Le Haut parleur; dynamique et transitoire

[Indien]

Bonjour et merci Jean pour ces démonstrations toujours enrichissantes !

Dans ta démonstration précédente, serait-il possible de simuler la courbe de réponse en fréquence des HP ayant servi d'exemple, réponses dans une charge sur un alignement adapté aux T&S théorique des 2 HP comparés ?
Le but étant de voir quelle est leur plage utile, car on se doute qu'un HP de sub très peu amorti aura besoin d'un grand nombre de période pour passer du régime transitoire au régime permanent, si on demande 100dB à 10kHz à ce HP très peu amorti

L'idée étant de corréler l'éventuelle audibilité du régime transitoire à la bande utile de ce haut parleur de Sub, il est certain que si sa réponse perd 10dB à 500Hz, on le coupera bien avant !

Nous avions Fs 30 et Qt de 0.8 et sur baffle plan, une f3 de 27 hz avec un pic de la réponse de +2.3dB situé à 64 hz.

[Pio2001]

Si nous reprenons mon exemple d'un HP qui a 100Hz fait un débattement crête crête de 4 mm, quelle est alors l'accélération (que l'on considèrera constante, mais l'est-elle en réalité, je ne serai dire, mais nous allons partir de ce postulat pour nous faciliter la tâche dans un premier temps) ?

L'accélération est la dérivée de la vitesse, qui est la dérivée de la position.
Si la position décrit une sinusoïde, alors la vitesse varie de façon sinusoïdale, et l'accélération aussi.

[pvrx]

Si nous reprenons mon exemple d'un HP qui a 100Hz fait un débattement crête crête de 4 mm, quelle est alors l'accélération (que l'on considèrera constante, mais l'est-elle en réalité, je ne serai dire, mais nous allons partir de ce postulat pour nous faciliter la tâche dans un premier temps) ? Ainsi que la vitesse max, qui est forcément au milieu, c'est le point de repos du HP lorsque aucun signal ne lui est envoyé.

A 100 Hz, cela signifie que le HP effectue le trajet suivant s'il est à son point de repos en nous considérant en régime établit :

Point de repos (vitesse max) -> excursion négative (vitesse nulle) -> point de repos (vitesse max) -> excursion positive (vitesse nulle) -> point de repos (vitesse max)

Et tout ceci en 10 ms. Soit 8mm en 10ms, donc une vitesse moyenne de 0.8m/s.

Comme il s'agit d'une vitesse moyenne et que l'accélération est constante (partant et arrivant à chaque fois à une vitesse nulle), cela signifie que lorsque le temps entre le point de repos et l'une des 2 excursions est à sa moitié (10/8 = 1.25ms) la vitesse est de 0.8 m/s. la vitesse max est donc le double de la vitesse moyenne dans ce cas, soit 1,6 m/s.

L'accélération comme la vitesse aux excursions négatives ou positives est nulle, cela signifie qu'elle est égale à 1.6/0.0025, donc 640 m/s², soit environ 65G.

Pour être un peu plus rigoureux sur le plan mathématique (et aussi physique) :
1. En régime sinusoïdal (y=asinwt), la vitesse moyenne de la membrane est bien évidemment nulle. En instantané (awcoswt), elle passe en valeur absolue par un max aw, soit 1,26 m/s, deux fois par période, sur l'exemple proposé.
2. Idem pour l'accélération (-aw2x sinwt), nulle en valeur moyenne (et heureusement), et présentant deux max par période, de valeur absolue aw2, soit en l'occurrence 789m/s2 ou 80g sur l'exemple proposé.

Pascal

[THXRD]

Dans la pratique on essaie de choisir des paramètres adaptés ã ce que l’on veut faire reproduire au HP
En diamètre et en Ts ..
C.est ce qui fait que l’on a des solutions «  bonnes » ..et des moins bonnes
Évidemment qu’un 18’’ à membrane lourde pourra mesuré dans l’axe pourra pour certains monter ã 1000 hz ..mais comme l’explique Jean n’auront aucune chance de reproduction correcte à cette fréquence , encore pire si QTs est 0,8 ..on ne parle même pas de la directivité ..
Après qui aurait l’idée de cette solution ??

