La Hi-Fi est un domaine complexe, souvent méconnu des amateurs. Cet article vise à éclaircir le concept d'enceinte acoustique, ses différents types, et les caractéristiques qui les définissent. Avant de se lancer dans l'achat d'enceintes acoustiques, il est nécessaire de déterminer le lieu d'écoute ainsi que l'utilisation prévue : sonorisation de fêtes entre amis ou haute-fidélité.
Qu'est-ce qu'une Enceinte Acoustique?
Une enceinte acoustique est un dispositif électroacoustique conçu pour reproduire des sons. Plus précisément, elle convertit un signal électrique en ondes sonores audibles. Selon le Grand Robert de la langue française, une enceinte acoustique est un "ensemble de plusieurs haut-parleurs et d’un filtre de coupure incorporés dans une chaîne de reproduction sonore."
Composants Essentiels
En somme, relativement peu d’éléments constituent une enceinte : la caisse, les haut-parleurs, le filtre et le bornier.
- Caisse (ou Caisson): La taille de l’enceinte est un facteur important, influencée par l'acoustique de la pièce. Le traitement acoustique est un paramètre capital. Si celui-ci n’est pas optimal, alors la caisse entre en résonance selon les fréquences et le volume.
- Haut-parleurs: Une enceinte acoustique est généralement composée de plusieurs haut-parleurs, ceux-ci étant désignés, technologiquement parlant, sous le terme de transducteurs. Ces derniers se caractérisent par la transformation d'une énergie en une autre, le haut-parleur ayant en effet comme fonction de convertir une tension électrique en "énergie acoustique". Pour un haut-parleur, il importe que la transformation d'énergie se fasse avec le minimum de pertes, et donc le maximum de fidélité. Or, un seul haut-parleur ne peut être parfaitement efficace sur la totalité de la bande de fréquence audible. Pour corriger cette "faiblesse" toute relative, on utilise plusieurs haut-parleurs ; chacun ayant une "spécialisation" dans un domaine de fréquence précis. Dans le cas d'une enceinte à deux voies, pour restituer les fréquences basses, on a besoin d'un transducteur à fort débattement, nécessitant une énergie importante et présentant un gros diamètre, un HP que l'on désigne habituellement sous le nom de boomer. Les fréquences aiguës, quant à elle, seront constituées par un haut-parleur de taille beaucoup plus modeste et à faible inertie, donc plus mobile : le tweeter.
- Filtre: Pour diffuser de la musique depuis un signal audio, une enceinte doit filtrer ce dernier pour assigner une plage de fréquences à chacun de ses haut-parleurs. Le traitement du signal envoyé par l’amplificateur se fait au travers d’un filtre répartiteur de fréquences avant d’arriver aux haut-parleurs. Dans la plupart des enceintes entrée de gamme du marché ce filtre est un circuit imprimé et bien souvent de mauvaise facture. Bien que ces circuits imprimés effectuent le travail demandé, leur qualité influence directement la richesse du signal qui les traverse. Sur des enceintes haut-de-gamme, à l’instar des Quellis fabriquées au magasin, les filtres sont fabriqués avec des composants câblés en l’air, soudés à la main et sans aucun circuit imprimé. La transparence de ces filtres est optimale.
- Bornier: Connecteur permettant de relier l'enceinte à un amplificateur.
Histoire de l'Enceinte Acoustique
- Haut-parleur (1877): Les premiers brevets concernant le haut-parleur à bobine remontent au XIXe siècle : Ernst Wermer (Siemens, Allemagne) le 14 décembre 1877 et sir Oliver Lodge (G.B.) le 27 avril 1898. En 1924, Chester W. Rice et Edward W. Kellog, de la General Electric (USA), déposèrent un brevet pour un modèle de haut-parleur à bobine mobile.
- Enceintes (1958): Ce n’est que 30 ans plus tard que l’on pensa à intégrer un ou plusieurs haut-parleurs dans des caissons de bois ou même de plâtre pour former les enceintes acoustiques que nous connaissons. En 1958, la firme française Cabasse réalisait la première enceinte à amplificateur incorporé.
