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Tutoriel Arta
Ce tutoriel a �t� r�dig� par Dominique-Tanguy dans le cadre de mesures pour optimiser la conception d'un filtre passif
Suite � mon exp�rience r�cente d�optimisation du filtre passif de mes VOT, j�ai pens� int�ressant de d�marrer, en toute modestie, un petit tutoriel d�crivant le processus et les outils � mettre en �uvre pour mettre rapidement au point un bon filtre passif. J�ai choisi l�espace mesure, j�aurais pu choisir l�espace filtres, mais je ne crois pas que cela soit important.
Ana�l (Nashorn), qui m�a beaucoup aid� dans ma d�marche, et Eric (EBA) se sont port�s volontaires pour participer � ce petit travail.
Je propose donc de traiter diff�rents sujets dans diff�rents messages, certains r�dig�s par moi, d�autres par Ana�l. D�autres volontaires sont �videmment les bienvenus !
Les commentaires ou observations peuvent �tre adress�s sur le fil associ� que j�ai cr�� ici.
Le sommaire et plan de travail est le suivant :
1. La chaine de mesure :
Le mat�riel et Les logiciels
2. Les �l�ments du
filtre
3. Faut-il "calibrer" la carte
son et le micro ?
4. Mesure de l'imp�dance
des haut-parleurs avec LIMP (fabrication du � jig �)
5. Mesure initiale de la
r�ponse en fr�quence de chaque HP (nus et install�s/charg�s) avec ARTA.
6. Comment choisir son type de
filtre (Par EBA)
7. Mesure du d�lai de groupe
de chaque HP pour �tablir les fr�quences de coupure (notion de fen�trage)
8. Importation des fichiers
d�imp�dance et de fr�quence dans SpeakerWorkshop (SPW)
9.
Illustration avec SpeakerWorkshop d'un mauvais filtrage � 6dB
10. Correction d�imp�dance
avec LPAD
11. V�rification des pentes
obtenues et r�glages des niveaux
12. Alignement
des haut-parleurs
12.1
L�alignement des haut-parleurs (courbe de r�ponse et CSD)
12.2 L'alignement des haut-parleurs (Implusion)
1. La chaine de mesures
1.1 Le mat�riel
Pour commencer, il faut un micro, et surtout, ne pas faire l��conomie du pied qui va avec. J�utilise un micro
Behringer ECM-8000. le prix est d�risoire pour le service rendu. Je l�ai
fait calibrer, mais les �carts identifi�s lors de la calibration �taient tr�s faibles. Je crois qu�on peut l�utiliser en l��tat, �tant donn� les autres al�as de la mesure.
Le pied est tr�s important, car il va falloir r�p�ter les mesures de nombreuses fois, quelques fois � plusieurs jours d�intervalle. On trouve des
pieds de micro ajustables pour moins de 10 Euros. Par rapport au prix des
composants, c�est insignifiant, donc, il ne faut pas bricoler�
Le micro doit �tre reli� � une carte son, int�gr�e au PC ou ind�pendant. Le
c�ble micro est un c�ble XLR. Il faut le prendre suffisamment long si on veut
faire des mesures au point d��coute ou si le PC est loin de la chaine.
Pour la carte son, j�utilise une
Tascam
122. Il y en a beaucoup d�autres, mais celle-ci �tait list�e comme adapt�e
dans le manuel d�ARTA. Elle doit �tre bidirectionnelle, et permettre
l�alimentation du micro (alimentation dite fant�me). C�est un des �l�ments le
plus cher pour l�investissement initial.
Si la carte son est ind�pendante (Tascam, Roland�) il faut un c�ble USB assez
long pour relier le PC (fixe ou portable) � la carte son.
Pour finir, il faut fabriquer un petit � jig � qui va servir � la mesure
d�imp�dance avec LIMP. Je joins le sch�ma qui se trouve dans le manuel de LIMP.
(Chapitre 3). On peut faire un c�blage volant (pour les paresseux comme moi) ou
mettre �a dans une petite boite. Le montage sert � relier la sortie (gauche)
analogique de la carte son � l�amplificateur. Ce dernier sera reli� au
haut-parleur que l�on souhaite mesurer. Une r�sistance d�environ 27 Ohms est
ins�r�e entre l�ampli et le HP. On verra plus tard que la valeur de cette
r�sistance doit �tre rentr�e dans les param�tres de LIMP. Chaque c�t� de la
r�sistance est reli�e aux entr�es analogiques de la carte son (gauche et
droite). Ce petit montage est indispensable. Les � voltage probe � du sch�ma ne
sont pas n�cessaires.
Sch�ma de principe utilis� pour la mesure d'imp�dance
Donc c�t� mat�riel, on s�en sort pour moins de 200 Euros.
1.2 Les logiciels
Tout d�abord, la suite ARTA (LIMP et ARTA). Pourquoi ARTA ? J�utilise aussi REW,
qui semble plus facile au premier abord. ARTA a �t� choisi par les meilleurs
intervenants de ce forum. Leurs comp�tences leur permettent d�exploiter les tr�s
nombreuses et puissantes fonctions de ce logiciel. Ce tutoriel ne fera
qu�effleurer les nombreuses possibilit�s de ARTA. Alors pourquoi s�handicaper
avec cette interface un peu r�barbative ?
Vous allez vite comprendre que, pour les besoins de ce tutoriel, nous allons
utiliser quelques fonctions de mani�res r�p�titives. la familiarisation avec le
logiciel va �tre tr�s rapide. Vous ne deviendrez pas expert pour autant (moi non
plus) mais vous saurez faire une mesure et enregistrer des fichiers
interpr�tables par d�autres, qui sauront si besoin en tirer des informations qui
vous seront tr�s utiles. Donc, il faut investir quelques Euros de plus pour
acqu�rir une licence
ARTA � 79 Euros.
