L'acoustique du home-cinéma pour les néophytes

[Jean-Pierre Lafont]

Je suis moins familier avec les équipements grand public que professionnels. Généralement, les spécifications du matériel pro sont à peu près respectées.
Quand on voit les valeurs fantaisistes annoncées pour la puissance d'amplis grand public, par certains constructeurs (pas tous heureusement), je conçois qu'on soit méfiant pour les enceintes également.

Déjà, quand les spécifs sont fournies et complètes, c'est plutôt rassurant car le constructeur devient attaquable si sa publicité est mensongère. Généralement ils s'arrangent pour que les conditions ou la norme qui a servi aux mesurages ne soient pas indiqués. Ensuite, les spécifs sont floues ou incomplètes.

Les paramètres importants sont:
1- La sensibilité (ou le rendement). Pour la sensibilité, le type de signal (sinus?) et la fréquence doivent être précisés. Pour le rendement, la largeur de bande doit être mentionnée. Dans les 2 cas, l'impédance, la tension appliquée, la distance et l'environnement (anéchoïque ou non) doivent figurer.
2 - Le SPL max pour une distorsion et une durée données. La largeur de bande et la distance doivent aussi figurer.
3 - Les diagrammes polaires de directivité horizontale et verticale pour différentes fréquences (généralement par octave). Ou, pour le moins, la réponse fréquence pour différents angles d'incidence. (Sauf pour les subwoofers bien entendu).
4- La réponse en fréquence mesurée à 1m pour 1 watt et pour SPL max.
La puissance en watts on s'en fout !

Si les caractéristiques ci-dessus ne sont pas fournies par le constructeur, je vous invite vivement çà les demander (par courrier, c'est mieux) avant d'acheter (précisez-le)!
Si le constructeur n'est pas capable de les fournir, vous êtres en droit de vous méfier et de dénoncer ses carences dans les forums. Les bancs d'essai des magazines devraient mesurer et fournir ces renseignements au lieu de nous parler du grain, de la rondeur, de la clarté, du piqué et de toutes les autres valeurs subjectives qui ne sont vraies que dans l'esprit de celui qui les écrit.
JPL

[ToniOsX]

Merci Jean Pierre pour cette "piqure de rappel" concernant le niveau en aigu du bruit rose, en effet aucun risque pour les tweeters (ce qui ne serait pas le cas en fréquence pure, quoiqu'en pensent certains, j'aimerais "entendre" 100 a 200 watts a 20000 Hz ).

Mais qui a parlé d'envoyer 100 à 200 W dans le tweet. ??? Il faut ne rien connaître à la composition d'un filtre (et d'une enceinte) pour faire un tel amalgame...

En ce qui concerne le niveau maximum admissible de l'enceinte il y a le niveau a 1 watt du constructeur, mais comme SoulMan je suis sceptique sur la vérité de cette donnée, du moins pour certains constructeurs.

Encore un beau... On ne parle pas le même langage je crois.

[Jean-Pierre Lafont]

C'est vrai, ça.
Si l'enceinte est équilibrée, 100W à 20kHz dans le tweeter , ça fait 100 kiloWatts à 20Hz dans le boomer ! ça fait une grosse enceinte !

L'exemple ci-dessus vaut aussi bien avec une fréquence pure qu'avec un bruit rose.

1) Prenons un signal sinus: 1 cycle à 20000Hz dure 1000 fois moins longtemps qu'un cycle à 20Hz.
A amplitude égale, le rapport d'intensité entre 20Hz et 20000Hz vaut donc 10 x log 1000 = 30dB.

2) Avec un bruit rose on a une énergie décroissante de 3dB/octave.
De 20Hz à 20000Hz on a 10 octaves.
Sur 10 octaves on obtient un écart de 10 x 3=30dB, c'est donc bien la même chose.

