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Une enceinte HIFI hors norme; le défi SF15

SF15 ou l’histoire d’un défi relevé…

enceintes 3 voies sf15

Le cahier des charges

Cahier des charges

Notre client, très généreusement équipé en matériel haut de gamme, nous a soumis son désir de disposer d’enceintes HIFI destinées à remplacer sa paire actuelle.

Ces dernières sont des réalisations de haut niveau qualitatif, équipées de 3 haut-parleurs ACCUTON de très haute technologie, et filtrés en deux-voies et demi (woofer de 22cm, médium-grave de 14cm et tweeter de 25mm).

Du fait d’une conception de qualité, ses enceintes haute fidélité possèdent une excellente résolution globale et transcrivent un haut niveau de détails.

Considérant la grande pièce d’écoute dont dispose notre client, nous sommes arrivés à la conclusion que les améliorations à obtenir devaient être les suivantes :

  • une plus grande puissance admissible
  • une plage dynamique améliorée
  • une extension significative de la bande passante dans le grave

Le tout devant se faire sans compromis sur la linéarité en fréquence et la résolution, deux qualités que notre client apprécie particulièrement sur ses enceintes acoustiques actuelles.

 

Pour atteindre ces objectifs, la priorité absolue a été de donner une grande surface émissive au haut-parleur de grave, absolument déterminante pour obtenir les 3 points évoqués ci-dessus. Le reste du spectre nécessitait ad minima deux haut-parleurs, un médium et un tweeter ; l’enceinte serait donc une 3-voies disposant d’un volume interne généreux.

La sélection des haut-parleurs

Notre client étant également esthète, l’enceinte se devait de posséder des proportions et un design agréables, et donc une surface de baffle relativement modérée ; des boomers multiples auraient pu être retenus, mais leur coût aurait très largement dépassé celui d’un seul woofer de grand diamètre ; nous avons donc porté notre dévolu sur un 38cm de gamme professionnelle, le Ciare NDH15-4S.

Afin de limiter son empreinte visuelle, nous avons opté pour un placement sur le côté (side-firing en anglais, d’où le nom de SF, et 15 pour 15 pouces_38cm).

Le médium nécessitait une bonne efficacité et donc une large surface émissive : un 20cm a été retenu, le Eighteensound 8NMB420 en version 16ohm, un haut-parleur également de gamme professionnelle, présentant toutes les garanties de technicité et de modernité recherchées. Nous avons toutefois amélioré ses performances par un traitement de membrane amortissant, minimisant les effets de fractionnement dans le haut-médium. Il est chargé dans un volume clos de 10 litres.

Enfin, le tweeter est le Scan-Speak 6600, un haut-parleur hifi cette fois, dont la marque est très réputée, notamment pour son apport de technologies parfaitement maitrisées sur tous les critères électriques, mécaniques et acoustiques, ainsi que pour la reproductibilité de ses performances.

La charge acoustique du woofer

Les données Tiel/Small du Ciare, définissant les paramètres électroacoustiques servant au choix de sa charge, montrent qu’il est parfaitement adapté à une charge bass-reflex ; les dimensions de l’enceinte fixées dans son cahier des charges, nous ont permis de lui donner un volume de 110litres avec un alignement la faisant descendre à une fréquence d’environ 20Hz room-gain inclus. Ce type d’alignement a plusieurs avantages : il est mieux adapté au room-gain d’une pièce d’écoute de fort volume (absence de surtension), il améliore le délai de propagation de groupe et la tenue en puissance, et étend naturellement le registre sous-grave. Les dimensions des deux évents, ainsi que le choix de l’amortissant aérien et sa quantité, déterminent cet alignement.