ARTA fonctionne sur PC. Si vous avez un MAC, il faut passer par un �mulateur.
Pour la conception du filtre et sa mise au point, j�ai d�couvert
Speaker Workshop (Merci encore Ana�l).
C�est un freeware (PC �galement) dont nous allons, comme avec ARTA, n�exploiter
qu�une partie des fonctions, mais qui va vous faire gagner beaucoup de temps (et
d�argent).
Donc, si vous voulez continuer avec la mesure et concevoir de bons filtres
passifs, il faut investir un peu d�argent au d�part (250 � 260 Euros). Mais si
comparez avec le prix de votre mat�riel, et le prix de certains composants
audiophiles (prochain message), je vous assure que l�investissement est tr�s
rentable !
2. Les �l�ments du filtre
Les filtres passifs usuels sont soit du 1er ordre (6 db par octave), 2�me ordre (12db par octave) et 3�me ordre (18db par octave). On peut aller plus loin, mais le nombre des composants, pour un filtre 3 voies, devient impressionnant, surtout si on veut int�grer des LPAD pour l�ajustement des niveaux et des r�seaux de compensation d�imp�dance.Les composants usuels sont des r�sistances, des condensateurs et des bobines ou selfs. Les prix varient beaucoup en fonctions de la qualit�. Certains condensateurs dits � audiophiles � atteignent des prix d�lirants.
Il faut donc faire attention, Un condensateur Duelung � 500 Euros ne donnera rien de bon si sa valeur n�est pas adapt�e� Mon conseil est de d�marrer avec des composants standards.
Des r�sistances 10 watts MOX, des condensateurs MKP (pas la peine de d�marrer avec des M�ndorf Supr�me argent�s�) feront l�affaire. On peut aussi trouver des condensateurs int�ressant sur Ebay. De toute fa�on, il va falloir panacher pour obtenir les bonnes valeurs.
Pour les bobines, on s�inqui�te souvent de leur r�sistance s�rie, surtout pour le grave. L� encore, il y a des solutions ch�res (M�ndorf 0 Ohms) et des moins ch�res (Intertechnik Ferrobar) dont les performances sont excellentes.
L� encore, il faudra ajuster les valeurs (en d�roulant les selfs).
Pour r�sumer, il faut s��quiper avec un lot de composants, r�sistances de 1 � 56 Ohms, condensateurs de 0,5 uF � 40 et plus, selfs de 0,2 � 6 mH et se constituer un petit stock, �videmment, en fonction de la complexit� du filtre � r�aliser (2 ou 3 voies, 6 ou 18 db par octave).
Pour ajuster les valeurs, il faut aussi disposer d�un multim�tre permettant de mesurer les condensateurs et les selfs. Ce mod�le m�a �t� recommand� par Dominique (de Conflans). J�en suis tr�s content.
Donc �viter les composants de luxe au d�but. Quand le projet sera abouti, vous pourrez toujours vous faire plaisir en rempla�ant des condensateurs MKP par des papiers huil�s.
Pour finir, il faut fixer les composants et les prises sur quelque chose. Une plaque en CTP de 16mm fera l�affaire. J�ai recouvert la mienne d�une boite en bois standard trouv� dans le magasin de bricolage local. Je joins une photo. Ne rigolez pas, c�est difficile de maintenir tout �a bien propre quand on rajoute des composants�
Connexions Vue du filtre
3. Faut-il � calibrer � la carte son ?
Ce sujet est trait� dans le paragraphe 1.5 du manuel ARTA. La r�ponse � la question d�pend du mat�riel utilis�. Les cartes type Tascam sont �quip�es de potentiom�tres permettant de r�gler les volumes d�entr�e (ligne et micro) et volumes de sortie. Les valeurs mesur�es et lues en db ne seront pas exactes, mais ce n�est pas important. La mesure n�est donc pas juste, mais elle doit �tre fiable (r�p�titive). Il faut donc rep�rer les r�glages sur la carte si on veut pouvoir comparer les mesures. On peut faire diff�rents essais avant de se fixer sur une position de potentiom�tre, ou on peut faire les mesures d�crites dans le manuel d�ARTA. J'essaye par exemple de r�gler le volume d'entr�e du micro juste avant l��cr�tage, qui est signal� par une Led sur la carte Tascam.Pour le micro, c�est diff�rent� Si le micro est calibr�, on peut le prendre en compte en indiquant � ARTA ou se trouve le fichier permettant de faire une compensation sur la courbe de r�ponse. Quand j�ai fait calibrer mon Behringer, les erreurs trouv�es �taient n�gligeables. Eric m�a fait parvenir un fichier de calibration standard pour Behringer qui montre des �carts plus importants (jusqu�� 3 db).
Pour utiliser ce fichier, il faut renommer le fichier .txt en .mic, puis dans Arta, cliquer sur le menu � Setup � / � FR compensation �, cliquer ensuite sur � load � et ouvrir le fichier mic_cal.txt . Pour finir, cliquer sur � use frequency response compensation �.
Frequency response compensation
4. Mesure de l�imp�dance des haut-parleurs avec Limp
La mesure de l�imp�dance s�effectue avec le logiciel LIMP. Il existe bien s�r d�autres m�thodes, mais l�acquisition d�une licence ARTA donne acc�s � deux autres logiciels, LIMP et STEP. Comme ailleurs dans ce tutoriel, on se limitera aux fonctions essentielles du logiciel, indispensables pour la conception du filtre.Notez ici qu�il faut absolument mesurer l�imp�dance des haut-parleurs, nus et charg�s par un pavillon ou une enceinte, avant de commencer la conception du filtre. Les pavillons peuvent cr�er des courbes d�imp�dance tortur�es qu�il faudra corriger pour que le filtre fonctionne de mani�re optimale.
