Les enceintes - Part 2 - Caractéristiques

3 – CARACTERISTIQUES D’UNE ENCEINTE

a) Puissance efficace de l’ampli

La puissance efficace est une mesure appliquée aux générateurs de courant alternatif tels les amplis ou les alimentations. Elle n’est pas une caractéristique de l’enceinte. La puissance d’une enceinte est appelée Puissance admissible car c’est la puissance qu’elle peut supporter dans certaines conditions que l’on doit définir et elle ne garantit pas un quelconque niveau sonore.

b) Mesures et formules

U eff (Volts ou millivolts) = tension électrique efficace mesurée avec un voltmètre Se mesure en parallèle, c.a.d. aux bornes du générateur (ampli, batterie, pile, secteur, alimentation...)

I eff (Ampères) = intensité efficace circulant dans le circuit, mesurée avec un ampèremètre

Se mesure en série, on insère l’ampèremètre dans le circuit : voir le schéma.

Z (Ohms) est l’impédance nominale de l’enceinte ou du H.P : elle se calcule à partir de la loi d’Ohm P ( Watts) = Puissance consommée par l’enceinte

Loid’Ohm: U=ZxI

Formules de puissance

P = Ueff x Ieff soit I = P/U et U = P/I

P = U2 /Z (impédance de l’enceinte)

P = ZI2

Notez : un multimètre donne directement la tension et l’intensité efficace ou RMS.

Application : un ampli fournit 1000 W à une enceinte d’impédance Z = 4 Ω. Calculez la tension à ses bornes ainsi que l’intensité qui circule. Formule : P = U2 / Z U2 = P x Z U = racine carré de 1000 x 4 = 63,24 V

Calcul de I : Formule la + simple : P = U x I donc I = P / U

I = 1000 / 63,24 = 15,8 A

Autre formule : P = R x I2 donc I2 = P / R I2 = 1000 / 4 = 250, I = racine 2 de 250 = 15,8 A

c) Puissance admissible et distorsion harmonique (THD)

C’est la puissance maximale que peut supporter l’enceinte On fera les mesures avec un son pur avec plusieurs fréquences, au minimum 2 ou 3, par exemple 100Hz, 1KHz et 8KHz. On mesure sur plusieurs palliers de + en + forts la puissance, on relève le niveau spl à 1m et on enregistre. L’analyse du niveau harmonique se fera plus tard, à l’analyseur.

La puissance admissible ou puissance maxi se présente en watts avec le taux de distorsion harmonique (T.H.D) exprimé en % et mesuré à cette puissance.

T.H.D : On injecte dans une enceinte un signal sinusoïdal à 200 Hz, par ex.. Il ne présente pas d’harmonique visible si la puissance reste faible. Si on augmente la puissance de l’ampli, on voit apparaître des harmoniques H2, H3, H4 etc... dont un mesure l’amplitude. On compare cette amplitude à celle du signal injecté et on établit le pourcentage de l’un par rapport à l’autre. 0,5 % est un bon résultat, 1 % est limite.

d) Puissance AES

Cette norme sérieuse, adoptée par la plupart des fabricants d’enceintes professionnelles est la puissance dite AES. On injecte différents bruits roses filtrés (selon les HP étudiés) de facteur de crête* 6dB (afin de simuler la dynamique des musiques actuelles les plus compressées) et à fort niveau pendant 2 heures et on mesure un certain nombre de caractéristiques acoustiques, électriques et mécaniques de l’enceinte (par ex. échauffement, THD...). Celle-ci ne doivent pas dériver de plus de 10% de leur valeur de départ, sinon on réduit la puissance et on fait de nouvelles mesures.

