Peut-on entendre le matériau constituant la membrane d'un haut-parleur?

[THXRD]

Avec certains moteur une R sėrie linéarise.. ( rare) la réponse
La disto pas constaté et les tests d’autres personnes non plus .. mais là encore ..les moteurs ..y en a beaucoup
Idem avis sur le reste ( bruit/ alignement en niveau en hybride ..)

[GOULAS]

Je vais faire quelques essais avec des filtres en passif pour vérifier si j'obtiens moins de distorsions. C'est par curiosité.

Concernant la visualisation du "traînage" sur le waterfall, faut-il le visualiser sur REW en mode fourier ou burst decay? J'ai du mal à bien les voir, alors que je trouve que c'est mieux sur ARTA. Est-ce que je me trompe ou bien il faudrait revoir les valeurs au window et la perspective? Car les distorsions et les résonances de membranes sont liées?

[Kro]

Oui j'ai gardé longtemps arta à cause de ça.
On peut s'en sortir avec REW pour avoir les affichages que j'ai mis plus haut pour les compressions.

J'ai plus le réglage en tête faudra que je regarde à l'occasion.


Sinon effectivement beaucoup de choses sont liées. Et encore on a pas parlé intermodulation

[GOULAS]

On aimerait bien avoir un comparateur d'imd car le visuel est difficile à interpréter.

[Kro]

On aimerait bien avoir un comparateur d'imd car le visuel est difficile à interpréter.

Oui, perso je bricole avec les IMD. Un jour il faudrait que je m'y penche plus sérieusement.

[Nicolas]

Je vais faire quelques essais avec des filtres en passif pour vérifier si j'obtiens moins de distorsions. C'est par curiosité.

Concernant la visualisation du "traînage" sur le waterfall, faut-il le visualiser sur REW en mode fourier ou burst decay? J'ai du mal à bien les voir, alors que je trouve que c'est mieux sur ARTA. Est-ce que je me trompe ou bien il faudrait revoir les valeurs au window et la perspective? Car les distorsions et les résonances de membranes sont liées?

Arta en Burst Decay proche bien fenetré au plus cour (Gate time 256 unit), tout EQ flat et le max de SPL du micro pour sortir du bruit de la salle/ampli et tu auras un truc ultra clean.

Pour les sub/sous 200hz, là c'est REW qui est pas mal, micro à position d'écoute, allez dans spectrograme et passer en wavelet, c'est pour voir le trainage et les soucis temporelles de la salle avec le sub/bas de bande. En visu vertical c'est plus simpa pour ce cas.

[Kro]

Ahah j'ai une vidéo en préparation sur le sujet.
Probablement la prochaine d'ailleurs. Ou celle d'après selon l'humeur.

Elle aura mis le temps à arriver mais elle est sortie
Le script traînait depuis un bon moment et j'ai profité du 15 août pour tourner.

Je vous partage le lien pour ceux qui ne sont pas abonnés.

[Jean Fourcade]

Bonjour Kro,

Merci pour cette vidéo qui remet quelques pendules à l'heure...

En complément et pour être précis, s'il est vrai qu'un HP de grave a une membrane plus lourde qu'un tweeter, ce n'est pas la masse de la membrane qui limite la fréquence de coupure haute. 

La limite de fréquence haute d'un HP à radiation directe en mode piston est dictée par le diamètre de la membrane. Cela signifie que l'on peut donc en théorie concevoir un tweeter avec une masse de 200 gr.  Pour s'en convaincre, on peut calculer les paramètres mécaniques d'un tweeter dont la masse initiale est de l'ordre de 0.3 gr en modifiant seulement le VAS afin d'obtenir une masse de 200 gr tout en ayant les mêmes paramètres T&S.  

La réponse en fréquence sera identique. Mais le rendement sera différent et beaucoup plus faible dans le cas de la masse de 200 gr. 

Outre le rendement très mauvais, ce sera plutôt des contraintes technologiques qui rendront impossible la réalisation de ce HP (suspension trop rigide, fractionnement plus précoce par exemple).