Tout d�abord, il faut fabriquer un petit outil, le � jig � (le sch�ma est ici). J�ai r�alis� un exemple tout simple pour ce tutorial (jusqu�� pr�sent, j�utilisais un c�blage en l�air). Pour r�sumer, d�un c�t�, on va brancher un des deux canaux (sortie) de l�amplificateur, et de l�autre c�t�, le haut-parleur que l�on veut mesurer. Entre les deux, on va raccorder deux points de mesure s�par�s par une r�sistance (ici, une MOX de 10 watts). La valeur est ici de 33 Ohms. Cette valeur doit �tre rentr�e dans le param�trage de LIMP (on verra plus tard).
Les points de mesures doivent �tre raccord�s aux deux entr�es ligne de la carte son. Le choix des connecteurs d�pendra de la carte utilis�e. Dans mon cas, des jack 6,35 mm. La carte doit �tre reli�e au PC de mesure par le cordon USB, et au pr�ampli par les sorties lignes.
Param�trage de LIMP.
Tout d�abord Setup/audio devices pour v�rifier que l�interface audio est bien reconnue
Ensuite, Setup/Measurement
C�est l� qu�il faut rentrer la valeur de la r�sistance utilis�e dans le Jig. Il faut aussi rentrer le canal mesur�. Tel que branch� sur mon exemple, il faut choisir le droit. On peut aussi r�duire la plage de fr�quence mesur�e. Ici, je mesure de l�aigu, inutile de d�marrer en dessous de 500 Hz.
Sous la barre de menu, on peut choisir (en haut � gauche) le signal utilis� pour la mesure (ici, bruit rose, plage de mesure et moyenne ou non).
Il faut sauvegarder les mesures. Par d�faut, l�extension est � .lim �. Point important dans Speaker Workshop, il faut un fichier � .zma �. Donc File/Export � as plain ZMA file � et le tour est jou�.
Notez bien que, tout au long du projet, vous devrez refaire ce genre de mesure. Si vous introduisez une correction d�imp�dance, par exemple, il faudra refaire la mesure pour v�rifier le r�sultat (et �ventuellement importer la courbe corrig�e pour concevoir le filtre).
5. Mesure initiale de la r�ponse en fr�quence de chaque HP
J�imagine que vous avez un micro, le pied qui va avec et une licence d�ARTA�J�imagine aussi que vous avez un haut-parleur � mesurer�
Mon exp�rience me fait dire que le point le plus d�licat de la mesure est la position du micro. A chaque fois qu�on d�place le micro, dans quelque dimension que ce soit, on peut obtenir une mesure diff�rente. C�est d�autant plus sensible quand on veut mesurer des syst�mes assez grands, comme les VOT (ou plus grands encore), les points �missifs de chaque haut-parleur �tant �loign�s. Notez que la r�f�rence (ici, face avant des pavillons et HP) est arbitraire et n'a donc pas d�importance, mais il faut toujours utiliser la m�me).
Avant de commencer, il faut que les deux ou les trois haut-parleurs soient d�j� positionn�s entre eux en prenant une r�f�rence commune. Je conseille de commencer, si possible, en alignant les compressions et la bobine du haut-parleur de grave (� ce stade, on ne cherche pas la pr�cision absolue).
Je rappelle que cette mesure � pour but d�obtenir la courbe de r�ponse du haut-parleur dont nous avons mesur� l�imp�dance dans le message pr�c�dent. Cette mesure sera import�e dans Speaker Workshop, avec la mesure d�imp�dance (fichier .zma) pour cr�er chaque haut-parleur dans la simulation.
Le micro doit-�tre en place et raccord� � l�interface. Attention, les r�glages de l�interface doivent �tre adapt�s. Sur la photo, vous voyez que le micro est branch� sur l�entr�e gauche, que l�alimentation fant�me est activ�e, que le potentiom�tre r�glant le niveau de l�entr�e gauche est presque � fond c�t� micro. la petite diode verte permet de contr�ler le volume d�entr�e. Bien s�r, ceci peut �tre diff�rent avec une autre interface. Si la mesure ne fonctionne pas comme pr�vu, il faut commencer par v�rifier ces r�glages�
Ne branchez que le haut-parleur que vous souhaitez mesurer et n�oubliez pas de d�brancher le subwoofer si vous en avez un.
Vous pouvez cliquer sur le triangle rouge. Une fen�tre s�ouvre. Avant de cliquer sur � Record �, activez la case � cocher � Center peak of impulse response �.
Le volume du signal devra peut-�tre �tre ajust� avec le bouton de volume du pr�ampli. Quand le signal s��teint, votre fen�tre devrait ressembler � ceci :
Cliquez sur le bouton � FR � situ� sous la barre de menu. Vous devriez voir une nouvelle fen�tre appara�tre :
Cliquez sur le bouton � M+P �.
Le format natif d'un fichier de mesure fait avec ARTA est le fichier avec extension .PIR. Je vous conseille de sauvegarder un deuxi�me fichier avec cette extension.
6. Comment choisir son type de filtre
Choix du filtre pour enceintes HR avec pavillons
Le titre restreint le sujet volontairement aux syst�mes HR avec pavillons.Avant toute chose, s'assurer que les fiches constructeurs des HP's indiquent qu'ils pourraient �tre "mari�s" ensembles. Leurs courbes de r�ponses, niveau de distorsion ainsi que leurs dispositions les uns par rapport aux autres, l'alignement, seront des �l�ments de base. Pour les pavillons profonds l�alignement peut devenir difficile voir impossible en filtrage passif sans y avoir bien r�fl�chi au pr�alable.
Choix du filtre th�orique
Dans tous les cas et enfin d��viter de la distorsion d�intermodulation ou une directivit� prononc�e du pavillon aux hautes fr�quences, une bande de travail optimale, bien � l'int�rieure de la r�ponse de chaque HP, est � respecter.Quelques types de filtres th�oriques qui donnent de bons r�sultats parmi d'autres ( correctif Jimbee).
