temporel, mais bien la coïncidence en phase.

La coïncidence de phase avec un alignement temporel impeccable ne garantit pas un bon rendu temporel. C'est le reproche qui a été fait aux Linkwitz-Riley et qui a conduit à la conception des filtres quasi-optimaux apparus dans le grand public aux alentours de l'an 2000.

Non non pas sémantique. Un Dirac possédant un support temporel nul, il n'a ni temps de monté ni temps de descente. C'est un objet purement mathématique qui n'a rien d'un échelon. J'y tiens

Ce qui intéresse ici les lecteurs, ce n'est pas le formalisme mathématique qui risque de les faire fuir à la vitesse de la lumière mais la meilleure exploitation possible des images délivrées par leurs matériel et logiciel de mesures. Le programme que j'utilise fait un "LogChirp" dont il extrait une "Impulse Response" et une "Step Response". L'échantillonnage à 48 ou 96 kHz transforme l'idéal de l'impulsion de durée nulle en un signal certes empreint d'imperfection mais qui a l'immense avantage de l'efficacité en pratique.

[Ragnarsson]

Ensuite, il faut apporter pas mal de corrections.
La première concerne la question que je posais.
L'alignement temporel est un alignement géométrique équivalent à un alignement des temps de vol. Il est donc indépendant de la fréquence et de la phase. Il n'est lié qu'à la notion de distance ou temps (d'où son nom).
Pour le réaliser, soit on mesure les distances, soit on mesure les temps de vol. La mesure des distances est simple (encore faut il définir les positions des centres acoustiques). La mesure des temps de vol doit effectivement se baser sur les pieds des impulsions (les systèmes étant causaux, la première énergie parvenant au point de mesure est celle correspondant au temps le plus court, donc correspondant au temps de vol).
Petite remarque, que le système soit à réponse impulsionnelle infinie (ce que voulait sans doute signifier JM par "filtre analogique") ou à réponse impulsionnelle finie, cette mesure est équivalente. Elle ne dépend donc pas du type de système ou de filtre.

La problématiques des système n'est pas nécessairement l'alignement temporel, mais bien la coïncidence en phase.

Le problème à résoudre est qu'il n'y a pas qu'un seul haut parleur et qu'ils sont non coïncidents. Donc en fonction de leur installation et de la position de mesure ou écoute le temps de vol de chaque haut parleur est différent. Pour pouvoir obtenir une bonne coïncidence de phase il faut donc tenir compte d'un temps de vol résiduel contribuant à la phase.

La valeur de phase a alors une composante dépendante de la fréquence et un autre uniquement liée au temps de propagation entre le temps de référence et le réel par haut parleur.

Il faut raisonner avec un temps de vol de référence pour tous les haut parleurs du système, que l'on retranche au temps de vol des autres.
Ce principe permet de placer le temps 0 de référence ou on veut pour le haut parleur servant de référence au système, départ de l'impulsion, sommet de celle-ci ou bien là ou cela permet de faire coller la phase mesurée à la phase minimale.
Mais cela ne doit être fait que pour un seul des haut parleurs, typiquement le haut parleur d’aiguë,le temps de référence phase minimale correspondant assez bien avec le sommet de l'impulsion.

Ce principe permet aussi d'obtenir une référence temporelle qui va permettre de pouvoir réaliser des mesures avec des emplacements différents pour le micro, que l'on pourra repositionner temporellement, ou bien pouvoir bien prendre en compte le temps de vol différent en fonction de l'angle d'écoute qui va varier selon les haut parleurs et leur disposition géométrique.

[forr]

La valeur de phase a alors une composante dépendante de la fréquence et un autre uniquement liée au temps de propagation

Supprimons la valeur de la phase liée au temps de propagation !
Facile à dire... et à faire : on demande au logiciel de tracer la courbe de phase minimale (celle déduite mathématiquement de la courbe de réponse en fréquence) et on joue sur la valeur du "delay" (option normalement proposée par le logiciel) de façon à obtenir que le vraie courbe de phase se superpose au mieux avec la courbe de phase minimale.
Avant l'utilisation du "delay" la courbe de phase repliée est en dents de scie irrégulièrement espacées. Petit à petit l'action sur le "delay" diminue l'espacement des dents, puis celles-ci disparaissent presque complètement quand on approche de la bonne valeur du temps de propagation.
Un petit exemple avec photos serait plus parlant, je dois en avoir un.

[jys]

Merci Raoul,
ce fil est du plus haut intérêt et il serait dommage de laisser s'y installer une ambiance "far west" (genre règlement de compte...)
Jean-Yves

[PierreRa]

En effet, on est tellement vite distancé sur ce sujet. Vivement des exemples concrets pour comprendre un tant soit peu.
Merci à tous, continuez, on vous suit même si on ne participe pas (pour dire quoi, je n'y comprends rien )

[xn]

Bonjour,
il ne faut pas tout mélanger. Il y a des notions distinctes et des besoins distincts.