Donc sauf à vouloir remettre en question la physique , et réinventer le monde
suffit peut être d’un peu de bon sens ….
Comme l’explique Jean .la solution de montage pavillon pour du grave sera celle présentant le meilleur amortissement
Faut il en déduire qu’un 18’’ montė en pavillon sera une bonne solution pour du 1000 hz ou plus ?? Évidemment non
Faut il en déduire que ce sera la solution parfaite pour faire de l’infra grave ?? Non plus mais pas pour des raisons théoriques, pour simplement des questions de dimensions physiques dans 99% des cas d’usage

Donc et comme d’ailleurs l’a dit Jim plus tôt ..suffit de prendre le bon HP pour la bonne bande de fréquence ( et dans le grave le bon calcul de charge )
Si on veut faire un sub descendant très bas et capable d’un très fort SPL .., on prendra un 18 ou un 21’’ .avec Qts de 0,33 à 0,43 , une Fs la plus basse possible et on le limitera à la bande infra basse c’est ã dire 60/80 hz maxi ..dans ces conditions ce sera correct ..mais si on veut le faire monter ã 350 ou 400 hz ce le sera nettement moins
Et au dessus tpujours dans la grave ben on prendra un autre transducteur plus petit , avec Qts plus faible ect ..
pour faire du médium on prendra un HP de petit diamètre avec Qts très faible ou ..on fera du pavillon avec une compression (;ou un HP )
Et pour l’aigu on prendra un tweeter ..
Et si on se limite à ces seuls paramètres , ce sera largement insuffisant …pour juger qq chose !!

Je persiste à ne pas aimer le terme HP rapide .. ..
dans 90% des cas ce qui est ressenti comme « rapide » sur un HP de grave est soit qu’il est mal filtrė soit sa disto qui se traduit par un gros pic hors bande ( et difficilement supprimable ) soit les 2 .. et le fait qu.’on le fait monter trop haut .
la chose intéressante est ce que qu’explique Jean .. son amortissement en fonction de la fréquence .
D’ ou aussi le fait de ne pas user de HP trop «  sous amorti »
Le terme « amortissement critique «  est souvent utilisé pour exprimer le «  bon » amortissement

Par exemple : j’utilise des 21’’ pour la bande sub .. mais la bande d’usage se limite ã 53 hz et Qts est autour de .0,37 pour Fs 24 hz .. .la membrane à un poids énorme .. mais on s’en fou ..et l’amortissement à 53 hz est sans problèmes.

Par contre au dessus j’use de 15’’ avec Fs 28 hz et QTs 0,23/ monté en pavillon et limité à 220 hz
Ect au dessus dans la même démarche ..

Donc sauf vouloir faire absolument n’importe quoi …les choix sont simples
Mais plus délicat quand le nombre de voies est réduit ( tout au moins quand on veut simultanément descendre bas et SPL élevé ..)

[Sensunda]

Bonsoir Jean,

Dans un HP à radiation directe, la masse ne joue aucun rôle dans la bande passante. Elle ne joue un rôle que sur le rendement. Il n'y a pas de mass break point. De plus, la fréquence de coupure haute est indépendante du facteur d'amortissement. Elle ne dépend que de la taille de la membrane et sa longueur d'onde vaut la circonférence de la membrane.

Dans un HP à radiation directe, le facteur d'amortissement joue un rôle uniquement dans la fréquence de coupure basse. Celle-ci est d'autant plus basse que le HP est sous amorti.

On peut faire quelques calculs pour parler des transitoires. Les transitoires dépendent de l'amortissement du HP. L'amortissement n'a rien à voir avec la masse de la membrane. Dans les paramètres du HP ils se modélisent par les termes Qms (amortissement dû à la suspension de la membrane) et Qes (amortissement dû au couplage électrique - mécanique).

J'ai un peu de mal avec ces 2 phrases, et j'ai peut-être mal compris la subtilité exprimée dans ce cas ... Je m'explique.

Il y a des paramètres physiques de base sur un HP : MMS, Re, Le, BL, SD, CMS et RMS ... Les autres paramètres ne sont qu'issus de calcul de ces données là ou issus de mesures (Xmax en fonction du BL ou de la disto ...).

Et justement QMS et QES sont des paramètres calculés à l'aide de MMS, RMS et CMS pour le premier et MMS, Re, BL et CMS pour le second !

https://www.toutlehautparleur.com/param ... -and-small







Donc la masse possède une incidence directe que ce soit sur le rendement/sensibilité, ainsi que sur les transitoires donc puisque QMS et QES sont directement impactés par des variations de MMS.

