[Projet] filtrage actif vs. passif - etude comparative

» 07 Déc 2011 20:12

Dans le pire des cas il doit etre possible de creer un FIR sous Matlab reproduisant le filtre, puis d'utiliser un VST/AU pour la convolution mais c'est un peu l'usine a gaz ok

» 07 Déc 2011 20:25

palm a écrit:Dans le pire des cas il doit etre possible de creer un FIR sous Matlab reproduisant le filtre, puis d'utiliser un VST/AU pour la convolution mais c'est un peu l'usine a gaz ok

Sauf que la fonction de transfert d'un FIR ne comprend que des zéros et aucun poles , donc théoriquement, non, on ne peut simuler n'importe quel filtre IIR avec un FIR.
D'ailleur la raison est compris dans le nom : FIR : finite impulse response, IIR : infinite impulse response.
Impossible avec un filtre ayant une réponse impulsionnelle finie , de reproduire un filtre ayant une réponse impulsionnelle infinie. :grad:

Bon, dans la pratique, et pour les filtres en question , on doit effectivement pouvoir approcher les réponses avec des filtres FIR suffisamment long., bien que pour la pass bas , ca peut demander
quelques taps....

Note : c’était ma minute : le théoricien ramène sa fraise . :zen:

» 07 Déc 2011 20:41

On peut parvenir en passif à une fonction de transfert "standard", en créant des fichiers cibles... agnostic doit pouvoir faire une proposition de filtrage dans ce sens, en visant un 18db/18db acoutique parfait à la simu. Bon j'ai proposé cosette pour le coût, mais il y a d'autres possibilités si agno n'est pas partant.

» 07 Déc 2011 21:21

J'ai récemment fait l'inverse suite à une demande d'un forumeur : étudier un passif qui colle à peu près aux fonctions de transfert d'un filtre actif dont on m'avait donné les configurations. J'avais réussi à faire coller les courbes de manière très proche à la simu. Le problème est que cela a été réalisé sur des courbes non mesurées mais issues du constructeur donc avec une certaine incertitude. Mais sur le principe c'est faisable.

Faire coller à une courbe cible c'est plus compliqué mais même en actif la courbe n'a pas forcément la tête de la courbe cible car dépendant de la réponse du hp. En actif le profil de la courbe s'éloignera de la courbe cible par dépendance à la courbe de réponse réelle du hp. En passif on est dépendant de cette même courbe de réponse mais aussi de celle d'impédance électrique. Il suffit de s'en servir autrement.

» 07 Déc 2011 21:47

tcli a écrit:
Bon, dans la pratique, et pour les filtres en question , on doit effectivement pouvoir approcher les réponses avec des filtres FIR suffisamment long., bien que pour la pass bas , ca peut demander
quelques taps....

Note : c’était ma minute : le théoricien ramène sa fraise .

Exact!
Mais bon, effectivement j'imagine qu'en pratique ce ne sera pas notre plus gros souci

» 07 Déc 2011 22:05

Kro a écrit:J'ai récemment fait l'inverse suite à une demande d'un forumeur : étudier un passif qui colle à peu près aux fonctions de transfert d'un filtre actif dont on m'avait donné les configurations. J'avais réussi à faire coller les courbes de manière très proche à la simu. Le problème est que cela a été réalisé sur des courbes non mesurées mais issues du constructeur donc avec une certaine incertitude. Mais sur le principe c'est faisable.

Faire coller à une courbe cible c'est plus compliqué mais même en actif la courbe n'a pas forcément la tête de la courbe cible car dépendant de la réponse du hp. En actif le profil de la courbe s'éloignera de la courbe cible par dépendance à la courbe de réponse réelle du hp. En passif on est dépendant de cette même courbe de réponse mais aussi de celle d'impédance électrique. Il suffit de s'en servir autrement.

Ça te paraît jouable ou pas?
En fait il faudrait partir d'un filtre passif pas trop compliqué et de hp assez "simples" mais j'imagine que c'est pas si courant :mdr:

» 07 Déc 2011 22:17

Un filtre passif induit une rotation de phase inhérente à sa composante réactive (selfique ou capacitive, dans les deux cas il y a constante de temps donc délai) qui altère les timbres autour de sa fréquence de coupure.

Un filtre numérique bien choisi permet de ne pas avoir de rotation de phase dans sa plage utile, c'est le principal avantage du point de vue de l'écoute (mais pas souvent celui dont on parle).

Le reste (facilité de mise en oeuvre, coût etc.) est secondaire.

