[Projet] filtrage actif vs. passif - etude comparative

[palm]

Bonjour a tous

Voila un sujet qui me turlupine depuis un moment

On trouve finalement assez peu d’étude comparative sur le net a ce sujet.
Il y'a bien le site d'ESP : http://sound.westhost.com/bi-amp.htm
Mais cela n'a pas complètement acheve de me convaincre

Selon certains donc, le filtrage actif (et donc multi-amplification) est incomparablement meilleur.
Je comprends bien l’intérêt en terme de souplesse de design.
Il est aussi plus facile de réaliser des pentes importantes.
Et dans le grave (~100Hz) le passif devient peu réaliste a cause des valeurs de composants en jeu.

Mais entre medium et le tweeter, est-ce vraiment le jour et la nuit?
Dynaudio, sur la Air 20, donc une enceinte 3 voies deja serieuse , utilise un filtre actif entre grave et medium, mais passif entre medium et tweeter. Meme sur la M3A
Seule la Air 25 a 3 amplis.

Soyons clairs : si aujourd'hui je devais me lancer dans un projet DIY pour des enceintes, je partirais sur du filtrage actif, mais c'est surtout parce que l'aspect electronique ou informatique de l'implementation m'interesse plus, et qu'a priori en dehors de la question du cout, robustesse, il y'a plutôt des avantages quand c'est bien implemente (donc pas juste un LR24 generique sans prendre en compte la BSC, la reponse des HP, ...)
Par contre, je me dis que bien concu, un filtrage passif n'aura pas forcement a rougir.

Voila donc ou je veux en venir:
Je recherche des volontaires pour cette etude, qui consisterait a partir d'une enceinte existante avec filtrage passif, de concevoir un filtrage actif avec la meme fonction de transfert (afin de comparer ce qui est comparable), de faire les mesures qui s'imposent, et d’écouter la difference
Dans l'espoir d'arriver a une conclusion objective si possible sur la supériorité sonore présumée.

[palm]

[réservé pour les avantages habituellement cites pour le filtrage actif]

Je repars des avantages listes ici http://sound.westhost.com/bi-amp.htm:

Adding up the Plusses:
- Effectively (up to) twice the 'real' power of the amplifiers themselves
- Reduced intermodulation distortion
- Elimination of the low frequency passive crossover, its inherent losses, potentially poor linearity and crossover point inaccuracy
- Reduction of the difficulty of the load presented to the power amplifier
- No padding is required to align the driver sensitivities, so we are not simply wasting power
- The damping factor is greatly improved for both the low and midrange loudspeakers
- Complete freedom from any interaction between the loudspeaker driver (and its environment) and the crossover network
- Cost savings, since complex passive crossover networks are not needed
- Bi-wiring is included free!
- The flexibility to choose amplifiers which are at their best within a defined frequency range
- Ability to match amplifier power to the exact requirements of the drivers for maximum overall efficiency

En francais, et en ne gardant que ceux qui concernent les aspects qualitatifs:

besoin de moins de puissance
C'est bien explique sur cette page, deux amplis de 100W fonctionneront aussi bien qu'un seul de 400W.
Mais cela est fonction du type de musique.
On peut mettre de cote ce point en évitant de faire clipper l'ampli.

reduction de la distorsion d'intermodulation

elimination du filtre passif a basse frequence
Pour les basses frequences c'est clair je pense, l'actif est preferable.

une charge plus facile pour l'ampli
Cela fait partie des points a eclaircir, en tout cas pour moi

amelioration du facteur d'amortissement
On dit souvent que l'ampli etant connecte directement au HP, celui ci peut mieux controler le HP.
Plus de details ici: http://sound.westhost.com/biamp-vs-passive.htm

Mais ceci m'interpelle en particulier:

The difference in damping is quite obvious, and although some (very well behaved) drivers will show little improvement, the vast majority will be much better controlled, and this will show in an impulse measurement. Not at all uncommonly, it will also show up on a swept sinewave frequency response measurement as well, with the amplitude of peaks and dips generally reduced (albeit marginally in most cases).

J'aimerais vraiment mesurer pour quantifier le phenomene, et est-ce si audible?

