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Comprendre: Les enceintes acoustiques
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Source: Articles internet - novembre 2006 ::: crédits n/c :::
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Les enceintes acoustiques
Crédits
crédits n/c

Un haut-parleur à membrane conique est habituellement fixé sur une enceinte acoustique afin d'éviter au maximum l'interférence des ondes arrière et des ondes avant émises en opposition de phase. Cette interférence entraînerait en effet un court-circuit acoustique, c'est-à-dire une annulation du son dans un domaine basse fréquence où la longueur d'onde est grande comparativement aux dimensions du haut-parleur.

La méthode idéale de séparation des ondes émises à l'arrière et à l'avant du haut-parleur, dite du baffle plan infini, consiste à monter ce haut-parleur sur une plaque rigide dont les dimensions sont infinies. En pratique, la taille de la plaque doit être limitée, ce qui ne permet pas d'éviter totalement le phénomène de court-circuit acoustique. La Figure 1 représente une coupe schématique d'un haut-parleur monté sur un baffle plan de forme circulaire. Au point d'observation, les ondes avant et arrière émises en opposition de phase arrivent avec un décalage temporel qui dépend du rayon du baffle circulaire que doit contourner l'onde arrière. La superposition de ces deux ondes crée dans la réponse en fréquence du haut-parleur un effet de filtrage en peigne, c'est-à-dire une succession de pics et de creux à certaines fréquences qui dépendent du rayon du baffe. Cet effet s'estompe toutefois à mesure que la longueur d'onde du signal diminue (lorsque la fréquence augmente) et qu'elle devient négligeable devant les dimensions du baffle. Le baffle plan reste à l'heure actuelle peu utilisé car il nécessite pour être efficace d'être de grande dimension.

:::Figure 1
Coupe schématique d'un baffle plan circulaire.

Une méthode plus répandue de séparation des ondes avant et arrière consiste à fixer le haut-parleur dans une enceinte acoustique close (cf. Figure 2(a)). Le volume d'air enfermé dans l'enceinte (parfois appelé la charge) amortit les mouvements amples de la membrane, ce qui se traduit par une atténuation des fréquences basses. Plus les dimensions de l'enceinte sont réduites, plus la fréquence de coupure en dessous de laquelle apparaît ce phénomène d'amortissement est élevée. D'autre part, il est nécessaire d'absorber l'onde arrière émise par le haut-parleur à l'intérieur de l'enceinte, par exemple en utilisant de la laine de verre ou des fibres synthétiques. Dans le cas contraire, cette onde est réfléchie par la paroi arrière de l'enceinte puis transmise en partie à l'extérieur de cette enceinte par la membrane du haut-parleur. L'onde arrière interfèrent alors avec l'onde avant, induisant un effet de filtrage en peigne d'autant plus prononcé que la paroi arrière de l'enceinte est proche du haut-parleur. En résumé, les dimensions d'une enceinte close, notamment la profondeur, doivent être les plus grandes possibles pour optimiser l'amortissement en basse fréquence et limiter les effets de filtrage en peigne.

:::Figure 2
Coupes schématiques d'enceintes acoustiques de différents types

Plutôt que de chercher à éliminer l'onde arrière émise par le haut-parleur, il peut être avantageux d'utiliser cette onde de façon contrôlée pour améliorer la reproduction du son en basse fréquence obtenue avec une enceinte close. Cette idée est à l'origine de la conception des enceintes de type bass-reflex dont une représentation schématique est donnée à la Figure 2b.
Une enceinte bass-reflex consiste en une enceinte close percée d'un trou, appelé évent, qui permet de réduire l'amortissement de la membrane du haut-parleur par le volume d'air intérieur, et par conséquent d'améliorer le rendement acoustique en basse fréquence. La taille et la forme de l'évent sont des paramètres primordiaux qui influent sur la qualité de reproduction sonore. Ils doivent être calculés précisément en fonction des caractéristiques du haut-parleur et des dimensions de l'enceinte acoustique. Lorsque les dimensions (section et longueur) de l'évent sont optimales, on dit que l'enceinte bass-reflex est accordée.
Une seconde méthode d'utilisation contrôlée de l'onde arrière émise par le haut-parleur consiste à ajouter dans une enceinte acoustique close un haut-parleur supplémentaire passif (drone cone), c'est-à-dire sans aimant ni bobine mobile, et dont la fréquence de résonance est convenablement réglée pour permettre une amélioration de la reproduction des fréquences basses (cf. Figure 2c). Un tel système actif-passif possède l'avantage d'être efficace sans introduire, comme le fait un évent d'enceinte bass-reflex (bruits d'écoulement d'air par exemple), de perturbation acoustique notable.



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