Cordialement,
--
Stéphane

» 07 Déc 2011 22:22

Je comprends, mais j'imagine que 95% des enceintes actives implémentent juste un filtre analogique style LR24, même quand elles sont à base de dsp

Du coup, ce que j'aimerais entendre c'est surtout le fameux bénéfice en terme de damping factor.
On pourrait par la suite faire des essais sur l'audibilité de différents filtres

» 08 Déc 2011 0:25

Bonsoir

Pourrais t-on essayer de "categoriser" les differentes solutions :

1/ Les filtre analogiques :
1.1 Actifs
_ à base d'aop, transistors, composants passifs, alimentation
_ placés entre la source et l'amplification (niveau "ligne")

1.2 Passifs
_ à base de composants passifs, resistances , inductances, capacités
_ placés entre la source et l'amplification (niveau "ligne")
_ placés entre l'amplification et le HP (niveau "puissance")

2/ les filtres numeriques
_ a base d'"unité intelligente", processeur de type PC, DSP qui traite le signal sous sa forme numerique
_placés entre une source numerique, et le convertisseur numerique/analogique.

Etes vous d'accord avec ce "decoupage" ?

R.C.

» 08 Déc 2011 6:11

Salut,
Pour le filtre passif on peut facilement calculer ceci :

Qes = 2 * Pi * fs * Mms * Re / (BL)^2

Si tu as une self qui fait 0.3R tu peux t’apercevoir que ca revient à avoir un BL inferieur ou, a toute chose égale si tu préfères, changer l’aimant (paye a prix d’or) pour un plus petit… Dommage non ?

De plus si l’adjonction d’une résistance est nécessaire pour changer la réponse en fréquence d’un HP un EQ actif fera la même chose en mieux…
Le filtre actif est en réalité indissociable de l’EQ qui est bien plus adapte et efficace dans ce cas!

Il est quasiment toujours possible de réaliser un filtre passif équivalent a filtre actif mais ca sera toujours au prix d’un gaspillage d’énergie conséquent, c’est physique :

« Efficacité x Bande passante x Encombrement = constante a HP fixe »

Ce qui est gagne sur un de ces trois critère sera nécessairement perdu sur au moins un des deux autres. Si tu veux une bande passante étendue ce sera au prix d’une efficacité faible si le volume alloué est petit, par exemple une enceinte de biblio. Ou vice versa une enceinte de biblio a volume équivalent ET avec un bon rendement aura nécessairement une bande passante réduite dans le grave.

Avec de l’actif on peut faire de l’EQ pour avoir ET un volume faible ET une band passante étendue car la puissance des amplis est bien mieux repartie et que les HP peuvent être désignés pour etre vraiment optimiser pour un role et avoir une tenue en puissance supérieure. En effet avec un filtre actif + EQ ou peut se permettre d’utiliser des HPs avec des réponses en fréquence tordues a cause par exemple d’une membrane très rigide et/ou des suspensions adaptées a faire du grave qui en générale engendre des défauts dans le medium qu’il est quasiment impossible de contourner en passif a moins de mettre 200 composants dans le filtre… Androuski et les SB17 ;-)

Donc "juste" faire un vrai LR24 acoustique peut deja etre un sacre chalenge, j'ai mesure des HP Genelec ca peut faire peur en large bande mais une fois filtrer c'est quasiment ideal ;-)

mais la fonction de transfert Filtre/EQ etait loin d'etre triviale. C'est pas pour rien que que les monitor de studio sont toutes actives...

Personnellement j’ai donc un peu de mal à comprendre le but du projet puisque l’amplification active EST démontrée comme étant meilleure et faire de l’actif juste pour faire de l’actif sans en comprendre la finalité/plus value c’est un peu dommage…

Apres le filtre actif peut être réalisé suivant plusieurs techniques mais il semble que le FIR soit une piste prioritaire et que les IIR soient également adaptes… Qu’on veuille refaire 50 ans de d’évolution de l’audio en xx mois avec des moyens, des protocoles, une rigueur etc. inferieurs pourquoi pas mais AU MIEUX on arrivera aux mêmes conclusions que tout le monde a faites il y a belle lurette. C’est un peut réinventer la mécanique quantique en préliminaire pour faire un nouveau op-amp…

Voila pour le préambule.

