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Le filtrage passif, la maitrise du haut-parleur

filtre passif alexaudio

Le rôle du filtrage passif est d’assurer la division et l’adaptation du signal musical en fonction des caractéristiques des haut-parleurs (réponse en fréquence) et de l’enceinte (charge, diffraction).

Pourquoi diviser le signal musical ?

Un haut-parleur unique n’est pas capable de reproduire toute la bande audible avec la qualité et le confort d’écoute que l’on est en droit d’attendre d’une enceinte haute fidélité. C’est pourquoi il existe des transducteurs woofer, médium et tweeter spécialement conçus pour assurer la restitution de plages de fréquences spécifiques.

Une des fonctions du filtrage est donc de diviser le signal musical en plusieurs plages de fréquences, chacune étant adaptée aux haut-parleurs chargés de la reproduire, avec par exemple ;

  • 2 plages de fréquences pour une enceinte avec un filtrage passif 2 voies
  • 3 plages de fréquences pour une enceinte avec un filtrage passif 3 voies, etc.

Avec un faible niveau d’exigence, on pourrait se contenter de cette fonction de division et ainsi utiliser des filtres « universels » prêts à l’emploi, des feuilles de calculs ou encore des utilitaires générant des schémas génériques.

La valeur ajoutée du développeur sera de prendre en compte les caractéristiques électroacoustiques réelles, intrinsèques des haut-parleurs et à leur charge, pour la conception d’un filtre passif parfaitement optimisé.

Pourquoi adapter le signal musical ?

haut parleur seas M15CH002

Même si beaucoup de haut-parleurs peuvent paraitre visuellement assez ressemblants, sur le plan technique chaque produit possède des caractéristiques acoustiques qui lui sont propres ;

  • Réponse en fréquence
  • Directivité
  • Distorsion harmonique
  • Impédance, etc.

Il en va de même pour l’enceinte (la caisse) car ses dimensions, tant internes qu’ externes, impactent directement le comportement fréquentiel du système, et plus particulièrement sa bande passante, sa réponse en fréquence et sa directivité.

Ce sont toutes ces raisons qui font qu’un filtre parfaitement optimisé nécessite des mesures acoustiques et électriques de chaque haut-parleur, à son emplacement définitif.

Le filtre, sa structure et ses fonctions

high-pass & low-pass filter

Un filtre passif est constitué d’au moins deux cellules ;

  • Passe-bas ; laisse passer les basses fréquences et atténue les hautes fréquences
  • Passe-haut ; laisse passer les hautes fréquences et atténue les basses fréquences

Dans le cas d’une enceinte 2.5 voies, une seconde cellule passe-bas permet d’ajouter un deuxième haut-parleur alloué à la retranscription du registre grave uniquement. Une enceinte 3 voies possède quant à elle une troisième cellule appelée passe-bande, elle combine en quelque sorte les fonctions du passe-haut et du passe-bas et est associée à un haut-parleur attribué à la reproduction des moyennes fréquences audibles.

filtre 2 voies filtre 2.5 voies filtre 3 voies
passe-bas 1 2 1
passe-bande 0 0 1
passe-haut 1 1 1
*nombre de cellule en fonction du type de filtrage d’une enceinte.

Une cellule de filtrage est caractérisée par sa fonction de transfert résultante de son association avec une impédance de charge. Lorsque le développement est rigoureux, le filtre n’assure pas seulement la mission de diviser ou de « laisser passer » l’une ou l’autre plage de fréquence, il s’ajuste en fonction des caractéristiques fréquentielles intrinsèques du haut-parleur, on parle alors d’une adaptation de signal.

adaptations du signal intérêts qualitatifs
linéarisation du comportement fréquentiel haut-parleur/baffle réduit la distorsion d’amplitude, améliore l’équilibre tonal et la directivité
égalisation des niveaux par rapport au haut-parleur de la plus faible sensibilité réduit la distorsion d’amplitude, améliore l’équilibre tonal
rattrapage des délais de propagation entre haut-parleurs augmente la sensibilité aux abords des fréquences de coupure, et maintient le taux de distorsion harmonique
adoption de la fréquence de coupure idéale permet l’utilisation des transducteurs dans leur plage de fonctionnement optimale
compensations des résonances mécaniques limite les redondances, les effets de masque et améliore la transparence
filtrage passif

Chaque cellule est composée d’un ou de plusieurs composants électroniques passifs; résistances, condensateurs et bobines.

Les fonctions de transfert souhaitées définissent les valeurs, l’association et les caractéristiques de ces composants.

Ci-contre l’exemple d’un filtre 2.5 voies.

Identifiant SIRET : 583 281 486 00018