Système 2 voies : 38cm + Tweeter (+ Sub mono)

Présentation du projet

Suite à l’abandon d’un projet par un ami, j’ai récupéré des caisses en cours de construction. Ces caisses permettront de monter divers 38cm de toutes marques, de les tester et de les choisir, chargés en baffle clos ou en bass-reflex. Le volume net sera de 160 litres. Avec ajout de laine acoustique le volume résultant sera de 173 litres.

En haut d’enceinte un plan incliné permettra de positionner le tweeter au plus proche de l’axe du 38cm. Ce plan incliné participe aussi à casser les ondes stationnaires à l’intérieur de la caisse. La face avant (très rigide et inerte) est faite de matériaux composites, les autres parois sont en contreplaqué très épais et sont rigidifiées par des membrures de renfort intérieures. Plusieurs parois ne sont pas parallèles afin de casser les ondes stationnaires. L’intérieur des caisses est « blacksoné » et recouvert de laine acoustique. L’assemblage est fait par « vissage/ serrage/ collage » + lamelles d’assemblage + tourillons.

J’ai déjà un « gros » système multi-pavillonaire, ainsi que des petits systèmes variés (LS3/5a, Royd Sintra, JBL 4412) mais ce nouveau système est unique car il propose d’utiliser un 38cm en quasi large bande (chose peu commune en hifi) + un tweeter. Le tout filtré à 3kHz, 12db/octave. Ce tweeter doit descendre très bas : il peut être une compression avec amorce de pavillon, ou un tweeter de type JBL 2402 / JBL 2404 à membrane annulaire, qui peut descendre jusqu’à 3kHz, 12db/octave (en hifi).

Cette configuration 38cm + tweeter se retrouve en « sono » comme par ex. les enceintes de retour aux pieds des musiciens, les amplis guitare, etc. Mais en hifi c’est beaucoup plus rare, car très peu de 38cm ont une bonne montée « musicale » dans le haut du spectre en dessus de 1kHz.

Un manque notable dans le grave est corrigé par l’ajout d’un sub JBL (deux 46cm) en sommation monophonique, sub filtré et amplifié séparément. Ce même sub est partagé par tous mes systèmes (réglé différemment)

J’ai toujours eu besoin d’avoir diverses configurations d’écoute. C’est en comparant 2 systèmes très différents que je peux les faire progresser individuellement, par des écoutes critiques qui les mettent en « concurence permanente » entre eux.

Ce sytème à 2 voies est d’une extrême simplicité apparente, mais il peut remettre en question un système beaucoup plus complexe et ambitieux, si ce dernier n’est pas abouti (en particulier en termes de « phase/scène stéréo 3D » et de « justesse de timbres des sons »).

Projet initial abandonné par un ami

Nouveau projet

Ajout d’une face avant en tôle 60/10 découpée au laser
> Des trous de divers « bolt circle diam. » permettront le montage de HP 38 cm de toutes marques.
> Deux trous à mi-hauteur permettront d’installer des évents pour une charge bass-reflex. Ces évents seront réalisés avec des tubes de pvc diamètre 125mm. Si la charge close est choisie, ces trous seront bouchés.
> Ces divers trous permettront aussi à la tôle de 60/10 de ne pas « vriller » à la découpe, et de rester parfaitement plane.
> Les trous de fixation des HP seront taraudés dans la masse de la tôle de 60/10, ce qui procurera un serrage « métal-métal » très ferme.
> La tôle sera collée/ vissée sur la face avant en bois, avec de la colle résine époxy bi-composants.
> Afin d’éviter toute résonnance, la tôle sera amortie par une feuille lourde viscoélastique auto-adhésive (couleur noir) de 5,4mm d’épaisseur, 10kg/m2 (Spécifications du produit en « Sommaire » « Spécifications techniques » « Matériaux acoustiques »).