Le 6 db par octave
R�ponse en tension droite et centr�e sur 0 db.R�ponse en co�ncidence + 3 db � la fr�quence de coupure.
Courbe de Phase droite et centr�e sur 0�.
Courbe de groupe d�lais droite et centr�e sur 0 mms.
Signaux carr�s parfaits ( carr�s).
Attention, la faible pente qui, si les HP�s ne sont pas coup�s bien � l�int�rieur dans leurs zones de travail, peut provoquer de la distorsion, THD et de la distorsion d�intermodulation, IMD.
Les filtres quasi-optimaux
Correctif MARCO GEA3rd order Butterworth Low Pass, -3dB @ Fx*0.87 (+)
3rd order Butterworth High Pass, -3dB @ Fx*1.15 (-)
Offset = 0.22*c/Fx
4th order L-R Low Pass, -6dB @ Fx (+)
3rd order Bessel High Pass, -3dB @ Fx*1.4 (-)
Offset = 0.29*c/Fx
4th order Butterworth Low Pass, -3dB @ Fx*0.93 (+)
4th order L-R High Pass, -6dB @ Fx*0.93 (-)
Offset = 0.31*c/Fx
6th order Bessel Low Pass, -6dB @ Fx*1.25 (+)
2nd order Butterworth High Pass, -3dB @ Fx*1.3 (-)
Offset = 0.40*c/Fx
6th order L-R Low Pass, -6dB @ Fx * 1.06 (+)
3rd order Butterworth High Pass, -3dB @ Fx* 1,13 (-)
Offset = 0.445 c/Fx
6th order L-R Low Pass, -6dB @ Fx * 1.07 (+)
4th order L-R High Pass, -6dB @ Fx * 0.92 (-)
Offset = 0.465 c/Fx
Le 18 db JLMC ( premier de la liste )
Il se comporte de moins bonne fa�on que le 6 db, mais tous les param�tres sont
tr�s acceptables.
Sa pente, beaucoup plus forte et le d�calage des fr�quences de coupures,
permettent de se rapprocher des extr�mit�s de la bande de travail de chaque HP
et l�avance du HP de grave r�duit la distance d�alignement du pavillon bas
m�dium ou m�dium.
Le 24 dB JLMC ( troisi�me de la liste )
M�mes observations que le filtre pr�c�dant mais avec une avance du grave encore plus importante ce qui peut �tre int�ressant pour les pavillons tr�s profond ( correctif Jimbee ).Bien s�r, il a une pente plus forte qui peut �tre utile dans certains cas.
Le LR 36 dB / 24 dB MARCO GEA ( dernier de la liste )
Correctif Jimbee du 19/10/2013.C'est la recherche d'une avance du HP de grave plus importante qui a conduit � l'aboutissement de ce filtre aux caract�ristiques proches des 2 autres filtres optimaux mais avec une avance de HP de grave encore plus importante. Il sera encore plus int�ressant pour couper les pavillons bas m�dium / m�dium tr�s profonds.
Pour les personnes int�ress�es, le thread ou est trait� le sujet : http://www.diyaudio.com/forums/multi-way...tem-6.html
Une vue des caract�ristiques de ces 3 filtres optimaux � 1000 Hz.
Correctif Jimbee du 19/10/2013
R�ponse dans l'axe et en co�ncidence.
Courbe de groupe d�lais des filtres correspondants.
L'exactitude des courbes de GD est valide au-dessus de 300 Hz.
Dans l'ordre.
La courbe de groupe d�lais.
Globalement, la portion utile des HP's m�dium et aigu est celle qui est droite ou � + ou - 0,3 ms par rapport au point 0.Pour le HP de grave qui travaille en piston jusqu'� 300 Hz environ, nous faisons bien souvent avec les possibilit�s du HP de m�dium.
La courbe de phase ( minimum phase ).
La plus droite possible centr�e sur 0�.La distorsion ( THD).
M�me chose, toute remont�e de la courbe de THD est � �viter.La courbe de r�ponse
Pour le HP de grave, il y a plus d'incidents ponctuels tr�s restreints dont nous ne tiendrons pas compte, par contre une baisse ou hausse de niveau significative sur une bande plus large sera � prendre en compte.Pour les Pavillons et compressions m�dium et aigu, il est n�cessaire de corr�ler le courbe d'imp�dance � la courbe de r�ponse. Un incident au milieu de la zone de travail ou une bosse ( d�me )pourront �tre corrig�s par le filtre passif.
Une fois les fr�quences de coupures choisies, il reste � v�rifier l�interaction de ces fr�quences de coupures les unes par rapport aux autres et le choix du type de filtre th�orique.
La feuille de calcul de Jean-Michel Le Cl�ac'h ou le site de Dominique PETOIN permettent de simuler les param�tres des filtres et l�interaction des filtres les uns par rapport autres.
Cette feuille est tr�s simple d�utilisation. filtre_alignement_synthese.zip
Dans l�onglet � your parameter � et en pr�sumant que l�alignement th�orique est parfait( � voir plus tard) on rentre dans les cases :
Type : le type de filtre
Order : 1,2,3,4 pour les pentes respectives de 6db, 12 db, 18db et 24 db.
Cut off frequency : votre fr�quence de coupure th�orique entre les 2 HP�s.
Donc la m�me pour le HP de grave et la fr�quence de coupure basse du m�dium et idem pour la fr�quence de coupure haute du m�dium et celle du tweeter.
Les diff�rents r�sultats du filtre s�affichent :
Au d�but de ce r�sum� et dans le paragraphe, le filtre 6 db est d�crit les r�sultats vers lesquels on doit tendre.