Sinon, le tout c’est de mesurer le filtre passif réel avec les HPs attachés ET dans la charge acoustique réelle. Ca peut ce faire entre autre avec en mesurant la fonction de transfert réelle avec gain/phase en deux voies avec Arta par ex. C’est la seule manière sure d’obtenir la vraie TF du filtre qui est souvent différente de celle mesurée avec des dummy-load genre résistances de 8R surtout pour les Tweeter ;-)

Une fois ces courbes cibles obtenue on peut utiliser LSPCAD pour faire un fitting pour le DCX ou je veux bien filler un coup de main pour le Minidsp et Matlab/Octave pour extraire les coefs Biquad si REW ne fait pas l'affaire.

Je peux aussi filler un coup de main pour un fitting automatique avec Matlab/Octave et des op-amp sous SPICE sous réserve qu’un électronicien fasse une review à la fin…
Apres il faut de Amplis qui partent pas en sucette en fonction de la charge qui leur est présentée (des générateurs de tension quoi...) en particulier il faut éventer des classd/tube (pas tous) dont la FR change en fonction de l’impédance qui leur est présentée ;-)

Une autre approche plus risquee est de mesurer les HP + filtre et de designer un filtre qui fait la meme reponse.

Pour les tests d’écoute en MONO avec ABX en double aveugle avec choix force ET avec position d’écoute identique (j’ai déjà fais… une table tournante toute bête avec les enceinte diamétralement opposées devrai faire l’affaire) ET niveau accorde au 0.1dB près sinon les conclusions de sont pas fiables d’où mon commentaires sur les moyens à employer. En particulier si les emplacements de ne sont pas identiques il faut oublier...

Ca permettra de détecter les différences après pour les préférences… je vous laisse dériver le protocole.

Mes 2 sous

M

» 08 Déc 2011 11:43

maiky76 a écrit:Personnellement j’ai donc un peu de mal à comprendre le but du projet puisque l’amplification active EST démontrée comme étant meilleure et faire de l’actif juste pour faire de l’actif sans en comprendre la finalité/plus value c’est un peu dommage…

Apres le filtre actif peut être réalisé suivant plusieurs techniques mais il semble que le FIR soit une piste prioritaire et que les IIR soient également adaptes… Qu’on veuille refaire 50 ans de d’évolution de l’audio en xx mois avec des moyens, des protocoles, une rigueur etc. inferieurs pourquoi pas mais AU MIEUX on arrivera aux mêmes conclusions que tout le monde a faites il y a belle lurette. C’est un peut réinventer la mécanique quantique en préliminaire pour faire un nouveau op-amp…

Salut,

Merci pour ta contribution !

Je voudrais eclaircir le but de la demarche:
Le filtrage actif a beaucoup d'atouts et je n'ai certainement pas assez explicite ceux que tu cites.
J'ai des K+H O300 qui n'existeraient pas sans filtrage actif, ne serait ce que pour l'extension dans le bas, le 8" en charge close a une egalisation du type Linkwitz Transform.
Mon questionnement est plutot sur la superiorite en terme de qualite sonore, toutes choses etant egales par ailleurs.
Le filtrage actif offre en effet une plus grande flexibilite en termes de design et une meilleure utilisation des amplis.
Mais en supposant que la meme reponse en frequence peut etre obtenue en passif ?
Qu'en est t'il de l'amelioration de ce damping factor? Du recul de la distorsion grace a l'elimination des bobines?
Il se trouve que ce sont des questions que je me pose depuis un moment, et j'imagine que le DIYeur qui pense a ses prochaines enceintes y pense aussi : actif ou passif, quels efforts pour quelles ameliorations tangibles?

Bref, le but pour moi n'est pas de reinventer la roue, ni de chercher a prouver par A+B qu'une solution est meilleure que l'autre.
Juste de quantifier quelques points pour lesquels on trouve finalement peu d'information, AMHA.

Si on me dit, l'actif est mieux car il permet:
- de designer un filtre a pente elevee sans souci, et donc d'utiliser des HP dont la reponse en dehors de la bande utile est problematique
- de designer un filtre sans prendre en compte les caracteristiques electriques des HP
- de designer un filtre avec moins de dispersion a cause des composants
- de mieux utiliser la puissance des amplis
- de lineariser la reponse

Je dis "ok", bien sur, et ces elements se suffisent sans doute a eux memes pour beaucoup.