Types d'Enceintes Acoustiques
Il existe plusieurs types d'enceintes, chacun ayant ses spécificités et applications.
Enceintes Passives vs. Actives
- Enceintes Passives: Les enceintes traditionnelles que l’on trouve en Hi-Fi sont dites « passives ». Elles nécessitent un amplificateur externe pour fonctionner. Une enceinte passive reçoit un signal sonore amplifié, son filtre va séparer les fréquences entre les différents HP : c'est un filtrage passif > filtrage après amplification.
- Enceintes Actives: En revanche, pour des enceintes dites « actives », un module d’amplification est directement intégré au caisson de l’enceinte. Celle-ci est donc auto-alimentée. Pour le filtrage actif, le but est de filtrer avant l'amplification > système actif. Dans la majorité des enceintes actives, nous trouvons donc par exemple une bi-amplification ou tri-amplification du son (pour une enceinte a deux voies ou trois voies).
Formats d'Enceintes
- Enceinte Bibliothèque: L’enceinte bibliothèque, qui comme son nom l’indique, a pour vocation d’être posée sur une bibliothèque, une étagère, un meuble tv, un pied prévu à cet effet, etc.
- Enceinte Colonne: Le format colonne se caractérise pour une forme assez longitudinale et verticale.
- Enceintes Vintages: Un autre format se démarque tant il est chéri par les nostalgiques de la Hi-Fi, les enceintes vintages avec des formes très rectangulaires et volumiques.
Technologies Spécifiques
- Enceinte Bass-Reflex: Cette technologie se caractérise par une ouverture sur le caisson, en façade ou sur l’arrière de la caisse. L’ouverture, appelée « évent » permet d’évacuer les pressions internes engendrées par le mouvement des haut-parleurs. Elles sont facilement identifiables grâce à leur évent. Elles sont basées sur le principe du résonateur de Helmholtz qui est constitué d'un volume et d'un évent. Le but d'une enceinte Bass-Reflex est de récupérer les ondes sonores émises à l'intérieur du caisson de l'enceinte pour les restituer en phase avec le son émis à l'avant de l'enceinte.
- Enceinte à Charge Close: Comme son nom l’indique et à l’inverse d’une enceinte bass-reflex, une enceinte à charge close ne possède aucune ouverture sur sa caisse, elle est donc totalement fermée. La contrepartie de cette absence d’ouverture dans la caisse est la baisse de rendement. En effet, l’évacuation de la pression interne ne pouvant se faire par un évent, les haut-parleurs ont plus de mal à effectuer leurs mouvements mécaniques.
- Enceintes 2,5 Voies: D’autre part, les enceintes 2,5 présentent plusieurs haut-parleurs graves-mediums identiques dont l’un est empêché de reproduire sur la bande des fréquences médiums.
- Enceintes Large Bande: Dans cette optique d’utilisation minimale de composants pour filtrer le signal audio, certains constructeurs proposent des enceintes dites « large bande ». La particularité de ces enceintes est qu’elles ne se composent d’un seul et unique haut-parleur relié directement au bornier. L’avantage d’un tel haut-parleur se trouve dans la transparence inégalable qu’offre la restitution grâce à l’absence totale de filtration.
- Enceinte Ouverte (Baffle Plan): C'est une enceinte ouverte sans fond ou simplement une plaque plus ou moins grande, qui sépare l'onde arrière du haut-parleur de l'onde avant, et limite ainsi le court-circuit acoustique.
- Enceinte à Pavillon: Le principal intérêt des pavillons est le très bon couplage avec l'air ambiant. Le principal avantage reste l'augmentation du rendement. Ils reprennent un principe connu de tous, celui du porte voix. Sans entrer dans le détail, ce principe permet de faire déplacer à une membrane de haut-parleur une quantité d'air supérieure à sa surface. La quantité d'air déplacée sera égale à la surface de la bouche du pavillon, d'où un meilleur rendement (pression acoustique supérieure).
- Enceinte Coaxiale: C'est une enceinte qui utilise un haut-parleur coaxial.
- Enceinte de Retour (Retour de Scène): Appelé également "bain de pied" ou simplement "retour", elle est destinée à l'écoute du retour son pour les musiciens sur scène. La plupart du temps, elle est conçue avec un pan coupé afin de diriger le son vers les oreilles des musiciens une fois posées au sol.