Pour le réaliser, soit on mesure les distances, soit on mesure les temps de vol. La mesure des distances est simple (encore faut il définir les positions des centres acoustiques).

Comment déterminer la position du centre acoustique sans faire appel au "temps de vol" c'est à dire à la durée de la propagation du son à partir du centre émissif jusqu'à la membrane captrice du microphone ?

les centres acoustiques sont toujours sur les membranes. L'incertitude réside sur la profondeur de la membrane. Par défaut, le cache noyau ou la surface du dôme est une très bonne estimation.

La mesure des temps de vol doit effectivement se baser sur les pieds des impulsions (les systèmes étant causaux, la première énergie parvenant au point de mesure est celle correspondant au temps le plus court, donc correspondant au temps de vol).

C'est en me basant sur ce que je pensais être de bon sens, à savoir les pieds des impulsions, que j'ai commencé mes recherches sur l'alignement des haut-parleurs.
Première difficulté, le pied étant à pente douce, le point de mesure est imprécis, il faudrait une norme pour le déterminer de la même façon pour tous les haut-parleurs.
Deuxième difficulté, les alignements se fondant sur les pieds des impulsions ne donnent pas les meilleurs rendus temporels. Je m'en suis vite aperçu.

Oui aucune surprise là dessus, l'alignement temporel n'a pas vocation à compenser les déphasages. Il ne compense qu'un temps lié à la géométrie, sans s'intéresser au système.
Le pieds de l'impulsion est effectivement difficile à déterminer puisqu'il existe un bruit dans la réalité physique. Mais ça reste une bonne estimation. De toute façon l'alignement temporel n'est jamais suffisant en soit.

La problématiques des système n'est pas nécessairement l'alignement temporel, mais bien la coïncidence en phase.

La coïncidence de phase avec un alignement temporel impeccable ne garantit pas un bon rendu temporel. C'est le reproche qui a été fait aux Linkwitz-Riley et qui a conduit à la conception des filtres quasi-optimaux apparus dans le grand public aux alentours de l'an 2000.

Je suis désolé, mais la coïncidence de phase garantie le meilleur rendu temporel. Simplement il faut encore une fois définir de quoi on parle. La coïncidence de phase "acoustique" (celle qui parvient au micro) est le but recherché.
Si on ne s'intéresse qu'à une partie du système, par exemple le déphasage électrique apporté par des filtres, par exemple les LR qui sont parfait en coïncidence de phase électrique, le système global n'a aucune chance d'être correct.
Dans un système de restitution, il y a les électroniques, les filtres, les HP chargés qui interviennent et c'est l'ensemble qu'il faut regarder, pas un élément uniquement.

Non non pas sémantique. Un Dirac possédant un support temporel nul, il n'a ni temps de monté ni temps de descente. C'est un objet purement mathématique qui n'a rien d'un échelon. J'y tiens

Ce qui intéresse ici les lecteurs, ce n'est pas le formalisme mathématique qui risque de les faire fuir à la vitesse de la lumière mais la meilleure exploitation possible des images délivrées par leurs matériel et logiciel de mesures. Le programme que j'utilise fait un "LogChirp" dont il extrait une "Impulse Response" et une "Step Response". L'échantillonnage à 48 ou 96 kHz transforme l'idéal de l'impulsion de durée nulle en un signal certes empreint d'imperfection mais qui a l'immense avantage de l'efficacité en pratique.

Pas exactement, ce n'est pas l'échantillonnage à 48 ou 96 kHz qui transforme "l'idéal de l'impulsion de durée nulle en un signal certes empreint d'imperfection mais qui a l'immense avantage de l'efficacité en pratique" ; c'est votre système complet (électroniques, filtres, HP chargés) qui transforme un Dirac en sa propre réponse impulsionnelle (le Dirac filtré par le système). L'échantillonnage à 48 ou 96 kHz n'ayant lui pour seul impact que de transformer le Dirac en une Impulsion idéale limité à la bande audio (ce qui pour la bande audio reste l'Impulsion idéale). Pour simplifier ce que je viens de dire, l'échantillonnage (correctement réalisé et à minima 44 kHz) n'a aucun impact sur la réponse impulsionnelle d'un système dans la bande audio.

Peut être faut il revenir aux notions de base, aux fondements de la réponse impulsionnelle ? Pourquoi parle t'on de réponse impulsionnelle ?
Le système est un filtre possédant une fonction de transfert en module et phase (il modifie le module et il déphase). L'impulsion de Dirac a une caractéristique bien particulière, c'est que son contenu fréquentiel est constant en module (plat de -infini Hz à +infini Hz) et constant en phase (plat de -infini Hz à +infini Hz). Faites une transformée de Fourrier d'une impulsion de Dirac, vous obtenez une droite en phase et en module.
Lorsque vous excitez un filtre avec cette impulsion, ce qui sort du filtre, c'est sa propre réponse en phase et en amplitude (puisque l'excitation n'a pas de variation ni de module ni de phase en fréquence). Pour caractériser la bande audio, nul besoin d'une phase et d'un module plats de -inf à +inf. La bande audio suffit (-20 kHz à +20 kHz). Cette impulsion limitée à cette bande audio ne ressemble plus à un Dirac, mais elle est nécessaire et suffisante pour caractériser la bande audio.

