Le Haut parleur; dynamique et transitoire

[xnwrx]

La RI obtenue par sinus glissant est bien équivalente à celle qu'on obtient par bruit blanc (ou rose) ou par injection d'un Dirac (dans l'absolue impossible). Donc pas de tour de passe passe ici.
La réponse à l'échelon ou à l'impulsion qui en découle est donc aussi parfaitement correcte et juste.
Et donc, il n'y a aucun problème, sur ce signal à reproduire, à aller aussi vite qu'il le faut, aussi bien au démarrage qu'à l'arrêt. Tout est dans la réponse impulsionnelle.
L'analogie avec la voiture que tout le monde ressort systématiquement est détournée. Pour bien la présenter il faut poser le problème correctement : je dois aller de 0 à 100km/h en 40s. Ainsi dit, pourquoi je le ferais mieux avec une Ferrari qu'avec une 4L ou un 38 Tonnes si on considère la masse, la puissance ou le rapport poids/puissance ? Les 3 s'acquitteront parfaitement de l'exercice sans soucis puisqu'ils en sont capables.
Donc mms, BL, BL/mms, capacité d'accélération etc, on s'en fout.

Mieux vaut regarder du côté de la THD, de l'IMD, de la directivité, du fractionnement, de la linéarité dans la bande, du temporel...

[Indien]

CQFD, merci Xavier !!

[JIM]

La demande en accélération dépend de la fréquence à émettre et du niveau.
Il faut visualiser un sinus et la vitesse de variation de la pente qui est dépendante de l'amplitude du sinus.
Pour la compréhension, vous pouvez remplacer sinus par vague et fréquence par largeur.

En clair, je n'ai jamais vu un hp dont la réponse en fréquence chuterait au fur et à mesure que l'on augmente le niveau.

Ca peut être le cas sur un ampli dont la vitesse est apparenté au slew rate et dont le besoin dépend la aussi de la fréquence et du niveau max. Certaines spécification très complète permette de s'assurer de cette performance avec la bande passante en puissance.

Un hp à tout de même une limite fréquentielle qui correspond à sa bande passante max et donc à sa faculté à accélérer. Seulement, on ne prend pas un hp de grave pour faire de l'aigu et inversement.
Le mass breakpoint donné par JBL dans la note tn-v1n08 fait bien le rapport BL/mms pour définir cette fréquence de transition.

L'inductance Le sur un Hp joue également un rôle passe bas important. Un hp à bobine longue ne pourra monter trop haut en fréquence.


Pour ce qui est de la capacité dynamique, il y a surtout la compression thermique. Cette dernière vient réduire la dynamique et c'est parfaitement audible entre une enceinte classique et une à pavillon.
Il n'y a pas pour autant de lien direct avec la sensibilité, cela est lié à l'échauffement de la bobine. Cet échauffement fait augmenter la résistance ce qui amène à une réduction du courant (i=U/R) et donc une limitation de la force exercée par la bobine sur la membrane.

[Sensunda]

Utiliser un RSS315HO a 1KHz je pense que tu vas te heurter a d'autres problèmes bien audible...

C'est sûr qu'il n'est pas le plus approprié pour cela ... Mais est-ce que en partie cela serait lié à sa masse mobile qui fait que les transitoires avec des fréquences entre 500Hz et 1kHz seront trop "tassés" si je puis m'exprimer ainsi .

Deja pour reconnaitre une fréquence il faut 3 longueur d'ondes minimum, 1 seule alternance tu entend un "tic" et je doute fortement qu'on soit capable d'entendre une légère déformation du sinus sur 1/2 période ou un 1/4 de période et que cela ai une réelle incidence sur la sensation de dynamique.

Exact, le test devra être réalisé sur des musiques ou des sons précis, qui eux n'auront pas le comportement d'un sinus :

[JIM]

Tout reste décomposable en sinus et que ce soit sur une enceinte ou sur un ampli.
Les transitoires rapide à front très raide, ça n'existe pas.

Et sur une enceinte, pour les boomers et médium qui font l'objet de "qualificatif rapide", il y a normalement un filtre passe bas.

[Sensunda]

La RI obtenue par sinus glissant est bien équivalente à celle qu'on obtient par bruit blanc (ou rose) ou par injection d'un Dirac (dans l'absolue impossible). Donc pas de tour de passe passe ici.

Sommes-nous en bien sûr ? Cette vérification a-t-elle déjà été rigoureusement faite ?

Et donc, il n'y a aucun problème, sur ce signal à reproduire, à aller aussi vite qu'il le faut, aussi bien au démarrage qu'à l'arrêt. Tout est dans la réponse impulsionnelle.