Par contre, si on me dit, l'actif est mieux car il permet:
- un meilleur facteur d'amortissement et un meilleur controle des HP
- une distorsion plus basse
- une clarte incomparable du signal reproduit

Je me dis "oui peut etre". J'aimerais juste aller plus loin par curiosite :idee:

Il se trouve que j'avais cette discussion sur un forum anglophone (hddaudio) ou la discussion est partie en sucette entre temps :mdr:

Le but n'est vraiment pas de polemiquer, mais de collecter quelques mesures et impressions auditives qui pourraient etre interessantes a mon avis, pour chaque personne se posant ces questions.

» 08 Déc 2011 14:34

Question donc sur le damping factor qui serait moins bon avec un filtre passif:

Je ne suis pas sur de comprendre tout a fait ceci:

Pour le filtre passif on peut facilement calculer ceci :
Qes = 2 * Pi * fs * Mms * Re / (BL)^2
Si tu as une self qui fait 0.3R tu peux t’apercevoir que ca revient à avoir un BL inferieur ou, a toute chose égale si tu préfères, changer l’aimant (paye a prix d’or) pour un plus petit… Dommage non ?

Du cote reponse en frequence, cela se traduit par une reponse differente dans le grave, un manque d'amortissement.
Mais quel autre test permet de mettre cela encore mieux en evidence? La reponse impulsionnelle?
Certains parlent de pousser sur la membrane et de constater qu'en actif c'est plus difficile, signe d'une meilleure tenue de l'ampli?

» 09 Déc 2011 8:03

Salut:

palm a écrit: J'ai des K+H O300 qui n'existeraient pas sans filtrage actif, ne serait ce que pour l'extension dans le bas, le 8" en charge close a une egalisation du type Linkwitz Transform.

Possible en passif: si la LT fait +6dB a 40Hz en passif tu laisse 40Hz a 0dB et le reste du spectre a -6dB suivant la même TF, la bande passante sera la même mais 6dB plus bas... Comme je l’ai dis tu peux faire a peu près tout en passif mais ca sera TOUJOURS au prix d’une efficacité moindre (tout étant égal par ailleurs) a la fin il te faudra un ampli de 1000W pour générer 100dB a 1m…

Qes = 2 * Pi * fs * Mms * Rtotal / (BL)^2 une self de 1.2mH qui fait 0.4R par ex ce n’est pas inconcevable si on veut pas la payer une fortune ;-)

Avec Rtotal = Re + Rself Re = 4 pour un boomer Rself = 0.4
Qes systeme = 1.1 x Qes ce qui reviens a diminuer ton BL de 5% environ si tu garde le reste consent donc l'amortissent diminue la résonance est plus prononcée.
Or Qts = 1 / (1/Qes + 1/Qms)

En allant chercher Synder « Design Of Vented Loudspeaker System » AES, 1977
Fréquence d’accord = fréquence résonance HP x 0.39 / Qts

Tout étant par ailleurs identique (HP, volume de charge, évent) tu as de fortes chances de changer l’accord de l’enceinte donc avec de fortes chances de changer la réponse en fréquence… Point besoin de refaire la mesure la simulation pas T/S est déjà suffisante mettre une self en série avec le boomer reviens à mettre a la poubelle une partie de l’aimant acheté avec le HP. Dans le cas d’une enceinte pas chère le prix de l’aimant peut être significatif et le prix d’une self est non négligeable donc la self sera de moins bonne qualité donc le HP déjà anémique sera d’avantage handicape…

Une anecdote : je faisais la mesure d’un filtre passif pour une des enceinte d’entrée de gamme que j’avais désignée (Golden Sample pour la Prod) et des résistances 50W. Donc pas de HPs attaches juste le PCBA, sur la table, relié directement au CLIO QC (ampli 3886 intégré). Les mesures se passent bien mais il y a comme un bruit a chaque acquisition bizarre. Je sors un ampli Hifi relie le filtre + résistances et joue un morceau (même pas fort) et la, miracle les selfs vibraient au rythme de la musique et c’était ca que j’entendais… La je me suis dis :ane:

: Daft Punk (morceau Phoenix) envoye tellement que même le filtre se met a dancer! On peut eviter mais a quel prix? dans une enceinte a 30e la paire en sortie d'usine 1E c'est 1E...

Point besoin de refaire la mesure la simulation pas T/S est déjà suffisante mettre une self en série avec le boomer reviens à mettre a la poubelle une partie de l’aimant acheté avec le HP. Dans le cas d’une enceinte pas chère le prix de l’aimant peut être significatif et le prix d’une self est non négligeable donc la self sera de moins bonne qualité donc le HP déjà anémique sera d’avantage handicape…
En générale il vaut mieux avoir un système homogène et OPTIMIZE qu'un system déséquilibré par un compromis mal fait à partir d'élément HDG.