Pour un filtre 18 db JLMC et pour les param�tres que vous venez de saisir dans � your parameters� il suffit de cliquer sur l�onglet Optimal_3rd_order en bas � gauche de la feuille Excel.
Le Hp de grave
La fr�quence de coupure est d�cal�e vers le bas par rapport � la fr�quence th�orique.
Added phase = 0 le hautparleur est en phase.
Driver offset = 106,2 mm = le haut parleur de basse doit �tre avanc� vers l�auditeur de cette valeur par rapport � l�alignement th�orique 0 pdes Hp�s de grave et m�dium.
Le Hp m�dium
Sa fr�quence de coupure basse est plus haute que celle th�orique.
Added phase = 180 � le haut parleur est en opposition de phase + et � invers�.
Gain = -0,5 db = sa courbe de r�ponse est abaiss�e de 0,5 d�cibels / au HP de grave.
Sa fr�quence de coupure haute est plus basse que celle th�orique.
Le tweeter
Sa fr�quence de coupure basse est plus haute que celle th�orique.
Added phase = 0 le hautparleur est en phase.
Gain = -0,5 db = sa courbe de r�ponse est abaiss�e de 0,5 d�cibels / au HP de m�dium.
Driver offset - 10,2 mm = le tweeter doit �tre recul� par rapport � l�auditeur de cette valeur par rapport � l�alignement th�orique 0 des Hp�s m�dium et tweeter.
La visualisation du filtre 24 db JLMC se fait de la m�me fa�on en cliquant sur l�onglet �optimal_4TH_order � en bas gauche de la feuille Excel.
En jouant simplement sur les espacements des fr�quences de coupures, les courbes de r�ponses en co�ncidence et dans l�axe peuvent s�am�lior�es fortement ou vis et versa.
Vous pouvez consultez ou utilisez le simulateur d�riv� de cette feuille ( plus complet) sur le site de Dominique PETOIN :
http://petoindominique.fr/php/filtre.php
7. Mesure du d�lai de groupe de chaque HP pour �tablir les fr�quences de coupure
L�analyse du d�lai de groupe (Group Delay ou GD en anglais)Cette analyse est un �l�ment fondamental pour guider votre choix d�une fr�quence de coupure basse d�un ensemble moteur pavillon. Je ne sais pas dire si ce point est de m�me importance dans le cas d�un haut-parleur � membrane�
Jean-Michel Le Cleac'h a mis en �vidence, gr�ce aux nombreuses mesures qu�il a effectu� sur des ensembles moteur pavillon, de l�importance de prendre en compte ce ph�nom�ne.
Pour simplifier, on peut dire qu�il est difficile d�obtenir un bon raccordement du filtre � la fr�quence de coupure si on d�cide de couper dans une zone ou le d�lai de groupe d�passe 0,3 ms. Il y a bien s�r des tol�rances et des exceptions, et il y a sans doute des situations o� un GD de 0,5 ms sera acceptable�
Pour illustrer, je vais utiliser un fichier PIR (TH4001-TD4001+condo_50uF.pir) r�sultant d�une mesure faite r�cemment par Dominique (Conflans). C�est la courbe de r�ponse d�un excellent couple TH4001/TD4001. Le moteur n�est pas filtr�, mais juste prot�g� par un condensateur de 50 uF je crois.
J�attache le fichier en pi�ce jointe pour que vous puissiez faire l�analyse vous-m�mes (merci Dominique).
Ouvrez ARTA, puis � file/open � et s�lectionnez le fichier. Vous devriez voir ceci s�afficher � l��cran :
Tout d�abord, v�rifier que le pic le plus important de l�impulsion est orient� vers le haut. Sinon, cliquez sur le bouton � INV �.
Autre m�thode plus rapide indiqu�e par Gilles (Gillesni), zoomez au maximum de mani�re � faire appara�tre les points sur la courbe, puis cliquez sur le bouton "MAX" situ� en haut de l'�cran, � c�t� de "INV". Le curseur jaune se positionnera sur l'impulsion.
Dans le menu � VIEW � s�lectionnez l�option � Gate Time �. R�duisez un peu la valeur de zoom.
Ne touchez plus au bouton gauche de la souris !
Avec le bouton droit, faite glissez le curseur rouge vers la droite tout en lisant la valeur de la fen�tre en bas de l��cran. Cette valeur s�affiche maintenant en cm, choisissez une distance correspondant � peu pr�s � la distance du micro � l�enceinte.
On voit d�j� que la phase est relativement rectiligne apr�s 1000 Hz, mais remonte en dessous. On peut ajuster la position du curseur jaune pour ajuster l�horizontalit� de la phase dans les aigu.
Passons maintenant � la derni�re vue, le d�lai de groupe. Cliquez sur le bouton GD (en bas � gauche). A premi�re vue, on obtient une belle ligne horizontale. Refr�nez votre enthousiasme ! L��chelle n�est pas adapt�e�
Le graphique est actualis� :
J�esp�re que vous suivez car je vous trouve bien silencieux et, j�en vois, au fond de la salle, qui semblent roupiller un peu�
8. Importation des fichiers d�imp�dance et de fr�quence dans SpeakerWorkshop (SPW)
Speaker Workshop Freeware disponible ici)Nous sommes arriv�s � une �tape importante, et nous allons faire nos premiers as avec Speaker Workshop (SPW). Le texte qui suit a �t� r�dig� par Ana�l (Nashorn), que je remercie pour sa contribution. J�ai ins�r� des captures d��cran pour illustrer et je joins les fichiers pris en exemple pour que vous puissiez �valuer le logiciel. J�ai apport� ici ou l� des modifications mineures. J�esp�re que Ana�l ne m�en voudra pas
N�oubliez pas, vos commentaires et questions sont bienvenus dans le fil pr�vu � cet effet !