Puissance énergétique émise: 10^(30dB/10)= 1 000.
100W x 1 000 = 100 kiloWatts.
CQFD

Visiblement, vous n'avez pas bien assimilé la notion de puissance.
Prenons le plus gros moteur d'aiguës JBL pour les grandes salles de cinéma, le 2451 (130dB à 2,5kHz).
Il équipe les enceintes de façade 5674 (4 boomers de 38cm avec 103dB de sensibilité à 1 watt et 2400 watts par enceinte rien que pour les basses - un monstre réservé aux salles > 1000 places).
Avec un signal sinus à 20 kHz, on ne demandera jamais au driver 2451 davantage que 1 watt !
ça suffit pour faire très mal aux oreilles !
JPL

[ohl]

Petite rectification : la densité spectrale du bruit rose décroit de 3dB par octave (non pas 6).
Si l'on prend un boomer de 100 à 400Hz et un tweeter de 3200 à 12800Hz, soit 2 octaves pour chacun, il y a une décroissance de 15dB (3dB x 5 octaves), ce qui correspond à peu près 30 fois plus de puissance envoyée au boomer par rapport au tweeter. Mais en réalité la densité spectrale de la musique habituelle* baisse plus vite que les 3dB du bruit rose, (mettons 6dB), on va alors retrouver un rapport de puissance de 30dB (1000 fois plus de puissance dans le boomer que dans le tweeter).
Ce qui va dans le sens des explications de JP Lafont mais avec des ordres de grandeurs un peu différents.

* musique habituelle : mais avec de la techno, des synthés, on peut avoir des méchantes surprises quand au spectre.
Pour les effets spéciaux des films, je ne pense pas qu'il y ait des statistiques de spectre, et j'imagine que l'on peut avoir des spectres très différents de la musique, donc attention !

[Jean-Pierre Lafont]

Ok, merci pour l'interception, j'ai rectifié le post.

De même, l'exemple du système JBL reste théorique car en réalité le driver 2451 est limité à 16kHz avec une perte de rendement de 10dB à cette fréquence.

Il existe des statistiques de spectre pour les films, mais elles portent davantage sur la durée d'exposition en dBSPL par bande d'octave que sur la densité spectrale. Ce sont des relevés ponctuels sur quelques dizaines de films menés notamment par Lucasfilms et par quelques studios de cinéma. Elles servent de référence pour déterminer l'isolation requise entre 2 salles adjacentes. Je les publierai un jour si vous le souhaitez.
JPL

[Igor Kirkwood]

Merci Jean Pierre pour cette "piqure de rappel" concernant le niveau en aigu du bruit rose, en effet aucun risque pour les tweeters (ce qui ne serait pas le cas en fréquence pure, quoiqu'en pensent certains, j'aimerais "entendre" 100 a 200 watts a 20000 Hz ).

Mais qui a parlé d'envoyer 100 à 200 W dans le tweet. ??? Il faut ne rien connaître à la composition d'un filtre (et d'une enceinte) pour faire un tel amalgame...

En ce qui concerne le niveau maximum admissible de l'enceinte il y a le niveau a 1 watt du constructeur, mais comme SoulMan je suis sceptique sur la vérité de cette donnée, du moins pour certains constructeurs.

Encore un beau... On ne parle pas le même langage je crois.

J'hallucine . Une plaisanterie prise au premier degré du tweeter

Igor Kirkwood

[ToniOsX]

Sorry, j'avions pas compris la plaisanterie
(Mais si quelqu'un lit le post au 1er degré et qu'il tente l'expérience, il risque d'avoir de sérieux problèmes... En tout cas son tweet...).

[Igor Kirkwood]

Sorry, j'avions pas compris la plaisanterie
(Mais si quelqu'un lit le post au 1er degré et qu'il tente l'expérience, il risque d'avoir de sérieux problèmes... En tout cas son tweet...).

Igor Kirkwood

Soyons sérieux. Je n'ai toujours pas de réponse a ma question, le signal a utiliser(bruit rose ?) afin de mesurer le niveau max d'une enceinte au niveau de la zone d'écoute .

[sonata31]

Sorry, j'avions pas compris la plaisanterie
(Mais si quelqu'un lit le post au 1er degré et qu'il tente l'expérience, il risque d'avoir de sérieux problèmes... En tout cas son tweet...).

Igor Kirkwood

Soyons sérieux. Je n'ai toujours pas de réponse a ma question, le signal a utiliser(bruit rose ?) afin de mesurer le niveau max d'une enceinte au niveau de la zone d'écoute .

Quand sais-t-on que l'on a atteint le niveau max ? Quand le tweeter claque ?

[ToniOsX]

Soyons sérieux. Je n'ai toujours pas de réponse a ma question, le signal a utiliser(bruit rose ?) afin de mesurer le niveau max d'une enceinte au niveau de la zone d'écoute .