Fait l’essaie toi-même et dis nous la différence… tu peux aussi lire ceci (tu dois connaitre):
http://sound.westhost.com/project56.htm

L’évolution naturel du couplage ampli/HP c’est l’asservissement car vu que le system des débarrasser des impédances parasites il devient facile, il est au menu des monitors de bonne facture mais pas toujours mis en avant Mackie, Studer et peut être K+H… Et c'est peut etre ca que tu voulais dire par difficulte de bouger la membranne (si le FB est pas coupe dans le bas)?

Pour moi, le Mini DSP a sonne le glas des filtres passifs pour les projets sérieux. Apres pour l’entrée de gamme a 150E la paire (qui sort a 30E de l’usine) oui le passif peut encore servir mais de quoi parle t on ici ?

Un MiniDSP coutera moins cher (le prix de 2 grosses selfs Mundorf par ex?), sera plus facile a mettre au point, aura de meilleures performances (alignement temporel bien plus facile a faire & co) que l'équivalent passif avec en prime une possibilité de faire un peu d'EQ pour compenser la salle et une réelle d'évolutivité.
Tu ajoute un ampli HC d'occaz avec entrée 5.1 directe et pour ZERO effort (sur l'electronique) t'as un vrai system qui peut se comparer au K+H pour une fraction du prix !
Si le DIYer est courageux vu qu’il a déjà le matos pour faire les mesures tu rajoute la carte d’entrée numérique + un Airport Express + Airfoil + Fb2k (ou autre !) et bienvenu dans le monde du DRC. Et la tu te retrouve avec un system qui est au même niveau qui la crème de la crème (équivalent Genelec THDG ou K+H 500) toujours pour un prix modique et un minimum d’emm…ent.

Les Watts ont été vraiment pas chers ET de bonne qualité ET facilement utilisable depuis un moment avec les ampli HC avec entrée 5.1 ET préampli qui va bien ET télécommande ET safe pour l'utilisateur et le matos. Les DSP se sont democratise un point de vu prix depuis que les amplis HC ont été mis sur le marche… Mai maintenant c’est facilite d’emploi grâce au MiniDSP et la série SigmaDSP de chez Analog Device (et le soft gratos qui va avec) qui vient d’être enfin mise à plat ! Le DCX très bon mais reste un peut trop compliquer en comparaison.

Des enceintes a prix abordable qui ont des performances respectable déjà (B2031A par ex) arrive a grand pas encore 1 ou 2 générations et pour 250E on aura un DSP avec Audissey (ou équivalent) dedans ;-)

comme celles la :

http://www.genelec.com/products/dsp-products/8240a-2/
http://www2.jblpro.com/products/recording&broadcast/r&b_support/buildingblocks.html
http://www.dspeaker.com/en/products/dspeaker-servo-300pro.shtml

M

» 09 Déc 2011 16:24

Bonjour,
Au niveau tarif ça donne quoi en actif?
je suppose qu'il faut minimum deux ampli, un filtre actif+égaliseur, micro de mesure? autre chose?
Faudrait faire le calcul car j'ai lu ici qu'un filtre passif c'était plus chère.

Ensuite je trouve le topics très intéressant et si un jours vous sortez une enceinte active et une autre passive avec un switch pour faire des écoute en aveugle ça serais vraiment génial!
Ca pourrais en faire taire quelque un et ont apprendrais plein de chose.
Perso j'ai utilisé de l'actif quand je travaillé en sonorisation, maintenant je n'est jamais comparé une même enceinte active et passive donc j'ai pas d'a priori
Merci de nous éclairé au prochain qui testerons

Aldo

» 09 Déc 2011 19:35

maiky76 a écrit:http://www.dspeaker.com/en/products/dspeaker-servo-300pro.shtml

Ah tiens c'est marrant, ils semblent faire de la compensation de distortion.
C'est un truc que je voulais essayer : voir quel part de non linéarité d'un HP on
peut corriger digitalement.

C'est là un argument fort de la multiplication active de nos jours: à partir du moment ou on utilise un DSP pour le filtrage, on peut lui
faire faire tout un tas d'autres choses : correction des non linéarités, asservissement (bien que pas forcement très facile) , correction de la pièce d'écoute (dans certaines limites) ,
équalisation en fonction du volume pour avoir une perception constante (ca a un nom....) , etc ...