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À la recherche de véritables basses profondes

Extraire de véritables basses profondes et les reproduire dans votre cinéma maison ou pièce d'écoute à des niveaux sonores réels n'est pas chose facile. En fait, il y a des lois de la physique qui dictent à quelle profondeur un caisson de basse pourra prolonger ses basses fréquences et de façon variable, certaines de ces fréquences sont compromises par les limites physiques de la pièce d'écoute ainsi que par le positionnement du caisson.

Par exemple, toutes autres choses étant égale (et chacun des points suivants pouvant être manipulé pour obtenir des gains aux dépens d'autres facteurs de performance), plus le boîtier du caisson est gros par rapport au diamètre du haut-parleur, plus les basses seront profondes. (Un passionné que je connais, un vrai crac, a installé un énorme haut-parleur dans un des murs de la pièce d'écoute de sa maison, en se servant de la pièce adjacente comme enceinte! Lorsqu'il met la gomme, toute la maison résonne. Est-ce nécessaire de mentionner que ce fier « chevalier » sans peurs et sans reproches vit seul?) Voyons-le sous un autre angle, plus l'enceinte est petite par rapport au haut-parleur, moins les basses sont profondes. Nous pourrions aussi obtenir des basses profondes en réduisant la grosseur du haut-parleur et de l'enceinte, mais au sacrifice de l'amplitude sonore.

Jusqu'à quel point dans les graves, un caisson de basse peut-il se faire entendre? Chez l'homme, l'ouïe peut distinguer des fréquences de tout au plus 20 Hz dans le registre inférieur, et bien qu'il existe des fréquences plus basses – les gros orgues à vent produisent un son fondamental de 16 Hz – elles sont de manière générale plus ressenties que « entendues ». Si vous sentez les vibrations sur un banc d'église, ou en provenance du plancher, il est fort probable qu'il s'agisse de fréquences de 16 Hz ou s'y rapprochant, mais que vous entendiez simultanément les deuxièmes harmoniques à hauteur de 32 Hz. Pour la plupart d'entre nous, les harmoniques de 32 Hz d'un gros orgue à vent donnent l'effet d'être vraiment graves – ce qui est le cas – et ajoutent à l'impact sonore. Un caisson de basse de haut calibre doit être en mesure de recréer cet effet que nous font ressentir les ultra graves et d'offrir une puissance maximale le registre des 20 Hz. Pratiquement tous les caissons de basse de l'heure sont en mesure de produire des graves à 20 Hz, mais seulement si la pièce d'écoute le permet et que le positionnement du caisson s'y prête. (Et c'est également la manière dont la performance du caisson est mesurée, en tenant compte du positionnement avantageux du microphone de mesurage situé dans une zone ou aire de renforcement des basses.) Tout cela fonctionne, du moment que la pièce d'écoute n'est pas trop grande. En fait, nous sommes fort nombreux à avoir déjà entendu les basses vraiment profondes d'un véhicule équipé d'un caisson de basse, en raison du faible volume d'air de l'habitacle.

Mais dans un endroit moins exigu comme une grande salle, des fréquences réelles de 20 Hz sont difficiles à obtenir. Et ce sont ces fréquences qui ajoutent énormément à l'ensemble, tant pour les effets sonores de cinéma que pour la grande musique orchestrale.

Tremblements de terre, déraillements de trains et artillerie lourde – tous produisent des basses fréquences dans la zone 20 Hz, tout comme les timbales de concert, les orgues à vent, les synthétiseurs et même certains types de piano.

Il y a eu de nombreuses tentatives (sans réel succès) pour réduire la grosseur de l'enceinte et essayer de compenser en utilisant des amplificateurs très puissants avec d'énormes aimants (absorbant l'excès de puissance) - le tout visant à étendre le registre des graves. Tout cela pour en arriver à la formule suivante : le rapport « grosseur d'enceinte / grosseur de haut-parleur » fait la loi! Vous pouvez extraire des sons aussi bas que 40 Hz en provenance d'un petit caisson en le positionnant favorablement dans la pièce ou dans un coin (une position nodale judicieuse dans une pièce peut vous procurer une amplification de l'ordre de 6 dB). De façon similaire, certains caissons de basse (ou plutôt cubes) ultra compacts et dispendieux sont en mesure de produire de très basses fréquences, mais leur puissance de sortie maximale s'en trouve vraiment limitée. Ils ne peuvent tout simplement pas produire de basses fréquences lorsque le volume sonore se rapproche de situations réelles. Si la sortie du caisson diminue de 9 dB (-9 dB) à 32 Hz (environ la moitié de la puissance de sortie obtenue à 70 Hz), il vous faudra huit fois la puissance pour compenser la perte de ces 9 dB (vous devez doubler la puissance pour chaque relèvement de 3 dB). Si au départ vous disposez d'un amplificateur de 200 watts, vous devrez augmenter cette puissance à 1 600 watts et perdre ensuite la majeure partie des gains en raison de la puissance requise par haut-parleur grave!

Si, en théorie, vous voulez concevoir un caisson de basse pouvant réellement produire des fréquences de 20 Hz avec une baisse de puissance de sortie ne dépassant pas 4 dB dans un environnement anéchoïque, les lois de la physique vous obligeront à utiliser une enceinte de grande dimension. Il n'y a pas 56 détours, c'est comme ça. Vous allez devoir également incorporer un amplificateur efficient car une véritable expansion des basses profondes nécessite une énorme puissance de sortie (plus de 400 watts) pour pouvoir produire une amplitude sonore suffisante à ces fréquences. De plus, il doit être assez puissant pour animer un gros haut-parleur grave et déplacer le volume d'air requis. Cela peut présenter un problème pour les amplificateurs analogiques classiques qui ne sont pas très efficients (une efficience de 50 % est courante; le reste se dissipe en chaleur). La technologie d'amplification numérique pourrait convenir pour ce type d'application, mais il faudrait d'abord solutionner les problèmes inhérents à ce type d'amplificateur. (En ce moment, les amplificateurs numériques ne sont pas généralement utilisés de cette façon; plus souvent qu'autrement, ils sont utilisés pour réduire les coûts de fabrication aux dépens d'une marge dynamique adéquate.) Solutionner la question du « plafonnement précoce » en termes de marge dynamique représente un défi majeur pour les concepteurs d'amplificateurs. Lorsqu'il atteint ses limites de sortie, un amplificateur numérique classique produit immédiatement d'intenses distorsions. En raison de l'amplitude sonore grandement variable des pièces musicales et des bandes de films, il est essentiel que les nouveaux modèles d'amplificateurs numériques puissent incorporer un dispositif empêchant de soudaines distorsions de l'amplificateur dans l'éventualité qu'une crête sonore outrepasse ses limites de sortie.

La technologie d'amplification numérique évolue à grand pas et fait l'objet d'une grande attention en ce moment. Des approches innovatrices visant à solutionner le casse-tête de la marge dynamique apparaîtront inévitablement dans un proche futur. Mais il s'agit d'un tout autre sujet et votre fidèle chroniqueur s'y penchera plus en détails dans un article à venir, où je présenterai des alternatives pouvant rendre l'amplification numérique appropriée pour les applications audio de haute qualité.

 

 

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