Plan modifié des enceintes
> Intégration de la tôle (60/10)
> Intégration de la feuille lourde sur la face avant et sur le plan incliné
> Intégration du tweeter (prévoir une défonce dans le plan incliné)

La construction des caisses est terminée *
> Vue sur les matériaux composites de la face avant : bois + métal + feuille lourde
> Blackson à l’intérieur
* Pour les finitions « esthétiques » (non réalisées au jour où parait cette publication), les parois en bois seront peintes en noir, les 38cm seront protégés en face avant, et le tweeter sera « débafflé » au maximum.

Installation au salon
> les deux enceintes sont positionnées entre les pavillons du « gros » système déjà installé.
Caractéristiques acoustique du local
> 50m2 au sol, 2,90m de plafond, volume = 145m3. Tapis épais au sol, 2 canapés amortissants (un seul visible), une grande ouverture au sol de 2,50m x 0,80m permet l’accès à un escalier qui va au rez de chaussée. Cette grande ouveture ainsi qu’une porte (non visible) peuvent avoir (ou pas ?) une incidence sur le comportement de l’air lors d’une écoute de musique (?).
> De nombreux « pièges acoustiques » ont été créés dans le salon : Une penderie ouverte dont les vêtments font un « matelas » très épais, un grand tapis mural très épais suspendu à 5cm du mur arrière (non visible). Les divers amortissements et « pièges » agissent dans différentes plages de fréquences. La pièce a encore quelques échos très couts (de type « Flutter Echo ») dûs au parallélisme des murs (en placo peint). Je laisse ceci en l’état car c’est peu gênant. Des tentures murales seraient envisageables, mais elles absorberaient la lumière.
> Ce local permet un niveau de pression acoustique suffisants pour « faire péter les sons » sans pour autant saturer la pièce, ce qui créerait une fatigue auditive.
Présentation minimale du « Gros » système
> Pavillons Sato (bas médium), « Minis WE66 » (haut médium et aigu), Sub JBL commun aux divers systèmes (au fond), Les caissons de grave sont cachés par le matériel situé devant.

Premiers essais
> Altec 515 8G-HP en large bande + JBL 2404 filtré à 6db/octave avec juste des condensateurs en série
> Le résultat provisoire est sympa, très dynamique, mais ça « gueule », pas de scène stéréo en 3D, c’est plus « sono » que « hifi »

Face arrière du fitre actif analogique RANE AC 23

Le filtre actif
> Il a été entièrement modifié (DIY) en une plateforme de traitement multifonctions qui permet faire fonctionner plusieurs systèmes sans être obligé de débrancher à chaque fois les divers amplis :
> Des sorties ajoutées avec amplis-op dédiés.
> 3 alimentations (celle d’origine + 2 ajoutées)
> Les amplis-op de sortie (NE5532) sont alimentés en 21,6V par une des alimentations dédiée (soit quasi à la limite de leur tension maxi qui est de 22V). Ils sont poussés en gain et en courant pour attaquer (selon les configurations éventuelle, par ex : sur des compressions) des amplis à tube extrêmes « fabrication maison » : SE, sans contre réaction, mono étage grille direct, alim self en tête. L’absence des premiers tubes d’entrée permet au signal audio d’être au plus court possible.
> Réglage de volume « master » avec son alimentation dédiée, réglable par télécommande infra rouge.
> Une sortie spéciale « large bande » de ce « filtre/ plateforme » permet d’attaquer l’ampli qui sera dédié à ce système « 38cm + tweeter » (système en mono amplification et en filtrage passif).
> Une autre sortie spéciale « large bande » est destinée au Subwoofer JBL en sommation mono via un « filtre dédié + amplificateur Subwoofer » en classes d’amplifications AB et D.