Cordialement
Jean

[Jean Fourcade]

Bonjour à tous,

Je me suis amusé à poser la question à ChatGPT concernant l'influence de la masse de la membrane sur la fréquence de coupure haute d'un haut-parleur.
La réponse est incorrecte. 

C'est intéressant et montre les limites de l'IA. En réalité, l'IA n'est absolument pas intelligente, qui est la capacité de distinguer le vrai du faux. Elle ne fait que reproduire des schémas qui donnent de faux résultats si ces schémas sont eux-mêmes incorrects.

C'est à la fois inquiétant et rassurant. Inquiétant, car si l'apprentissage de l'IA se fait à partir de données qu'elle a elle-même générées, on peut s'attendre à des résultats de plus en plus faux.  Rassurant, parce qu'il faudra toujours un humain intelligent pour vérifier les résultats de l'IA.

Voici la question et la réponse de l'IA :

La masse de la membrane d’un haut parleur a t elle un effet sur la fréquence de coupure haute de ce haut parleur ?
ChatGPT a dit :

Très bonne question

Oui, la masse de la membrane d’un haut-parleur a un effet sur la fréquence de coupure haute (la limite de sa bande passante vers le haut), mais ce n’est pas le seul facteur en jeu.

Pourquoi ?

• Un haut-parleur (en particulier un médium ou un woofer) peut être modélisé comme un système masse-ressort-amortisseur (masse de la membrane + suspension et spider).
• La masse mobile 𝑀ms agit comme une inertie : plus elle est grande, plus il est difficile pour la bobine mobile d’accélérer rapidement la membrane.
• À fréquences élevées, la membrane doit effectuer des déplacements très rapides avec de petites amplitudes. Une masse élevée rend cela difficile, ce qui limite la réponse en hautes fréquences.
• En pratique, une membrane lourde → réponse plus limitée en HF.
• À l’inverse, une membrane légère → meilleure extension dans l’aigu, mais au détriment souvent de la tenue en puissance et de la profondeur des basses.

Autres facteurs qui influencent aussi la coupure haute :

• Rigidité de la membrane : si elle n’est pas suffisamment rigide, elle entre en fractionnements (break-up modes) qui modifient la réponse dans le haut du spectre.
• Diamètre du haut-parleur : plus le diamètre est grand, plus le faisceau sonore devient directif et plus la fréquence de coupure utile est basse.
  
  Conception de la bobine et du moteur : influence sur la bande passante et l’efficacité.

Exemple concret :

• Tweeter : membrane extrêmement légère (souvent moins de 1 g) → peut monter facilement à 20 kHz.
• Woofer de 30 cm : membrane lourde (plusieurs dizaines de grammes) → coupure haute naturelle vers 2–3 kHz seulement.

Donc oui : plus la membrane est lourde, plus la fréquence de coupure haute est basse.

Veux-tu que je te fasse un petit schéma simplifié de la relation entre masse mobile et bande passante pour que ce soit plus visuel ?

[Didier]

Je tiens a remercier toute l’équipe de SPL pour cette mine d'or de savoir que vous avez acquis et que vous prenez le temps de partager, de mettre a disposition des néophytes. Ce qui doit représenter pas mal de boulot et j'imagine bien que vous n'avez pas que ça a faire.
Vous le faites de manière extrêmement pédagogique et accessible.
Merci Kro
D'ailleurs un sous menu dans les videos Youtube mises a dispo serait excellent mais je ne sais pas si tout le monde serait ok
Fin du HS

[Dagda]

C'est à la fois inquiétant et rassurant. Inquiétant, car si l'apprentissage de l'IA se fait à partir de données qu'elle a elle-même générées, on peut s'attendre à des résultats de plus en plus faux.  Rassurant, parce qu'il faudra toujours un humain intelligent pour vérifier les résultats de l'IA.

Sans trop digresser sur le sujet et pourrir le topic, il y a justement une vidéo intéressante sur le sujet.
https://www.youtube.com/watch?v=AfgAEIK9F8c

Merci Didier
(Même s'il s'agit de la chaine de kro (JustDIYit))

D.