Oui, ça que tout soit dans la réponse impulsionnelle je suis d'accord. Mais pour moi entre un sinus glissant qui commence bas et ce qui que le HP est déjà en mouvement en partant des basses fréquence, fait que c'est très différent d'exciter au masse au repos avec une multitude de fréquence .

L'analogie avec la voiture que tout le monde ressort systématiquement est détournée. Pour bien la présenter il faut poser le problème correctement : je dois aller de 0 à 100km/h en 40s. Ainsi dit, pourquoi je le ferais mieux avec une Ferrari qu'avec une 4L ou un 38 Tonnes si on considère la masse, la puissance ou le rapport poids/puissance ? Les 3 s'acquitteront parfaitement de l'exercice sans soucis puisqu'ils en sont capables.
Donc mms, BL, BL/mms, capacité d'accélération etc, on s'en fout.

Ton exemple est très bien, mais s'il faut s'acquitter de cette tâche en 10 sec et non 40 ... Comment se passe-t-il.

Pour un HP je suis sûr qu'il existe une équation qui lie la limite possible d'accélération possible suivant le BL ... Bon il faut se creuser un peu la tête

Mieux vaut regarder du côté de la THD, de l'IMD, de la directivité, du fractionnement, de la linéarité dans la bande, du temporel...

Oui je pense que cela va être prioritaire car évidemment déjà on prend rarement un transducteur avec une MMS de 50 gr pour reproduire du 5 kHZ .

[Sensunda]

En clair, je n'ai jamais vu un hp dont la réponse en fréquence chuterait au fur et à mesure que l'on augmente le niveau.

Bizarre, car à un moment la compression thermique ou de turbulence d'évent devrait apparaitre, bon certes il faut aller souvent dans les retranchements des HP .

Un hp à tout de même une limite fréquentielle qui correspond à sa bande passante max et donc à sa faculté à accélérer. Seulement, on ne prend pas un hp de grave pour faire de l'aigu et inversement.
Le mass breakpoint donné par JBL dans la note tn-v1n08 fait bien le rapport BL/mms pour définir cette fréquence de transition.

Oui du point de vue de sa bande passante, forcément, là c'était pour voir si les transitions pouvaient aussi en pâtir à partir de certaines conditions et paramètres un peu trop limite pour le HP ...

L'inductance Le sur un Hp joue également un rôle passe bas important. Un hp à bobine longue ne pourra monter trop haut en fréquence.

[Sensunda]

Tout reste décomposable en sinus et que ce soit sur une enceinte ou sur un ampli.
Les transitoires rapide à front très raide, ça n'existe pas.

Et sur une enceinte, pour les boomers et médium qui font l'objet de "qualificatif rapide", il y a normalement un filtre passe bas.

Ça nous sommes bien d'accord. Le front très raide se limitera à la bande passante accordée au HP c'est sûr.

Je vais essayé de trouver des calculs pour quantifier un peu tout cela, faire des maths ma grande passion

[Indien]

Ton exemple est très bien, mais s'il faut s'acquitter de cette tâche en 10 sec et non 40 ... Comment se passe-t-il.

Si le HP est destiné à la reproduction des basses fréquences, sa coupure par inertie en pass bas fait que son SPL ne permet plus de reproduire le son, donc il est couplé à un HP plus rapide qui va reprendre la partie plus rapide qui doit être reproduite.
Trop de masse devant la fréquence à reproduire entraine une simple perte de rendement, trop d'inertie, mais même avec ce rendement plus faible, la fréquence est toujours reproduite, mais à un niveau plus faible.

Oui je pense que cela va être prioritaire car évidemment déjà on prend rarement un transducteur avec une MMS de 50 gr pour reproduire du 5 kHZ .

Clairement puisque son inertie est trop importante pour cette fréquence qu'il ne peut plus reproduire.

Oui du point de vue de sa bande passante, forcément, là c'était pour voir si les transitions pouvaient aussi en pâtir à partir de certaines conditions et paramètres un peu trop limite pour le HP ...

Les transitions plus rapides sont jouées par les HP plus rapides

Ce que propose aussi JIM ou Xnwrc

Et sur une enceinte, pour les boomers et médium qui font l'objet de "qualificatif rapide", il y a normalement un filtre passe bas.

Ça nous sommes bien d'accord. Le front très raide se limitera à la bande passante accordée au HP c'est sûr.

Voilà

En fait ce sujet est tout simple.