Afin de pouvoir calculer un filtre qui convienne comme solution de filtrage, il faut d'abord vous �tre assur� que votre fr�quence cible convienne parfaitement aux HPs que vous utilisez (voir la section filtre de EBA).
1�) Import de courbes d'imp�dance et de r�ponse fr�quence fen�tr�e (rappel message pr�c�dant)
Se caract�risant par un fichier .ZMA que vous pouvez exporter directement d'Arta et d'un fichier .FRD qui doit �tre d�riv� de la mani�re suivante pour de bonnes perspectives de simulation:
- Sur l'impulse d'ARTA, estimez un pre-delay suffisant dument renseign� dans la fen�tre principale, avant de fen�trer correctement (en g�n�ral un chouia plus que votre distance de mesure); cliquez ensuite sur "FR", affichage MAG+PHASE, lissage au 1/6 octave suffisamment pr�cis dans 90% des cas. Ensuite cliquez sur "Exporter" -> ASCII file -> � OK pour plain FRD format �.
Pour ce tutoriel, placez sur le bureau du PC les deux fichiers (ZMA et FRD) attach�s.
Premier lancement de SPW :
Dans SPW, faire "Ressource" -> "Importer" puis dans la fen�tre vous pourrez choisir votre ZMA (changer l'extension dans "type de fichier" pour avoir les bons param�tres � chaque fois pour les importations).
Une fois le ZMA et le FRD import�s, ils apparaissent dans la colonne de gauche, double-cliquez sur chaque afin de vous assurer de la validit� de leur affichage et qu'ils correspondent bien aux fichiers export�s de LIMP ou ARTA.
<2�) Cr�ation du mod�le de HP dans SPW
Nous allons maintenant cr�er le HP correspondant aux courbes relev�es d'imp�dance et de Mag+phase;Positionnez la souris au-dessus de SpkrWk1, au sommet de l�arborescence, clic droit puis, "Nouveau" puis "haut-parleur", nommez le dans la fen�tre puis � OK �.
Une nouvelle fen�tre va s'ouvrir avec le nom du HP choisi par vos soins.
En clic droit sur cette fen�tre, "Propri�t�s" puis sur le dernier onglet "Donn�es", vous renseignez le chemin au fichier .ZMA pour l'imp�dance et .FRD pour la r�ponse en fr�quence en cliquant sur le point d�interrogation, puis "OK" .
3�) Cr�ation d'une cible de filtrage pour votre HP
Nous allons tout d'abord relier le mod�le de HP � un g�n�rateur de tension de fa�on � �tablir certaines bases n�cessaires pour la suite.Pour ce, menu Ressource -> nouveau -> Filtre. Nommez votre objectif puis OK.
Une nouvelle fen�tre s'affiche, blanche, avec le g�n�rateur � gauche. On peut d�placer le g�n�rateur (votre ampli) avec la souris pour le ramener au milieu de la fen�tre. Clic droit sur cette fen�tre, puis "Ajouter" -> nouveau HP et l� choisissez votre mod�le pr�c�demment cr�� puis OK. On peut aussi d�placer le HP.
Il faut ensuite relier votre HP au g�n�rateur avec la souris. Pour cela, cliquez avec le bouton gauche sur un connecteur du g�n�rateur, maintenez le bouton enfoncer et tirer le trait jusqu�� une borne du HP, puis rel�chez.
Puis clic droit sur le sch�ma, "Propri�t�s" et l� cochez "Imp�dance du filtre" de fa�on � avoir les 2 cases coch�es (R�ponse fr�quence et imp�dance) puis � OK �.
Ensuite, d'apr�s la portion de r�ponse � peu pr�s droite de votre HP, estimez l'amplitude en dB de votre passe-bande (bande non filtr�e). Par exemple, votre HP de grave se maintient � peu pr�s vers 100 dB relatifs, choisissez 97,5 environ (compensation effet baffle, etc.); c'est ce qu'il faudra renseigner dans l'�tape suivante.
Menu "Filtre" puis Cr�er Objectif et l�, choisissez vos param�tres :
- Ordre (6dB, 12, 18, 24) et � Passe-haut � et � passe-bas �: suivant d�sir,
Attention dans la version fran�aise les termes passe haut et passe bas sont invers�s ...
- type (Butterworth, Bessel, Linkwitz ...)
- fr�quence r�sonante : c'est la fc de votre filtre
- niveau de r�f�rence : soit d'apr�s la courbe du HP (estimation auto de SPW) ou absolu, entrez "97,5" par exemple puis � OK �.
4�) Ins�rer des composants sur le sch�ma du filtre :
Sur le filtre, clic droit puis � Ins�rer �... et ins�rez vos composants un � un, en les nommant et en leur attribuant les valeurs souhait�es.Je conseille de partir de valeur "stock" th�oriques pour votre filtre, calcul� en ligne sur le web par exemple avec l'imp�dance � Fc souhait�e.
L�autre option consiste � utiliser l�utilitaire int�gr� : Clic droit au-dessus du sch�ma de filtre et ins�rer un filtre standard (Stock Crossover en anglais) :
Il peut �tre d�licat de relier les composants entre eux. Pour cela, utiliser le clic et la souris plus la touche "Majuscule" en m�me temps pour relier un composant � une liaison d�j� effectu�e pr�c�demment.
Ensuite, vous pouvez lancer le calcul : clic droit sur le sch�ma et " Calculer la r�ponse" ... Normalement 2 nouvelles lignes vont apparaitre dans la colonne de gauche; la r�ponse en fr�quence calcul�e (Passe haut 3670hz 18db.Iwata 600 - GPA 802-8G.Frequency) et la courbe d'imp�dance r�sultante (Passe haut 3670hz 18db.Impedance) ; Il est recommand� de jeter un �il dessus assez r�guli�rement !
... c'est tout le sujet sur le filtrage analogique passif !!!