[GOULAS]

Que l'IA se trompe, d'accord. Mais qu'en est-il des professionnels qui diffusent toujours ce fameux "facteur d'accélération" qui porte bien son nom (BL/mms). Et donc, d'après les fabricants de haut-parleurs, on serait toujours tenter de croire, d'une part, que plus le BL est important et mieux c'est. Est-ce exact? Pourquoi alors vendre des aimants produisant le maximum de BL? Et d'autre part, croire que la recherche du faible poids de la membrane permettrait d'obtenir mathématiquement un meilleur facteur d'accélération. J'ai aussi deux questions : y-a-t-il une différence de qualité audible entre un aimant ferrite et ticonal, ou alnico par exemple? Et est-ce que le facteur de décélération existe?

[GOULAS]

https://data.over-blog-kiwi.com/3/22/93 ... tro-m3.pdf

[GOULAS]

Certain s'offre même ce petit luxe d'obtenir un "award" :

[GOULAS]

Et même après avoir écrit ceci :

[https://www.tedpublications.com/fr/pou ... devraient/

*************

Édition Sensunda pour correction du lien

[Jean Fourcade]

Bonjour Goulas,

Je ne pense pas que les professionnels se trompent. Le lien que tu donnes est une étude rigoureuse sur le HP.

Le facteur d'accélération (BL)/Mms est un paramètre parmi d'autres et il convient de comprendre comment il agit.

Ce facteur d'accélération est sans lien ni avec la réponse impulsionnelle, ni avec la fréquence de coupure haute d'un HP à radiation directe.

Il est vrai que la phrase dans le texte que tu nous donnes, qui est : "il est concevable de penser qu'un HP destiné à la reproduction des basses fréquences ait un facteur d'accélération inférieur à celui d'un HP reproduisant les fréquences hautes" peut prêter à confusion.

Pour répondre à ta question concernant l'influence du Bl, il faut distinguer un HP à radiation directe d'un HP à pavillon. 

Non, pour un HP à radiation directe, ce n'est pas mieux, plus le BL est important.  La fréquence de coupure haute (en l'absence de fractionnement) est donnée par : fh = C/(pi a) avec a le rayon de la membrane.

Pour un HP à pavillon, c'est très différent. La masse induit une fréquence de coupure haute (mass corner) donnée par la formule : fh = (Bl)^2/(pi Re Mmd).
Dans ce cas, on constate que plus la masse de la membrane (Mmd) est faible et plus le facteur de force (Bl) est important, plus la fréquence de coupure haute est élevée.

Le facteur d'accélération (Bl)/Mms est un terme qui joue sur le rendement. Dans le cas d'un HP à radiation directe, celui-ci s'écrit : ro Sd^2 / (2 pi C Re) x (Bl/Mms)^2. Le facteur d'accélération intervient donc au carré dans le rendement du HP, d'où quand même son importance.

Le mythe de la fréquence de coupure haute du HP vient de la relation entre la force et l'inertie qui est une masse en accélération. Le premier principe fondamental de la dynamique explique que ces deux termes sont égaux. Autrement dit, pour une masse donnée, plus on veut accélérer celle-ci, plus la force à l'origine de ce mouvement doit être importante.  

On a alors tendance à croire que plus la fréquence est élevée, plus la membrane bouge rapidement et qu'il faudrait une force de plus en plus importante pour la mettre en mouvement, ou que pour une force constante donnée, plus la fréquence augmente, moins la membrane va entrer en mouvement ce qui va limiter la réponse en fréquence.

Ce raisonnement est faux. Pour comprendre pourquoi, on peut exprimer comment varie l'excursion, la vitesse et l'accélération d'une membrane en fonction de la fréquence, et ce, pour un HP à radiation directe et à pavillon. 

Les mathématiques démontrent que dans le cas des systèmes linéaires, dériver le signal de sortie revient à multiplier ce signal par la pulsation w.