- Moniteur de Studio: C'est une enceinte de contrôle utilisée par les studios d'enregistrement et les home-studios. À la différence de l'enceinte Hi-Fi, elle a une bande de fréquence extrêmement linéaire afin de reproduire au plus près la sonorité de la source d'origine.
- Enceinte Satellite: Enceinte de taille réduite qui vient compléter dans le registre aigu, un caisson de grave (installation sonore en home-cinéma, par exemple).
Enceintes Actives/Passives
Variante du système bass-reflex, l'enceinte active/passive utilise une membrane dépourvue d'aimant et de bobine. Elle remplace le rôle joué par l'évent. La membrane passive et la raideur de sa suspension assurent la même fonction, mais avec des moyens différents. Une enceinte active/passive aura deux membranes quand une enceinte bass-reflex n'en n'aura qu'une.
Lire aussi: Amplificateurs multiples sur une seule paire d'enceintes
Caractéristiques Techniques des Enceintes
Plusieurs paramètres permettent de caractériser une enceinte acoustique.
Bande de Fréquence
La bande de fréquence que l’enceinte est capable de diffuser est un premier indicateur mais qui peut s’avérer trompeur. On remarque que les enceintes du marché ont une bande de fréquence plus ou moins similaire (autour de 20Hz-20KHz). Cette performance théorique est en réalité très peu représentative de la performance sonore de l’enceinte.
Puissance Admissible
Exprimée en Watts, il s’agit de puissance admissible à l’enceinte. La charge nominale efficace mesurée en watts, indique la puissance électrique que le haut-parleur peut absorber en continu sans distorsion ni détérioration.
Rendement (Sensibilité)
Ex- primé en décibels (dB), le rendement correspond à la facilité qu’une enceinte a pour s’exprimer. Le type de rendement ne conditionne pas pour autant la performance acoustique de l’enceinte. La sensibilité d’une enceinte représente le volume sonore délivré par celle-ci en fonction de la tension délivrée par l’amplificateur.
Impédance
L’impédance correspond à la résistance que le haut-parleur oppose au courant alternatif. Il existe deux types de système d’impédance: les haut-parleurs basse impédance et les haut-parleurs haute impédance. Les haut-parleurs basse impédance présentent des impédances de 4, 8 et 16 ohms.
Lire aussi: DIU cuivre et conception
Distorsion Harmonique Totale (THD)
Le taux de distorsion harmonique (en anglais, Total Harmonic Distorsion ou encore THD) est une mesure, exprimée en pourcentage, du rapport entre la valeur efficace des oscillations harmoniques et la valeur efficace du signal dans son ensemble. Jusqu’à 1 %, le taux de distorsion n’est pratiquement pas perceptible par l’oreille humaine.
Fonctionnement Général
Le fonctionnement d'un haut-parleur est basé sur la vibration d'une membrane qui fait vibrer l'air devant elle, mais aussi derrière elle. La vibration arrière est déphasée de 180° et quand ces ondes sonores se rencontrent, elles s'annulent. Le rendement d'un haut-parleur est particulièrement mauvais lorsqu'il est utilisé dans de mauvaises conditions.
Facteurs Influencant le Choix d'une Enceinte
Le choix d’une enceinte est toujours complexifié par l’abondance de produits qu’offre le marché. Seule votre oreille peut juger d’une performance qui vous satisfait. Même le type de musique devant être restitué doit être prise en compte.
L'Importance de l'Acoustique de la Pièce
Comme dit lors d’un précédent chapitre, l’acoustique de la pièce conditionne une grande partie la performance d’un système.
Le Rôle de l'Amplificateur
Si l’on envisage d’écouter à fort volume des enceintes de faible sensibilité (88 dB et moins), il faut s’équiper d’un amplificateur très puissant (> 100 W). A contrario et si l’on possède des enceintes de forte sensibilité (90 dB et plus), un amplificateur de puissance modeste (< 50 W) peut être utilisé.
Lire aussi: Joie et paternité pour Gérard Darmon
tags: #enceinte #acoustique #définition