Un autre lien sur cet effet: http://hddaudio.net/viewtopic.php?id=65

The results show that a typical passive crossover has an absolutely disastrous effect on speaker damping. Over most of the audio band, the damping factor is very low, so the amplifier will have almost no control over the cone movement at all. Were it not for the mechanical self damping in the drive unit suspension, the cone would be flapping around wildly. As it is, the cone movement will certainly not be accurately following the applied signal voltage from the amplifier.

On doit donc pouvoir clairement mettre en evidence une difference de reponse impulsionnelle ou a l'echelon?
Mais normalement cela devrait transparaitre sur d'autres mesures comme la reponse en frequence ou le waterfall

Un dernier point a propos des inductances qui sont surement les composants du filtre passif les plus douteux:
http://hddaudio.net/viewtopic.php?id=886

I measured a typical 2 Way 2nd order LR crossover designed for a crossover frequency of 3.5kHz using a number of different inductors, using the drive units as loads at 10W the electrical harmonic distortion was typically 1% (-40db) for the iron cored inductor samples and 3% (-30dB)for the ferrite cored samples which was a suprise! Measurement frequencies were 1 octave either side of the crossover frequency. I did not use an aircored sample because it was highly resistive (0.8ohms) compared to the drive unit impedance which in itself introduces response anamolies of the order of 10% (-20db) which , since the drive unit signal is in error compared to the input in the passband of the filters,it can legitimately be called distortion. In practice response anomolies are measured with all the inductor types due to their resistance. (This is particularily noticable in 3 way designs where the lower crossover point requires large values of inductance)

Bon, la je suis ok pour les ferrites mal dimensionnees, mais la resistance serie d'une bobine "a air" peut (doit) etre prise en compte dans le design du filtre non? Qui plus est, la "distorsion" dans ce cas n'en est pas vraiment une.

[palm]

[reserve pour le protocole et autres details]

[palm]

[reserve pour les resultats de l'etude]

[Nimaj44]

Pour cela, il faudrait 2 paires de la même enceinte afin de faire une bascule direct entre actif et passif. Et puis il va falloir les mêmes amplis car sinon ça va poser problème dans la justification.

[Dagda]

Mais entre medium et le tweeter, est-ce vraiment le jour et la nuit?
Dynaudio, sur la Air 20, donc une enceinte 3 voies deja serieuse , utilise un filtre actif entre grave et medium, mais passif entre medium et tweeter.

C'est ce que j'ai fait sur mon système
viewtopic.php?f=1055&t=29901928&start=120

Dagda

[palm]

Pour cela, il faudrait 2 paires de la même enceinte afin de faire une bascule direct entre actif et passif. Et puis il va falloir les mêmes amplis car sinon ça va poser problème dans la justification.

Ou faire les tests en mono... ca parait pas intuitif mais c'est ce que preconise Sean Olive d'Harmann il me semble, et ce qu'ont fait Igor et Ohl du forum
En stereo on deviendrait moins critique.

Mais clairement la comparaison en bascule directe est nécessaire et pas triviale a mettre en place

Je pensais utiliser un ampli HC avec la voie Front-L pour driver l'enceinte passive, et la voie Front R + Surround R pour l'active.
Toi qui masterise le filtrage actif depuis le PC tu pourrais bien nous aider !

[tubeaddict]

Très intéressant ton projet, mais ça risque d'être vraiment compliqué de tomber pile poil sur les mêmes fréquences de coupures, AMHA ...
La plus petite dérive risque de se faire entendre et de biaiser les conclusions des écoutes, mais qui ne tente rien, n'a rien ...

[palm]

Disons que je compte sur la flexibilite du filtrage sur PC pour approcher a plus pres de la fonction de transfert du filtre passif que l'on aura prealablement mesuree et comparee a la theorie

Pas simple, mais si l'actif est clairement un cran au dessus, cela ne devrait pas etre trop complique a mesurer/entendre

[androuski]

Avec Lspcad il est possible de faire des simulations de filtres passifs et actifs, à partir des mêmes courbes, dont il est parfaitement possible d'appliquer la même fonction de transfert. Sous ces softs, il est possible de créer des fichiers de réponse en fréquence théorique parfaitement linéaire, pour visualiser la fonction de transfert pure. Il doit être possible de parvenir à une comparaison passif vs/ actif "toutes choses égales par ailleurs". Je trouve l'idée excellente, si on dispose du temps pour se livrer à ce genre d'expérience c'est vraiment génial.