Ps: Faut pas essayer de violer un HP de sub en lui demandant de faire de l'aigu, puis de mesurer pour s'apercevoir qu'il n'y arrive pas, même en utilisant la torture

[Sensunda]

Je suis en train de causer avec une "IA" pour avoir des informations à ce sujet.

Déjà j'ai vérifié quelques trucs .

Pour une fréquence de 100 Hz et un déplacement de 4mm crête à crête, la vitesse maximale atteinte par le HP (donc au milieu = point de repos) est de 0.8 m/s soit 2,88 km/h (tranquille, petite balade) ...

Par contre l'accélération elle est de 160 m/s², soit un peu plus de 18.36 G ... A 1000 Hz on multiplie par 100 .

Pour l'instant l'IA me donne cette réponse :

La relation entre la masse de la membrane d'un haut-parleur, la réactivité de cette membrane et les forces en jeu est un sujet intéressant et complexe. Nous allons couvrir plusieurs aspects, y compris les forces, la masse de l'air, et l'impact du poids sur la réponse transitoire d'une membrane.

• Forces en jeu
• Force de poids (ou gravité) :
  
  La force de poids ( F_g ) sur la membrane est donnée par ( F_g = m \cdot g ), où ( m ) est la masse de la membrane et ( g ) est l'accélération due à la gravité. Cette force influence la quantité d'énergie nécessaire pour déplacer la membrane.
• Force de réaction :
  
  Lorsqu'un signal audio est appliqué, la bobine mobile dans l'aimant se déplace, provoquant une force qui agit sur la membrane. En raison de la loi de Newton, la force appliquée doit surmonter la force de poids et provoquer le déplacement de la membrane.
  Force d’inertie / force de réaction de masse :
  
  La résistance à toute modification de mouvement est proportionnelle à la masse de la membrane. Une membrane plus lourde aura une inertie plus importante, ce qui se traduit par un retard dans la réponse aux variations de signal, en particulier dans les transitions.

Impact du poids sur la réactivité (transitoire)

La réactivité d'une membrane (sa capacité à répondre rapidement aux changements de signal) dépend de plusieurs paramètres, notamment la masse de la membrane et la compliance (rigidité) de la suspension :

• Augmentation de la masse :
  
  Lorsque la masse de la membrane augmente, la fréquence de résonance du haut-parleur diminue. Cela signifie qu'à des fréquences plus élevées, la réactivité de la membrane diminue, ce qui rend plus difficile pour le haut-parleur de suivre les pics rapides dans le signal audio.
  En période de transition (par exemple, une impulsion ou une variation rapide dans le son), une membrane plus lourde mettra plus de temps à réagir, ce qui peut entraîner des distorsions dans le son et une perte de clarté, surtout dans les passages dynamiques.
• Comportement sous régime établi vs. non établi :
  
  Lorsqu'un signal sinusoïdal stable est appliqué, le système a le temps de s'établir, et les forces sont équilibrées, permettant au haut-parleur de fonctionner efficacement à une certaine fréquence.
  En revanche, lors de transitions rapides, la dynamique change. Les forces de friction et d'inertie jouent un rôle plus important, et la capacité à répondre rapidement est cruciale. Si la masse de la membrane est trop élevée, la réponse transitoire sera moins précise, ce qui peut affecter négativement la reproduction des détails sonores.

Résumé :

• La réactivité d'une membrane est affectée par son poids et sa masse, ainsi que par les forces en jeu lors de variations rapides dans le signal audio.
• Une membrane plus lourde peut réduire la capacité à répondre rapidement, en particulier lors de transitions, engendrant des distorsions dans la reproduction sonore.

[Pio2001]

En clair, je n'ai jamais vu un hp dont la réponse en fréquence chuterait au fur et à mesure que l'on augmente le niveau.

Bizarre, car à un moment la compression thermique ou de turbulence d'évent devrait apparaitre, bon certes il faut aller souvent dans les retranchements des HP .

L'effet est sûrement proportionnel au niveau : un HP trop lourd aura du mal à aller assez vite pour reproduire des hautes fréquences, à bas niveau comme à fort niveau. On constatera donc la même chute de la courbe de réponse à tous les niveaux.

La RI obtenue par sinus glissant est bien équivalente à celle qu'on obtient par bruit blanc (ou rose) ou par injection d'un Dirac (dans l'absolue impossible). Donc pas de tour de passe passe ici.

Sommes-nous en bien sûr ? Cette vérification a-t-elle déjà été rigoureusement faite ?