Tu précises aussi que la MMS n'a pas d'incidence sur la bande passante (haute je précise, j'espère que tu parlais aussi de cela, sinon mille excuses), alors qu'il me semblait au contraire que plus une membrane était lourde plus la capacité du moteur à la mouvoir baissait effondrant la rendement et donc la sensibilité dans les hautes fréquences, réduisant ainsi la bande passante ... Est-ce un raisonnement faux ?

Après forcément comme la MMS augmente pour une même suspension, un même spider et moteur, cela abaisse la FS et fait varier d'autres paramètres, on l'observe très bien lorsque l'on rajoute un masse sur un HP pour mesurer les T&S via des logiciels de mesures, mais le but serait de mettre un passe-haut pour ne pas reproduire les basses fréquences et se concentrer vraiment sur les fréquences supérieures pour voir si des variations sur les transitoires apparaissent, dans quel ordre de grandeur et si elles sont audibles, dans un premier hors salle (car celle-ci risque effectivement de "masquer" ce défaut).

Pour en discuter

[Sensunda]

L'accélération est la dérivée de la vitesse, qui est la dérivée de la position.
Si la position décrit une sinusoïde, alors la vitesse varie de façon sinusoïdale, et l'accélération aussi.

Ah oui c'est tout à fait vrai, donc mes calculs ne sont pas vraiment justes, même si doit s'approcher d'un semblant de vérité, mes cours de maths sont loin ...

Et les formule avec sinus me font vite mal de tête ...

Il existe peut-être des softs performants et gratuits qui feraient les courbes à notre place, non . Merci en tout cas pour la correction

[Indien]

Dans la pratique on essaie de choisir des paramètres adaptés ã ce que l’on veut faire reproduire au HP
En diamètre et en Ts ..

Donc et comme d’ailleurs l’a dit Jim plus tôt ..suffit de prendre le bon HP pour la bonne bande de fréquence ( et dans le grave le bon calcul de charge )

C'est tellement logique qu'on se demande pourquoi on se poserait la question, merci Roland.

Donc sauf vouloir faire absolument n’importe quoi …les choix sont simples
Mais plus délicat quand le nombre de voies est réduit ( tout au moins quand on veut simultanément descendre bas et SPL élevé ..)

Avec 2 voies + Subs, on a quand même des configs ou les HP correspondent à l'usage, peu de risque de percevoir le moindre régime transitoire...

[Sensunda]

Dans la pratique on essaie de choisir des paramètres adaptés ã ce que l’on veut faire reproduire au HP
En diamètre et en Ts ..

C.est ce qui fait que l’on a des solutions «  bonnes » ..et des moins bonnes

Certes, mais entre un 12" avec un MMS à 50 gr et une autre qui fait le double, tous les 2 avec des T&S adaptés à faire mid/bass et un BL identique.

Est-ce que des nuances peuvent apparaitre aux mesures ? Ou non car le BL permet de compenser sans mal une membrane 2 fois plus lourdes sans le moindre souci. Et quid de l'audibilité de la chose ensuite ...

Évidemment qu’un 18’’ à membrane lourde pourra mesuré dans l’axe pourra pour certains monter ã 1000 hz ..mais comme l’explique Jean n’auront aucune chance de reproduction correcte à cette fréquence , encore pire si QTs est 0,8 ..on ne parle même pas de la directivité ..
Après qui aurait l’idée de cette solution ??

Le RSS460-HO possède un QTS à 0.32 et un QMS à 4.05 ...

https://www.daytonaudio.com/images/reso ... ations.pdf

Certes nous savons que la directivité ne sera pas bonne, mais ce n'est pas la question, est-ce qu'il va bien reproduire des transitoires dans une bande passante ou il ne déconne pas trop et avec un passe-haut à 150 Hz.

Par exemple si je le filtre en LR4 passe-haut et passe-bas 150Hz - 700 Hz, avec d'autres éléments qui reproduisent parfaitement la bande passante et dont on se moque, et que je le compare avec un 10" genre 10NDA610, filtré pareil avec des EQ pour qu'ils aient rigoureusement la même réponse en fréquence et en imaginant que leurs distorsions soient suffisamment basses pour ne pas en tenir comptent !