[palm]

Excellent !

A plusieurs ca ne me parait pas insurmontable dans une premiere approche.
Je voulais partir d'une base DIY plutot que d'une enceinte du commerce pour justement avoir sous la main la fonction de transfert prevue
Et puis cela peut etre instructif pour tout le monde, du concepteur de l'enceinte a celui qui maitrise le filtrage sur PC en passant par les mesures

Bon, il faut faire avec des mesures limitees par le materiel et sans chambre sourde mais on doit pouvoir faire des premieres conclusions.
Je peux prendre un oscillo de compete au besoin.

[Nimaj44]

Pour le filtrage actif c'est pas un soucis pour moi. J'ai une question par contre:

Si on branche en sortie de carte son le filtre de l'enceinte en question et on mesure en entrée de la carte son les différentes sorties du filtre ça fonctionne ou pas (je veux dire obtient-on la courbe de filtrage)?

[androuski]

Excellent !

A plusieurs ca ne me parait pas insurmontable dans une premiere approche.
Je voulais partir d'une base DIY plutot que d'une enceinte du commerce pour justement avoir sous la main la fonction de transfert prevue
Et puis cela peut etre instructif pour tout le monde, du concepteur de l'enceinte a celui qui maitrise le filtrage sur PC en passant par les mesures

Bon, il faut faire avec des mesures limitees par le materiel et sans chambre sourde mais on doit pouvoir faire des premieres conclusions.
Je peux prendre un oscillo de compete au besoin.

Le plus simple serait d'opter pour un design low cost déjà optimisé : je suggère une paire de Cosette by agnostic1er : la fonction de transfert est dors est déjà identifiée/visualisable, il suffit de la tranférer sous LSPcad pour pouvoir la visualiser en même temps que la fonction de transfert du filtrage actif, afin de les superposer à 100%. Agnostic utilise speakerworkshop, qui ne permet pas de faire des simu de filtres actifs. Kro utilise en revanche LSPcad et Spw, il doit être capable de procéder au tour de passe-passe rapidement. Après il n'y a plus qu'à appliquer la fonction de transfert....en actif avec un mini-dsp, ou avec un dcx : sous LSPcad, on trouve l'interface dcx par exemple.

C'est très intéressant mais au fond, sur une deux voies comme cosette, à mon avis on connaît déjà le résultat : à mon avis il n'y aura aucune différence

[palm]

Meme low cost, des enceintes bien optimisees au niveau du filtrage devraient permettre de mettre en evidence l'avantage du filtrage actif, si celui ci est reellement significatif

Mais le choix des enceintes souleve le probleme de la disponibilite de ces enceintes.
Je sens Nimaj44 assez motive et on est tous les deux dans le nord.
Qui a des cosettes dans le nord?

Je suis vraiment pas doue ni equipe pour l'ebenisterie, sinon j'acheterai bien des HP pour l'occasion, cela fait un moment que je mijote des petites enceintes actives, j'ai deja l'ampli AV que je veux recycler pour cette utilisation.

[tcli]

Le plus simple serait d'opter pour un design low cost déjà optimisé : je suggère une paire de Cosette by agnostic1er : la fonction de transfert est dors est déjà identifiée/visualisable, il suffit de la tranférer sous LSPcad pour pouvoir la visualiser en même temps que la fonction de transfert du filtrage actif, afin de les superposer à 100%.

Il n'est pas forcement très facile de reproduire en filtrage actif une réponse de filtrage passif qui souvent s'éloigne des réponses standards (butherwoth, bessel , etc ...).
Des filtres comme le DCX ne permettent pas d'entrer n'importe quel ensemble de pôles et zéros de la fonction de transfert, c'est bien dommage car rien ne l’empêcherait techniquement (juste un problème d'interface utilisateur).
J'ai cru comprendre que c'était possible avec un miniDSP ,mais même dans ce cas, il va alloir effectivement disposer d'outils pour faire la correspondance.