Un exemple où ce n'est pas équivalent, c'est quand il y a de l'écrêtage, qu'on caractérise par la distorsion harmonique. Il faut donc que la distorsion harmonique soit nulle pour considérer que toute l'information sur le comportement en régime transitoire soit présente dans les mesures en régime continu.
Nécessaire, mais pas suffisant. La mesure de distorsion d'intermodulation va plus loin.

Le test d'intermodulation "multitone" semble être d'une sévérité extrême : toutes sortes de transitoires vont apparaître durant le test, et la mesure va mettre en évidence tous les écarts non linéaires au signal d'origine. Elle peut louper des déphasages purs, mais les déphasages purs n'entraînent pas de différence entre comportement en régime transitoire et comportement en régime parmanent.

Je pense donc que si le test d'intermodulation multitone donne un résultat parfait, alors la mesure sur sinus glissant contient toutes les infos sur le régime transitoire (appelé aussi impulsionnel). Sinon, je pense que l'écart entre les deux régimes ne devrait pas dépasser la quantité de distorsion qu'on mesure en multitone.

[Indien]

Par contre l'accélération elle est de 789.6 m/s², soit un peu plus de 80 G ... A 1000 Hz on multiplie par 100

En effet,
On comprends là tout l'interet d'avoir des haut parleurs spécialisés à la reproduction des fréquences basses (lentes) et fréquences élevés (rapides)
Sur le plan mécanique, demander à un ensemble bobine-membrane d'effectuer 20000 allez-retour par seconde est fantastique, on se doute que le déplacement sera faible et que la masse en mouvement sera très faible...

[Sensunda]

Je vous mets les réponses complémentaires à mes échanges avec l'algorithme de discussion .

Quantifier l'impact de la masse de l'équipage mobile sur la réactivité audible d'un haut-parleur, ainsi que déterminer le seuil à partir duquel cette différence devient audible, nécessite une compréhension des principes de l'acoustique, de l'électronique et du comportement dynamique des haut-parleurs. Voici comment nous pouvons procéder.

Masse Mobilité Suspensive (MMS) et Réactivité

• MMS et fréquence de résonance (Fs) :
  
  La fréquence de résonance d'un haut-parleur est directement influencée par sa MMS. La relation est souvent donnée par la formule : [ F_s = \frac{1}{2 \pi} \sqrt{\frac{K}{M_{ms}}} ] où ( K ) est la constante de compliance et ( M_{ms} ) est la masse de l'équipage mobile. Si l'on augmente la MMS (par exemple, en passant de 50 g à 150 g), la fréquence de résonance va diminuer, ce qui influencera le comportement du haut-parleur à des fréquences élevées.
• Réactivité et fréquence :
  
  L'augmentation de la masse de l'équipage mobile entraîne une baisse de la réactivité du haut-parleur. Pour des fréquences supérieures à 200 Hz, la critique se concentre sur les transitions rapides et les détails musicaux fins (comme les harmoniques et les transitoires).
  En général, à partir d'un certain seuil de masse (en proportion de votre base), il peut devenir perceptible.

Audibilité des différences

• Écarts de 3 fois la MMS :
  
  Dans le cas que vous décrivez, avec deux haut-parleurs identiques sauf pour la MMS (50 g contre 150 g), la différence de réactivité peut devenir audible, notamment à des fréquences supérieures à 200 Hz.
• Impact de la réactivité sur l’audibilité :
  
  À mesure que la masse de l'équipage mobile augmente, la capacité de l'équipage à répondre aux signaux (en particulier aux transitoires et aux dynamiques) diminue. Cela peut entraîner des problèmes de clarté et de définition, en particulier dans les passages où des fréquences moyennes et hautes sont cruciales.

Fréquence spécifique d'audibilité :

• Seuil d'audibilité :
  
  Bien qu'il soit difficile de donner un chiffre unique, les études suggèrent que des différences de réactivité peuvent devenir audibles lorsqu'il y a une variation d'environ 10 % - 20 % de la réponse en fréquence dans le domaine critique (impacts transitoires, harmoniques). Dans votre scénario, un haut-parleur avec une MMS 3 fois plus élevée peut clairement dépasser cette marge dans certaines conditions.
• Exécution pratique :
  
  La perception de la différence dépend également des conditions d'écoute, du type de musique et des transitions spécifiques abordées. Par exemple, des passages frappants tels que des coups de batterie (environ 200 Hz ou plus) peuvent révéler des distinctions dans le comportement.