Non, sérieusement je crois que JPL a répondu juste au-dessus :

Je suis moins familier avec les équipements grand public que professionnels. Généralement, les spécifications du matériel pro sont à peu près respectées.
...
Les paramètres importants sont:
1- La sensibilité (ou le rendement). Pour la sensibilité, le type de signal (sinus?) et la fréquence doivent être précisés. Pour le rendement, la largeur de bande doit être mentionnée. Dans les 2 cas, l'impédance, la tension appliquée, la distance et l'environnement (anéchoïque ou non) doivent figurer.
2 - Le SPL max pour une distorsion et une durée données. La largeur de bande et la distance doivent aussi figurer.
3 - Les diagrammes polaires de directivité horizontale et verticale pour différentes fréquences (généralement par octave). Ou, pour le moins, la réponse fréquence pour différents angles d'incidence. (Sauf pour les subwoofers bien entendu).
4- La réponse en fréquence mesurée à 1m pour 1 watt et pour SPL max.
La puissance en watts on s'en fout !

Si les caractéristiques ci-dessus ne sont pas fournies par le constructeur, je vous invite vivement çà les demander (par courrier, c'est mieux) avant d'acheter (précisez-le)!
Si le constructeur n'est pas capable de les fournir, vous êtres en droit de vous méfier et de dénoncer ses carences dans les forums...

Donc plutôt que le niveau MAX d'une enceinte à la place d'écoute (qu'on peux calculer approximativement -compression thermique et autres détails déjà cités plus haut mis à part- si on connaît au moins le rendement RÉEL), oui le bruit rose est celui qui est utilisé pour la mesure et l'étalonnage des différentes enceintes (présent dans les amplis HC et les DVDs THX), avec des sweeps glissants en plus sur les DVDs THX, notamment pour valider la transition enceintes/caisson (200Hz à 20 Hz).

[Jean-Pierre Lafont]

On peut répondre de plusieurs manières car il existe plusieurs méthodes plus ou moins favorables.

Dans tous les cas, on mesure d'abord la sensibilité de l'enceinte. La méthode consiste à appliquer à l'entrée de l'enceinte une tension de 2,83V sinus pour une impédance de 8 ohms, (2V pour 4 ohms) de manière à dissiper 1 watt rms.
En balayant toutes les fréquences du spectre audible on obtient la courbe de réponse qui est aussi la courbe de sensibilité.
Normalement, la sensibilité correspond à la valeur mesurée à 1kHz mais la plupart des constructeurs donnent la valeur maximale sans préciser la fréquence.
Certains ajoutent 3 dB en prétextant que l'onde sinusoïdale a un facteur de crête de 3 dB !?!?!?
L'unité utilisée est le dB/2,83/m

La sensibilité est toujours plus favorable que le rendement qui est mesuré avec un bruit rose sur toute la largeur du spectre. La mesure du rendement donne une valeur moyenne qui intègre les points forts mais aussi et surtout les points faibles de l'enceinte. C'est pourquoi vous trouverez rarement le rendement sur les fiches techniques.
Le rendement est normalement exprimé en pourcentage de puissance mais aussi parfois en dB/W/m
Attention, certains constructeurs confondent les deux termes et la plupart utilise la mauvaise unité (dB/W/m au lieu de dB/2,83/m). D'autres utilisent un bruit rose filtré et centré sur la région la plus favorable.

Le SPL max peut être mesuré en fonction de la sensibilité pour un taux de distorsion donné (1%, 3%, 10%) qui doit être précisé ainsi que la fréquence.
Une autre méthode permet de le mesurer avec un bruit rose large bande ou filtré sur une largeur de spectre qui doit être précisée. Dans ce cas, la distorsion n'est pas mesurable et on se réfère à la puissance maximale admissible par l'enceinte.

Pour la puissance maximale admissible, c'est un peu plus compliqué.
Une méthode souvent utilisée par les constructeurs est la puissance efficace (rms). On injecte un signal RMS et on mesure la puissance maximale sans détérioration de l'enceinte. La durée du mesurage est en principe infinie. Si elle n'est pas indiquée, c'est parce qu'elle est souvent courte. A mon avis, cette méthode n'est pas très utile car elle ne reflète pas le comportement de l'enceinte avec un signal musical complexe.

On a également recours à 3 normes (au choix):
1- La méthode AES utilise un bruit rose en bande large avec un facteur de crête de 6dB au dessus de la valeur moyenne pendant 2 heures.
La puissance "program" correspond à la puissance AES augmentée de 3dB, c'est à dire multipliée par 2.
2- La norme EIA RS-426A utilise la même méthode pendant 8 heures.
3- La norme IEC 268-5 utilise un bruit rose filtré de 50Hz à 5kHz pendant 100 heures.
Oubliez les watts "musique".