[Greg Lagarrigue]

Bonjour,
il ne faut pas tout mélanger. Il y a des notions distinctes et des besoins distincts.

En effet … mais il faut vision globale garder ….

... les centres acoustiques sont toujours sur les membranes. L'incertitude réside sur la profondeur de la membrane. Par défaut, le cache noyau ou la surface du dôme est une très bonne estimation.

Une fois que l’on passe à l’action avec mesure via un micro, la question ne se pose de toute façon plus, ce qui compte étant l’écart de temps à compenser entre haut-parleur et non plus leur valeur absolue, prendre un des haut-parleur en référence étant le plus simple a faire.
Cela offre comme autre avantage de prendre en compte l’ensemble du système, y compris l’influence du filtre, ou de délai pur ajouté volontairement.

Oui aucune surprise là dessus, l'alignement temporel n'a pas vocation à compenser les déphasages. Il ne compense qu'un temps lié à la géométrie, sans s'intéresser au système.
Le pieds de l'impulsion est effectivement difficile à déterminer puisqu'il existe un bruit dans la réalité physique. Mais ça reste une bonne estimation. De toute façon l'alignement temporel n'est jamais suffisant en soit.

Il existe pourtant des systèmes ou le déphasage a pour vocation à compenser un désalignement temporel (sur une plage réduite), d’où mon message précèdent d’ailleurs concernant leur lien souvent rencontré dans la pratique entre phase et alignement (voir notamment illustration en début du post).
Pour ce qui est du bon alignement temporel, c’est un critère important au même titre que la phase pour répondre au besoin d’une sommation parfaite vue du point d’écoute ou d’un point de mesure représentatif.

Je suis désolé, mais la coïncidence de phase garantie le meilleur rendu temporel. Simplement il faut encore une fois définir de quoi on parle. La coïncidence de phase "acoustique" (celle qui parvient au micro) est le but recherché.
Si on ne s'intéresse qu'à une partie du système, par exemple le déphasage électrique apporté par des filtres, par exemple les LR qui sont parfait en coïncidence de phase électrique, le système global n'a aucune chance d'être correct.
Dans un système de restitution, il y a les électroniques, les filtres, les HP chargés qui interviennent et c'est l'ensemble qu'il faut regarder, pas un élément uniquement.

Evidement qu’il est question du système complet, l’erreur étant de faire une fixation sur le filtre seul, regardes le début du post, il est bien question de cible électro-acoustique.

[Greg Lagarrigue]

Greg,
ce n'est qu'une question de définition et non de ce qu'il faut faire. Alignement temporel = temps de vol. Coïncidence de phase = phase tracking.
Si tout le monde partage le même langage, seul moyen de communiquer de manière intelligible, on aura déjà fait un grand pas. Une grande partie des problèmes de communication viennent de définitions non posées ou interprétables.

Dans la pratique tu sera bien avancé avec cette définition, arrêtes de piétiner et passe aux interactions.
le sujet est d’ailleurs très bien démarré, je te recommande la lecture du post 1

[qui?]

_

[xn]

Greg,
ce n'est qu'une question de définition et non de ce qu'il faut faire. Alignement temporel = temps de vol. Coïncidence de phase = phase tracking.
Si tout le monde partage le même langage, seul moyen de communiquer de manière intelligible, on aura déjà fait un grand pas. Une grande partie des problèmes de communication viennent de définitions non posées ou interprétables.

Dans la pratique tu sera bien avancé avec cette définition, arrêtes de piétiner et passe aux interactions.
le sujet est d’ailleurs très bien démarré, je te recommande la lecture du post 1

Allons Greg, la communication est un art ; mais pour bien se comprendre il faut des définitions claires. Le Français n'étant pas un langage formel, si on n'utilise pas les mêmes définitions pour les termes utilisés, on ne se comprendra pas.
Ceci étant dit, personnellement je ne vois pas trop ce qu'il y a à dire sur le sujet du post et je ne comprends pas réellement quelles sont les interrogations s'il y en a. En filtrage passif/IIR, on sait ce qu'il serait souhaitable d'obtenir (la phase d'un passe tout), on sait comment l'obtenir (Méthode Synkron) et on sait ce qu'on ne saura pas obtenir (phase équivalente minimale en haut, de toute façon aucun intérêt vu les longueur d'ondes et la distance entre nos oreilles, et en bas, pas nécessaire vu les longueurs d'ondes).