Donc nous allons utiliser une autre fonction indispensable de SPW,
l'optimisation (dans le cas pr�sent, on voir surtout un �cart de niveau entre la cible et la r�ponse du HP).
- R�ponse fr�quence d�but : � votre juste appr�ciation, par exemple pour couper un boomer � 700 en 24 dB Linkwitz, je placerais le d�but vers 350 ou 400 Hz et la fin haute vers 1k5 - 1k8 ...
- Nombre de points : 100, par d�faut, 200 peut fonctionner mais �tre plus lourd
- Cible : Allez renseigner votre .cible pr�c�dement cr��
- Composants � optimiser / varier : choisissez ceux d�sir�s.
Vous pouvez en exclure certains que vous ne souhaiteriez pas bouger, par exemple les compensations d'imp�dance type Zobel, LPAD, ...
Et voici le r�sultat, avec de nouvelles valeurs de composants :
Une fois votre projet bien m�r, il sera alors moment de le mettre en pratique et de le mesurer une fois r�alis�, afin de vous assurer qu'il colle bien acoustiquement � la cible que vous aviez choisie.
Un certain nombre d'it�rations sera n�cessaire avant de vous rep�rer dans SPW comme dans d'autres logiciels courants, mais ce simulateur est plut�t logique et l'apprentissage en est relativement simple une fois le fonctionnement bien assimil�
!!!
9. Illustration avec SpeakerWorkshop d'un mauvais filtrage � 6dB
Speaker Workshop (suite: JBL 2404 filtr� � 6 db)Nous allons maintenant profiter des connaissances de bases acquises lors de la lecture des messages pr�c�dents pour r�aliser une exp�rience amusante, qui va mettre en �vidence les limites du � bricolage � en termes de filtrage.
Nous sommes nombreux � utiliser, ou � avoir utilis�, des tweeters JBL de la gamme 24XX. J�ai personnellement utilis� des 2405 et j�ai encore une paire de 2404.
Nous avons tous entendus, ou �t� conseill�s de rajouter ces tweeters � un syst�me deux voies pour rajouter un peu d�aigus, en les coupant simplement avec un condensateur en 6db. Nous allons voir, par l�exemple, � quoi ce genre de bricolage peut aboutir.
Tout d�abord, mesurant l�imp�dance des haut-parleurs, donn�s pour 8 Ohms :
Mesurons la courbe de r�ponse :
Importons les fichiers FRD et ZMA dans SPW :
Autant dire que �a va ferrailler s�rieusement. Au lieu de rajouter des aigus au-dessus de 9000 Hz, on a rajout� 10 db dans le haut medium.
Comment peut-on arranger �a ? Personnellement, je n�utiliserais pas un filtre de remier ordre pour ces tweeters� mais pour l�exemple, regardons ce qu�une correction d�imp�dance, telle que calcul�e par SPW, pourrait donner (il y a d�autres outils en lignes pour calculer les corrections d�imp�dance, peut-�tre plus performants, en rajoutant un RLC par exemple) :
En continuant � travailler avec SPW, on pourrait certainement se rapprocher encore plus, mais ce n�est pas le but de ce message, que je poste pour illustrer l�int�r�t de la mesure et de la simulation, et pour faire passer un message : Attention aux solutions trop simples�
10. Correction d�imp�dance avec LPAD
Nous avons vu dans les chapitres pr�c�dents que la courbe d�imp�dance des haut-parleurs charg�s, notamment dans le cas des pavillons, est loin d��tre une belle ligne horizontale.On remarque normalement une remont�e de l�imp�dance avec l�augmentation de la fr�quence. On peut corriger cette remont�e de l�imp�dance avec un circuit RC :
Les puristes utiliseront les deux :
(ici avec SPW).
Personnellement, j�aime beaucoup la feuille de calcul Excel de Jef Bagby, qui peut faire beaucoup plus et m�me remplacer en partie Speaker Workshop.
La correction d�imp�dance est jug�e indispensable par certains, inutile par d�autres.
Ce qui est important, c�est que la variation d�imp�dance ne vous emp�che pas d�atteindre les valeurs cibles (pentes et niveaux) pour la coupure du filtre.
11. V�rification des pentes obtenues et r�glages des niveaux
C�est l�avant dernier point. Ce sujet me semble tr�s important (merci � Ana�l d'avoir attir� mon attention sur ce point). Avant de commencer � affiner l�alignement des haut-parleurs, il faut :- Que chaque HP soit filtr� conform�ment � la coupure cible.
- Que chaque HP, mesur� s�par�ment, soit ajust� en niveau par rapport aux autres.
En g�n�ral, du moins sur les syst�mes utilisant des chambres de compression en m�dium et aigu, le haut-parleur de basse a un rendement plus faible que le m�dium et l�aigu. C�est donc celui que nous prenons en r�f�rence.
Nous commen�ons avec la mesure fen�tr�e (pour avoir une id�e de la valeur moyenne du niveau) du HP de basse :
Je continue avec la mesure de l�aigu, et du m�dium.
Une fois le niveau du m�dium recal�, tout rentre dans l�ordre !
12. Alignement des haut-parleurs
12.1 L�alignement des haut-parleurs (courbe de r�ponse et CSD)
C�est la derni�re �tape du r�glage. je rappelle que toutes ces op�rations peuvent �tre it�ratives et que des retouches sont souvent n�cessaires.Les pavillons posent un probl�me particulier avec le filtrage passif. Pour des raisons pratiques et esth�tiques, on voit souvent la face avant du pavillon quasiment align�e sur la face avant de l�enceinte de grave. Les mesures comme l��coute nous d�montrent que c�est rarement une bonne solution�
Le filtre quasi optimal Le Cleach permet de compenser en partie cette contrainte en introduisant un d�calage entre les haut-parleurs (voir ici Les filtres quasi-optimaux) et on voit des enceintes bass-reflex comme celles de Ren� Cariou qui sont � la fois tr�s bien align�es et dont l�esth�tique est agr�able. C�est �videmment beaucoup plus facile avec des enceintes de graves � pavillons, comme les VOT.