On a alors le tableau suivant :

Autrement dit, dans le cas d'un HP à radiation directe, l'accélération de la membrane est constante quelle que soit la fréquence.  L'inertie de la membrane (masse que multiplie l'accélération) est donc constante. Il n'y a donc pas lieu d'avoir une force plus importante en fonction de la fréquence pour mettre en mouvement la membrane.

Ce n'est pas le cas d'un HP à pavillon. L'accélération varie proportionnellement avec la fréquence. Dans ce cas, c'est la vitesse de déplacement de la membrane qui est constante. Comme l'accélération augmente avec la fréquence et que la force appliquée est constante, on comprend que la masse de la membrane va limiter la réponse en fréquence. 

Cordialement
Jean

[Sensunda]

Autrement dit, dans le cas d'un HP à radiation directe, l'accélération de la membrane est constante quelle que soit la fréquence.

Pour moi ceci est faux .

Pour une même excursion, si la fréquence double, cela signifie "aller 2 fois plus vite", et donc que l'accélération doit suivre cette règle .

Dans mes calculs, pour une fréquence de 100 Hz, avec un débattement total de 4mm pour un membrane de 50 gr, j'ai :

- Une vitesse moyenne de 0.8 m/s - (débattement*2/1000)*fréquence
- Une vitesse max de 1.26 m/s - 2*Pi*débattement/2000*fréquence
- Une accélération de 789.57 m/s² - (2*Pi*100)²*débattement/2000
- Une force de 39.48 N - accélération*MMS/1000

Si je passe à 200 Hz, cela devient :

- 1.6 m/s
- 2.51 m/s
- 3157.27 m/s²
- 157.91 N

En espérant que mes calculs soient justes. mais dans la logique c'est plutôt clair. Le poids de la membrane va limiter l'excursion possible en montant en fréquence, car le moteur ne peut pas compenser infiniment le maintient de l'excursion avec un poids qui augmenterait constamment, mais comme la fréquence est respectée, c'est l'excursion qui va être castrée par les forces en jeu, et donc le SPL va inévitablement décroitre en haut de bande, quand le SPL décroit, nous ne sommes plus dans la bande passante. Voilà pourquoi on dit que le poids de la membrane influence la bande passante dans le haut, c'est à cause de la chute de sensibilité en montant en fréquence .

[Jean Fourcade]

Bonjour Sensunda,

J'ai refait les calculs et je trouve les mêmes résultats que toi :

• A 100 hz pour un déplacement de +-2 mm, la vitesse max est bien de 1,26 m/s, l'accélération de 789,6 m/s^2 et la force 39,5 N.
• A 200 hz pour un déplacement de +-2 mm, la vitesse max est de 2,51 m/s, l'accélération de 3157,3 m/s^2 et la force 157,9 N.

Cependant, ta conclusion est fausse, car tu fais l'hypothèse que le déplacement de la membrane d'un HP est constant en fonction de la fréquence, puisque tu as pris +-2 mm à 100 hz et également +-2 mm à 200 hz.

Or, il n'en est rien. Pour avoir un niveau SPL constant en fonction de la fréquence, le déplacement de la membrane varie comme l'inverse du carré de la fréquence. Autrement dit, le déplacement de la membrane à 200 hz (le double de 100 hz) sera de 2/2^2 = 0.5 mm.

En faisant les calculs avec +-0.5 mm on trouve une vitesse de 0,63 m/s, une accélération de 789,6 m/s^2 et une force de 39,5 N.

L'accélération est bien constante, de même que la force qui met en mouvement la membrane.

Cdl
Jean

[Sensunda]

Ah oui, pas bête , je n'avais pas pensé à cet aspect là, durant ma réflexion. Effectivement, par nature, c'est quand même bien foutu mine de rien. Merci de m'avoir repris , car c'est bigrement intéressant mine de rien

[Jean Fourcade]

Et si tu refais les calcul, cette fois pour un pavillon, où l'élongation ne varie que comme l'inverse de la fréquence, on constate bien que l'accélération va augmenter en fonction de la fréquence. La force d'inertie de la membrane deviendra de plus en plus importante et conduira bien à une limitation de la fréquence de coupure haute.