Pour comparer les différentes méthodes: une enceinte donnée pour 100W RMS (ça dépend à quelle fréquence), donnera la même puissance IEC, 125W EIA et 150W AES. La méthode IEC est la plus sérieuse, sachant que la puissance dissipée dans le tweeter est faible en regard du reste.
Lisez bien les conditions de mesure ou faites vous confirmer par le constructeur.

Vous ne pouvez pas mesurer la puissance max sans risquer de détruire l'enceinte. Donc, n'essayez pas à moins que vous soyez riche. Les constructeurs disposent de capteurs pour surveiller la température, le déplacement de la membrane, la distorsion, etc, en temps réel.

Pour vérifier le SPL max, le mieux est d'injecter un signal sinus ou un bruit rose (selon que vous avez mesuré la sensibilité ou le rendement) et de monter le niveau électrique jusqu'à atteindre la puissance max donnée par le constructeur (si vous lui faites confiance). Là, vous pourrez mesurer le SPL max.

Important: N'oubliez pas de faire les mesures en extérieur ou dans une chambre anéchoïque, sinon vous ajoutez les réflexions de la pièce qui peuvent être n'importe quoi entre 0 et 10 ou 20dB. Ceci vaut pour la sensibilité et le SPL max.

Certains constructeurs peu scrupuleux n'hésitent pas à ajouter 10dB pour tenir compte du "room gain" de manière arbitraire et injustifiée, ignorant l'environnement réel de l'enceinte.
THX certifie l'authenticité des paramètres mesurés en respectant les normes.
JPL

[Igor Kirkwood]

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[Igor Kirkwood]

Sorry, j'avions pas compris la plaisanterie
(Mais si quelqu'un lit le post au 1er degré et qu'il tente l'expérience, il risque d'avoir de sérieux problèmes... En tout cas son tweet...).

Igor Kirkwood

Soyons sérieux. Je n'ai toujours pas de réponse a ma question, le signal a utiliser(bruit rose ?) afin de mesurer le niveau max d'une enceinte au niveau de la zone d'écoute .

Quand sais-t-on que l'on a atteint le niveau max ? Quand le tweeter claque ?

Sonata, Je dispose d'un filtrage actif via un BSS 366 T omnidrive, et donc 6 séries de diodes en facade afin de visualiser les niveaux d'entrée de mes 6 amplis (Rotel RMB 1077). Sachant que le niveau max est d'environ 110 watts en 8 ohms pour mes tweeters Focal Béryllium, la coupure médium-aigu a 3000 Hz filrage 12 dB/octave...

En cas de puissance très importante (+ boules quies), le filre BSS disposant d'un limiteur (diode jaune) je risque peu, je l'espère ( )de claquer mon tweeter. Rendement de celui ci 94 dB/1watt.

Igor Kirkwood

Merci pour les explications de Jean Pierre Lafond concernant les normes d'écoutes en bruit rose

[sonata31]

J'espère pour toi que ton système est fiable lors de tes tests : ton limiteur limite mais es-tu pour autant certain d'atteindre la limite de tes tweeters ? Moi je ne vois qu'une solution : faire claquer un tweeter et mesurer alors la puissance délivrée, tu sauras alors quelle puissance maxi il encaisse.
Bon je ne crois pas qu'il faille en arriver là

Louis

[Igor Kirkwood]

Sonata, en utilisation boules Quies, si j'insiste par delà le limiteur visible (a programmation variable et réglé haut) l'ampli Rotel va disjoncter....proprement....et ce sur le HP d'aigus.
Je pense que mon système pourrait encaisser davantage, j'ai un ampli new classe A Technics qui a craché déja environ 300 watts/6 ohms en médium et en grave sans jamais endommager ni le médium ni le grave (fréquences de coupure passive 500 Hz et 6000 Hz), mais les tweeters d'origine Yamaha avaient été endommagés bien que coupés a 6000 Hz .
Quand a connaitre les limites des tweeters Focal-BE, cela serait possible, ceux ci étant bien entendu fabriqués.
Cela dit mon Studio a une dimension de 22 m2/58 m3...La puissance me semble suffisante .

Igor Kirkwood