Le facteur de crête d’une modulation est un concept utilisé en masterisation : c’est l’écart entre niveau crête et niveau R.M.S. également appelé Dynamic Range (D.R) Le niveau crête est le niveau maxi atteint par le signal (au cours d’un morceau par ex.) et le niveau RMS est une sorte de niveau moyen de la modulation (au cours de ce morceau).

e) Efficacité de l’enceinte ou des hauts-parleurs de l’enceinte. Unité : dB/1W/1m

On la mesure en bruit rose. On injecte dans l’enceinte 1W de bruit rose soit non-filtré, soit filtré selon que l’on veut mesurer 1 HP ou l’ensemble de l’enceinte.

Pour calculer 1W, si l’impédance Z est 4Ω, on se sert de la formule P = U2/Z P = 1W et Z supposons 4Ω. Ce qui donne :

U = Racine carrée de 4 = 2V Si Z de l’enceinte = 8Ω, U = racine carrée de 8 = 2,8V

f) Mesure d’impédance (Z)

Différence entre R et Z : R est la résistance, on la mesure avec un Ohm-mètre, la R est constante quelle que soit la fréquence du signal. Z dépend de la fréquence. On mesure tension et intensité à plusieurs fréquences, en principe tous les tiers d’octaves entre 31,5Hz et 16KHz. On calcule ensuite l’impédance à chaque fréquence en faisant

Z = U/I

Puis on dresse une courbe Z / f

Ce qu’on appelle Z nominale (valeurs standard 8 et 4 Ω) c’est une valeur de sécurité. La norme prévoit que l’impédance ne peut descendre à aucune fréquence de 20% sous la valeur nominale :

-Pour Z nomin de 8Ω : 6,4Ω. -Pour Z nomin de 4Ω : 3,2Ω. La valeur nominale correspond à peu près à l’impédance à 1KHz.

L’ohmmètre ne donne pas de valeur d’impédance Z mais mesure la résistance R de la bobine mobile. Il donne toutefois une information sachant que Z est forcément > à R. Si on mesure une résistance de bob mob de 6 Ω alors on peut dire que Z est > que cette valeur soit très probablement la valeur normalisée de 8Ω.

g) Directivité

Signal test : un grand nombre de sinus afin de caractériser la dispersion à toutes les fréquences. On relève l’angle pour lequel le niveau sonore chute de

6dB (dispersion dite à –6dB), c’est l’angle de dispersion conventionnel appelé angle nominal de dispersion.

On considère de manière conventionnelle que le niveau sonore dans un lieu d’écoute est homogène quand il tient dans une fourchette de 6 dB maximum. Ce résultat est impossible à atteindre avec des enceintes de façade conventionnelles ne serait-ce qu’à cause de l’atténuation géométrique.

Notez que L.Acoustics utilise parfois dans sa doc. technique une dispersion à –3dB mais il le précise à chaque fois.

Pour avoir l’angle complet H° ou V° on peut soit mesurer des deux côtés, soit multiplier chaque mesure par 2 en supposant que l’angle est le même de chaque côté.

Exemple de dispersion nominale classique : H = 90°, V = 40°. On peut écrire directement 90°x 40°.

h) Bande passante de l’enceinte

Il y a plusieurs méthodes. Personnellement j’utilise un bruit modulé spécialement conçu pour cette tâche par le fameux acousticien Schroeder (dont nous avons parlé au chapitre des diffuseurs) qui donne d’excellents résultats.

La sinusoïde n’est pas adaptée car elle ne sollicite pas suffisamment les HP.

Le bruit rose peut être utilisé mais on devra fera faire de nombreuses mesures dont il faudra effectuer la moyenne car l’intensité de ses composantes fréquentielles varie beaucoup.

Le bruit modulé est composé d’une sinusoïde de niveau constant, environnée de bruits qui mettent l’enceinte dans des conditions proches de la reproduction d’un signal musical.

On peut soit se servir du dB mètre, soit enregistrer avec un mic linéaire et mesurer à posteriori.

Il est d’usage et bien plus parlant de faire un graphique amplitude-fréquence (voir ci-dessous).