Avant d�aller plus loin sur ce sujet, je recommande la lecture d�une pr�sentation faite en 2005 par Jean-Michel Le Cl�ach sur la distorsion de phase. Cette pr�sentation est disponible sur le site M�laudia. Je n�ai pas r�ussi � obtenir de l�auteur l�autorisation de publier certaines des planches en rapport avec ce sujet, mais je crois que la lecture de ce document, m�me en ne s�attardant pas sur l�analyse des �quations (pour les non scientifiques) est incontournable pour qui veut comprendre l�importance d�un bon filtrage.
Dans ARTA, 3 outils permettent d�ajuster l�alignement :
- La courbe de r�ponse (Vue FR)
- Le CSD
- La vue Step Response
Je vais traiter ici des deux premi�res m�thodes, qui sont celles que j�utilise principalement. Je sais que Pascal (PVRX) pr�f�re analyser le d�marrage des impulsions avec la vue Step Response. Je l�invite, s�il le souhaite, � compl�ter ce tutorial avec une explication concernant l�utilisation de cette fonction.
L�alignement influence la courbe de r�ponse.
Nous allons reprendre avec la vue des 3 mesures faites s�par�ment et les valeurs cibles.
Haut-parleur correctement align� :
Dans l�ensemble, la courbe globale colle d�assez pr�s � l�objectif.
Haut-parleur d'aigu avanc� de 26 mm pour mesurer l'effet du d�salignement (courbe verte):
Le r�glage de l�alignement est un peu fastidieux car il faut proc�der pas � pas.
Le raccordement grave m�dium est le plus critique et c�est celui qu�il faut soigner en priorit�.
Nous allons maintenant d�couvrir comment obtenir un graphique CSD exploitable, mais il faudra faire plusieurs mesures pour comparer les CSD entre eux, et de temps en temps, regarder l�impact sur la courbe de r�ponse.
A partir d�une mesure globale, il faut d�abord fen�trer.
Cliquez d�abord avec le bouton de droite sur le sommet de l�impulsion, puis faites glisser le curseur jaune vers la gauche en maintenant le bouton gauche de la souris appuy� jusqu�� obtenir une valeur sup�rieur � 5 ms (Dans l�exemple ci-dessous : � Gate : 5.079 ms �).
Cliquez sur � OK � et vous devriez obtenir ce CSD :
Comment interpr�ter le CSD ?
Le CSD ne donne pas d�information exploitable dans les basses fr�quences, par contre, il est tr�s utile pour observer ce qui se passe dans les zones de coupures usuelles (400Hz et au-dessus).
L��chelle verticale repr�sente le temps et l��chelle horizontale les fr�quences. Les couleurs repr�sentent l�intensit� du niveau sonore. L�id�ale serait d�obtenir un front continu (mais pas forc�ment horizontal) par zone de couleur.
En g�n�rale, on op�re pas � pas, raccordement par raccordement. On peut commencer avec le m�dium, avec un pas de 5 cm, puis 2 cm et enfin, on peut descendre � 1 cm . Pour l�aigu, il faut travailler avec des pas plus fins (voir l�exemple ci-dessus et ce que peut donner 26 mm de d�calage�).
La s�rie que je publie ci-dessous correspond � la fin de l�op�ration, au moment o� on affine, cm par cm.
Il y un r�glage optimal au-del� duquel, quand on continue � reculer l�enceinte, le CSD se d�t�riore o� bien, la courbe de r�ponse se d�t�riore. Il faut penser � toujours comparer CSD et courbe de r�ponse.
Dernier point, quand vous commencerez, votre CSD peut ressembler � �a :
Voil�, c�est termin� pour moi. J�esp�re ne pas avoir cr�� de confusion et avoir �t� suffisamment didactique. Si j�ai dit des b�tises, j�esp�re que les experts me corrigeront, en utilisant le fil de commentaires.
Alain (audiotechno) m�a propos� de publi� ce tutoriel sur son site de mani�re � le p�renniser. Je pense que c�est une bonne id�e car j�observe que le site de M�laudia foisonne d�informations int�ressantes, mais dont on perd la trace au fil du temps.
Je remercie Ana�l et Eric, qui m'ont aid�, et j'attends vos commentaires et suggestions. Exemple_CSD.pir
12.2 L�alignement des haut-parleurs (Impulsion)
Les commentaires de Pascal (PVRX) et les �changes qui ont suivi avec Jimbee et JMLC m�ont amen� � consid�rer de plus pr�s la m�thode recommand�e par Pascal, qui consiste � aligner les HP en se servant d�une analyse de l�impulsion.Pascal partait du postulat que le d�marrage des impulsions des 3 HP devait se produire au m�me instant. La discussion a montr� que c�est vrai pour un filtre classique, mais qu�il peut en �tre autrement pour un filtre Quasi Optimal.
J�ai donc repris la feuille de calcul de Jean Michel et pris en compte les valeurs de d�calage :
+101 mm (avance du grave par rapport au medium) et � 19 mm (retard de l�aigu sur le medium).
Dans mon cas, l�identification du point de d�marrage du medium est facilit� du fait de l�inversion de la polarit�, et du signal.
Je joins le CSG correspondant (2 HP seulement, pas d�aigus).
Cette derni�re m�thode me semble plus rapide et plus discriminante que la pr�c�dente.
Je remercie Pascal, Jimbee et JMLC pour leur contribution. Ci-joint le fichier PIR pour ceux qui veulent pratiquer par l'exemple et de l'image montrant le d�lai de groupe :
131107-1700_globale_droite.pir