Est-ce que j'écoute le bruit d'un coup de feu par exemple en extérieur j'aurai un résultat quasi-identique à l'écoute, ou alors le 18" de part le poids de sa membrane 500Gr contre 30 Gr, ne pourra pas reproduire correctement le coup de feu et un partie du son paraitra éteint ?

C'est un peu ça ma question au final, même si là nous avons 2 HP différents, il est vrai .

Je persiste à ne pas aimer le terme HP rapide .. ..

Moi non plus.

dans 90% des cas ce qui est ressenti comme « rapide » sur un HP de grave est soit qu’il est mal filtrė soit sa disto qui se traduit par un gros pic hors bande ( et difficilement supprimable ) soit les 2 .. et le fait qu.’on le fait monter trop haut .
la chose intéressante est ce que qu’explique Jean .. son amortissement en fonction de la fréquence .

Ou alors même un HP limité en grave, certains le trouve plus "dynamique"/"rapide" ...

[xnwrx]

C'est l'incompréhension totale (un peu normal en audio) entre vous.
Vous n'imaginez ou ne parlez pas de la même chose.
Les uns parlent de l'accélération et imaginent donc la réponse au transitoire comme le caractère "rapide" du HP, et les autres parlent de l'amortissement et donc plutôt du caractère "temps d'établissement". L'un et l'autre sont liés, mais un même amortissement pour une bande passante différente ne donnera pas le même temps d'établissement ni la même réponse à l'échelon ou impulsion. De même un HP sous-amorti ou un HP sur-amorti aura un temps d'établissement plus lent qu'un HP bien amorti, considérant la même bande passante, mais ce n'est qu'un exemple.
Donc : on doit tout ramener à la même bande passante pour parler de choses comparables. Et là, la masse mobile et la motorisation n'ont plus aucun impact.

[Dagda]

C'est ce que je n'arrête pas de dire ... incompréhension puisque la terminologie n'a pas été définie correctement à la base et que l'évolution dans la démonstration est en vrac (hormis avec Jean)

A partir de là, hormis faire 50 pages inutiles de blabla qui ne sont pas des échanges ça ne servira pas à grand chose.

D.

[Pio2001]

Pourquoi toujours associer accélération et transitoires ? Dans une sinusoïde, la membrane est forcée d'atteindre une accélération maximale deux fois par période !
D'ailleurs, une sinusoïde de 20000 Hz n'est autre qu'une succession de 10000 transitoires positives entre lesquelles on a intercalé 10000 transitoires négatives, qui se succèdent à un un rythme infernal !

[Jean Fourcade]

Bonjour à tous,

Dans ta démonstration précédente, serait-il possible de simuler la courbe de réponse en fréquence des HP ayant servi d'exemple

Un logiciel comme WinISD est trompeur. Il ne simule que la fréquence de coupure basse. Pour simuler la fréquence de coupure haute, il faut utiliser HornResp. Mais pas besoin de simulateur, un simple calcul suffit. La fréquence de coupure haute d'un HP à radiation directe est donné par la formule Fh = C/(pi a) avec a le rayon de la membrane. Mes deux HP étant des 15", la fréquence de coupure haute est identique et vaut 576 hz.

@Sensunda

Oui, tu as raison. Les paramètres Qes et Qms dépendent de la masse parce que l'amortissement est ramené à la fréquence de résonnance. Ce que je voulais dire est que une masse en elle même ne donne aucun amortissement. L'amortissement vient de forces qui sont proportionnelles à la vitesse. Dans l'équation mécanique du HP ce sont bien seulement les termes Rms et Re/Bl^2 (via le couplage électromécanique) qui amortissent la membrane. Un HP théorique avec Rms nul et Re nul n'est pas amorti. Il oscille indéfiniment quelque soit sa masse.

Tu précises aussi que la MMS n'a pas d'incidence sur la bande passante (haute je précise, j'espère que tu parlais aussi de cela, sinon mille excuses), alors qu'il me semblait au contraire que plus une membrane était lourde plus la capacité du moteur à la mouvoir baissait effondrant la rendement et donc la sensibilité dans les hautes fréquences, réduisant ainsi la bande passante ... Est-ce un raisonnement faux ?

Oui, il s'agit bien de la fréquence de coupure haute. Celle-ci est donnée par la formule ci-dessus et est bien indépendante de la masse dans le cas d'un HP à radiation directe.