Image: Simulation charge woofer, captures unibox (réponse, déplacement hp, vitesse de propag évents) et subsim (group-delay)

L’ébénisterie de l’enceinte HIFI, une structure lourde multi-couches

La structure de base est réalisée en mdf hydrofuge de 22mm de qualité professionnelle ; ce type de mdf est plus rigide qu’un mdf traditionnel ; des renforts internes en bois multiplis de faible élasticité ont été rajoutés aux endroits stratégiques afin d’améliorer la rigidité globale de l’enceinte HIFI ; à ce propos, rappelons qu’une forte rigidité représente à elle seule l’élément principal garant d’une bonne neutralité aux vibrations solidiennes ; un sandwich de corian de 12mm, une résine synthétique de forte densité fixée à la structure de base par collage silicone, permet à la fois un amortissement des dernières velléités vibratoires et une finition de bel aloi (polissage fin) rappelant une finition laquée.

Enfin, le design faisant appel à des pans coupés permet un allègement visuel adapté à une enceinte de dimensions respectables, ainsi qu’un bafflage minimisant les effets de bord aux environs immédiats du tweeter et du médium.

Filtrage des haut-parleurs

Filtres 3 voies SF15

Le placement du woofer de côté induit deux problématiques spécifiques : le décalage physique des points d’émission woofer et médium oblige à rechercher le bon recouvrement de leurs phases acoustiques respectives en utilisant des pentes passe-haut (woofer) et passe-bas (médium) différentes et relativement peu usitées, notamment un 3ième ordre électrique sur le médium ; enfin, du fait de l’émission désaxée du woofer (90°) par rapport au baffle médium/tweeter, une baisse du spl du woofer est inévitable dans cet axe (qui est également l’axe d’écoute), et ce même dans sa plage de fonctionnement pistonique ; néanmoins, une partie de l’énergie ainsi perdue se retrouve au point d’écoute par l’effet des ondes réfléchies dans la pièce.

Ces particularités font que la mise au point d’une telle enceinte nécessite un développement non seulement dans l’axe d’émission des haut-parleurs placés sur le baffle avant, mais aussi hors-axe, afin d’optimiser la réponse en puissance et obtenir un équilibre tonal pleinement satisfaisant.

Toutefois, afin de minimiser la perte de spl du woofer hors-axe, il a été décidé le choix d’une fréquence de transition basse avec le médium (150Hz), nécessitant une self de valeur importante ; cette forte valeur affecte néanmoins la fonction de transfert aux alentours de 80Hz, entraînant un pic d’une dizaine de dB ; le laisser présent rendrait l’écoute peu définie et colorée dans le registre grave (son « boomy ») ; un circuit RLC en parallèle corrige complètement ce défaut.

Une attention particulière a été portée à la fréquence de transition médium/tweeter pour, d’une part, minimiser la perte de directivité du médium de grande dimension, et d’autre part limiter au maximum les distorsions inhérentes à son fractionnement. Cette fréquence de transition basse, fixée à 1.9kHz, est parfaitement supportée par le tweeter dont la fréquence de résonance est de 470Hz et qui possède un déplacement électromagnétique linéaire et mécanique important.

Le résultat de nos efforts est une grande linéarité fréquentielle, doublée d’une gestion parfaite des phases acoustiques aux fréquences de transition, ainsi qu’une phase globale sans accidents. La courbe d’impédance, tant en magnitude qu’en phase, présente une charge parfaitement acceptée par un amplificateur moderne, qu’il soit à transistor ou à tube (normalisée 8ohm, minimum 5ohm).

On voit ici tout l’intérêt du choix d’un médium 16ohm permettant de ne pas subir le creux d’impédance habituel aux alentours de la fréquence de transition woofer/médium.

composant haut de gamme alexaudio

Enfin, afin de conférer à ce filtre les propriétés de meilleure résolution du signal et de constance de ses performances dans le temps, ses composants ont été choisis avec un soin particulier et font appel à des fabricants réputés.

L’utilisation de condensateurs mkp haut-de-gamme sur le trajet du signal, de selfs à très faible résistivité et vernies (absence de réaction aux vibrations) et de résistances de forte puissance admissible, complètent sa mise en œuvre.

Identifiant SIRET : 583 281 486 00018