Conclusion

En résumé :

• Pour des haut-parleurs ayant des MMS très différentes (comme dans votre exemple), la différence devient probablement audible à des fréquences supérieures à 200 Hz, en particulier dans des situations de forte dynamique ou de passages rapides.
• Ainsi, bien qu'il n'y ait pas de chiffre unique définissant la fréquence à laquelle ce changement devient audible, une règle générale pourrait indiquer qu'une MMS environ 3 fois plus élevée pourrait l'affecter de manière significative, notamment à partir d'environ 200 Hz.

[Sensunda]

Les estimations concernant l'impact de la masse de l'équipage mobile d'un haut-parleur sur la réactivité et l'audibilité sont basées sur des principes d'acoustique, des théories physiques, ainsi que sur des recherches et des analyses disponibles dans la littérature sur le son et les haut-parleurs. Voici quelques domaines et types d'études qui ont alimenté cette compréhension :

Littérature académique sur l'acoustique :

De nombreux articles scientifiques et manuels abordent les principes fondamentaux de la mécanique des haut-parleurs, y compris les relations entre la masse, la compliance, et la réponse en fréquence. Des ouvrages comme "Loudspeaker and Headphone Handbook" et "Acoustics and Psychoacoustics" fournissent des bases théoriques solides.
Paramètres Thiele & Small :

Les travaux de Thiele et Small sur les paramètres des haut-parleurs incluent des études sur la résonance, la réponse en fréquence et les effets de la masse sur la performance. Leurs publications, initialement apparues dans les années 1960 et 1970, restent une référence majeure dans le domaine.
Mesures de perception auditive :

Des études en psychoacoustique ont exploré comment les auditeurs perçoivent les différences de son, par exemple, les seuils de détection de changements dans la réponse en fréquence et les dynamiques. Les résultats de ces études indiquent que des variations de performance, souvent dans l'ordre de 10 % à 20 %, peuvent être perceptibles dans des contextes d'écoute spécifiques, en particulier lors de transitions rapides.
Essais de haut-parleurs :

Les évaluations comparatives de haut-parleurs, souvent réalisées par des sociétés de mesure acoustique et des revues spécialisées, ont mis en évidence des différences dans la réponse aux transitoires en fonction de la masse de l'équipage mobile. Ces tests démontrent comment des éléments tels que la réactivité et la clarté sonore sont affectés par les modifications de la MMS.
Sondages et études sectorielles :

Des recherches sur les préférences des auditeurs et les critères d'écoute ont montré que les auditeurs peuvent percevoir des différences notables dans le son en fonction des caractéristiques des haut-parleurs, y compris la masse de l'équipage mobile et l'efficacité dynamique.
En résumé, mes estimations sont basées sur un ensemble d'informations provenant de plusieurs sources académiques, de principes d'ingénierie acoustique et d'analyse comparative pratique. Ces études fournissent un cadre pour comprendre comment les variations de design, telles que la masse des haut-parleurs, influencent la performance audible. Si vous êtes intéressé par des références spécifiques ou des études, je peux vous donner des exemples ou des pistes de recherche supplémentaires.

[Indien]

En fait on s'en moque un peu, puisque le HP est filtré pour n'être utilsé exclusivement dans la bande passante ou il fonctionne de façon linéaire en mode pistonique.

On sait que c'est plein de défaut en large bande...

[Sensunda]

En fait on s'en moque un peu, puisque le HP est filtré pour n'être utilsé exclusivement dans la bande passante ou il fonctionne de façon linéaire en mode pistonique.

On sait que c'est plein de défaut en large bande...

Si tu lis bien les réponses de l'algorithme tu verras justement qu'il considère des fréquences pas si élevées que ça pouvant entrainer des "défauts" d'après ses recherches .

[Indien]

L'accélération, c'est la RI...
Pas d'accélération, pas de son, trop d'inertie dans le HP, le HP qui joue les fréquences supérieures recevra ces fréquences plus rapides et élevés et les reproduiras

Lorsque l'on fait l'analyse d'un Sub, on ne le considère que dans sa bande utile, pourquoi s'interroger sur ses perfs au delà de cette bande utile ?

Ces analyses permettent de déterminer justement la bande utile que l'on peut considérer comme valide pour un projet d'enceinte

[Sensunda]

Je n'ai pas dit le contraire ... je délivre juste le fruit de mes réflexions ainsi que de celui d'un algorithme type chatGPT .

[wakup2]

Je n'ai pas dit le contraire ... je délivre juste le fruit de mes réflexions ainsi que de celui d'un algorithme type chatGPT .

On devrais éviter de lui poser ce genre de question cela n'as aucune valeur.

[Indien]

Pour rédiger des CV, c'est très bien, ou des courriers pour l'administration...