Encore une fois, les explications sont données dans mon post : HP a radiation directe versus a pavillon

La masse ne joue pas dans la fréquence de coupure haute parce que le HP à radiation directe fonctionne sous le régime de la masse (zone 3).

Dans le schéma électrique équivalent au comportement acoustique du HP qui permet de calculer le débit du diaphragme, on a un générateur de pression (équivalent à une tension) qui vaut Bl.U/(Sd Re) et les paramètres Mas, Cas, Ras et Rae qui représentent respectivement la masse, la suspension et les termes d'amortissement ( Mas = Mms/Sd^2 ; Cas = Sd^2 Cms ; Ras = Rms/Sd^2 ; Rae = Bl^2/(Sd^2 Re) )

Lorsque w >> ws (w pulsation), l'impédance des termes Cas, Ras et Rae deviennent négligeable. Le débit vaut alors simplement la tension devisée par l'impédance de la masse, soit :

qd = Bl U Sd /( Re Mms w)

La puissance acoustique rayonnée vaut le débit au carré multiplié par la résistance acoustique de rayonnement (effet joule P = R i^2). La résistance de rayonnement vaut :

Rar = rho w^2 / (2 pi C)

On déduit :

Pa = rho Sd^2 / (2 Pi C) . (Bl/Mms)^2 . (U / Re)^2

Tu remarqueras que le terme dépendant de la fréquence (w) se simplifie dans le résultat final qui fait que la puissance acoustique dissipée par le HP est constante.

Cette équation montre que la puissance est proportionnelle à (Bl/Mms)^2 et à Sd^2. Elle montre surtout qu'il n'y a pas de fréquence de coupure haute puisque le terme dépendant de la fréquence (w) s'est simplifié ! D'où vient alors la fréquence de coupure haute ? Elle ne vient pas du calcul du débit qui reste valable quelque soit la fréquence. Elle vient de la valeur de la résistance de rayonnement.

Lorsque la longueur d'onde de la fréquence vaut la circonférence de la membrane, l'expression de la résistance de rayonnement change. Cette résistance devient constante et vaut : rho C / Sd. La conséquence est que le terme w qui se simplifiait dans le calcul précédent ne se simplifie plus. La puissance vaut alors :

Pa = rho C Sd (Bl/Mms)^2 . (U / Re)^2 . (1/w^2)

Cette puissance décroit avec la fréquence générant une fréquence de coupure.

Ainsi la fréquence de coupure haute d'un HP à radiation directe ne vient pas d'une fréquence de coupure liée au débit (le débit varie toujours en 1/w) mais à une variation de la résistance acoustique de rayonnement qui ne dépend que d'un critère géométrique relatif à la circonférence de la membrane.

Dans le cas d'un HP à pavillon, celui-ci fonctionne sous le régime de la résistance. C'est-à-dire autour de la fréquence de résonance. La résistance de rayonnement est constante et c'est du débit que vient la fréquence de coupure haute (mass break point).

Donc : on doit tout ramener à la même bande passante pour parler de choses comparables. Et là, la masse mobile et la motorisation n'ont plus aucun impact.

C'est pas le sujet Xavier. Le sujet n'est pas lié à la RI mais au comportement électroacoustique du HP. Le sujet est ; quels paramètres du HP joue sur la bande passante ? La masse a-t-elle un effet sur la fréquence de coupure haute du HP (hors filtrage) ? La réponse est non pour le HP à radiation directe, oui pour une compression. La RI n'y change rien.

[Kro]

Bonjour Jean, merci pour tes explications.
Concernant la fréquence de coupure haute, tu n'as pas parlé de Le.
Elle joue également un rôle de passe bas ?

[Jean Fourcade]

Oui, tu as parfaitement raison. J'ai négligé dans mes raisonnements l'effet de Le qui diminue le courant électrique et a un effet passe bas.

Je précise également que la fréquence de coupure haute dont j'ai parlé est la fréquence de coupure en puissance. Mesuré dans l'axe un 15" montera plus haut que 576 hz du fait de la directivité.

Cordialement
Jean

[etmo]

Bonjour Jean

Merci pour ces éclaircissements.

Peut-on encore parler de piston à haute fréquence ?

La vitesse de propagation de l'onde mécanique dans la membrane change radicalement le rayonnement et la réponse non?

Cordialement

Etmo.