Défonce du plan incliné
> Cette défonce permet d’intégrer l’arrière d’un tweeter ou d’une compression aigu. Le creux a été fait avec une scie circulaire employée comme défonceuse, par passes successives
> On voit juste derrière 3 des nombreuses cales qui serviront à régler finement la position du tweeter

Le filtre passif (étude et réalisation)

SCHÉMA DU FILTRE

ÉTUDE DU FILTRE FILTRE : 3KHZ, 12DB/OCTAVE

> La fréquence de coupure a été choisie selon les spécifications techniques des tweeters envisagés (les faire descendre le plus bas en restant musicaux… et sans danger de casser les membranes).
> Une « platine amovible pour test de condos » a été réalisée pour tester les condos série du filtre passe haut.
> Ce filtre est assez basique, seule la qualité des composants est exceptionnelle.
> Voir spécifications des composants en « Sommaire » « Spécifications techniques » « Composants électroniques ».
> Noter dans le passe haut un circuit « LR parrallèle » monté en série pour compenser la chute du tweeter JBL 2402 (monté avec membranes 2405) en dessous de 5kHz. Cette remontée de l’octave 2 à 4kHz donne un aigu qui a plus de matière, et calme l’aigu qui peut des fois « fatiguer ». (Voir ci dessus la réponse de fréquence typique du 2402H en version d’origine).
> Noter que le tweeter JBL 2402 est « d’usine » en phase inversé. Le schéma en tient compte.
> Noter dans le passe bas un filtre bouchon LRC optionnel envisagé pour atténuer les duretés de certains 38cm au dessus de 1kHz. Mais le 38 choisi (Beyma 15MI100) n’en a pas eu besoin grâce à sa linéarité exemplaire.
> Noter le câblage en « étoile déportée » au plus proche des HP.
Les up-dates successifs du filtre en composants haut de gamme ont révélé une finesse extrême, imprévisible et étonnante du JBL 2402 (monté avec des membranes JBL 2405) !

RÉALISATION DU FILTRE

> Les composants on été implantés progressivement, et up-datés en gamme au fur et à mesure des tests d’écoutes, des mesures, des validations de valeurs, et des achats.
> Le tweeter JBL 2402 monté avec des membranes JBL 2405 a été finalement préféré au JBL 2404H membranes 075.

Version finale du filtre passe haut + atténuation de volume du tweeter
> Voir spécifications des composants en « Sommaire » « Spécifications techniques » « Composants électroniques ».
> Condos Mundorf MCap SUPREME EVO SilverGold Oil.
> Résistances Mundorf Supreme non inductives, non microphonique, contacts soudés.
> Self « Jantzen audio wax coil 14AWG ».
> Visserie et bornier amagnétiques (inox et laiton).

Choix du tweeter

Réglage d’alignement temporel + mise en phase tweeter (montage définitif)
> Fabrication d’une cale réglable avec tiges filetées pour réglages « au mm » près.
> Alignement du JBL 2402 à 91mm.

Réglage tweeter par outil fabriqué et dédié (91mm)

Outil de mesure : « distance tweeter/boomer » + « rapport des réglages droite/gauche »

Spécifications du tweeter JBL 2402
> Montage dans le cadre de ce projet avec des membranes de 2405.
> Ce tweeter est réputé pour sa puissance en sonoristion, mais il peut aussi être fin, et très tranparent (un aigu très présent mais qui ne se fait remarquer)

Mesures acoustiques

> Aigu atténués sans sub = circuit « LR parrallèle » monté en série pour remonter l’octave 2 à 4kHz par rapport au reste en dessus. Ça donne un aigu qui a plus de matière. Et ça calme un peu l’aigu qui peut des fois « fatiguer »…
> Aigu accentués avec sub = by-pass du circuit « LR parrallèle » monté en série, et ajout du caisson de sub mono
> Aigu accentués sans sub = idem relevé en dessus mais avec ou sans sub (pour comparer)

> À noter : l’emplacement du micro détermine en partie les résultats des mesures. Les mesures me servent à vérifier où j’en suis par rapport à des réglages faits à l’oreille : creux, bosses, tendances ou séquences de pentes ascendantes ou descendantes. Les écarts constatés me permettront de valider ou pas ce que j’entends durant les « écoutes test », et de m’indiquer certaines zones à traiter. La bosse à 400Hz serait peut-être à corriger par un circuit bouchon (?) mais au risque de brider la « spontanéité » du HP. Je pourrais aussi faire une correction en amont de l’amplification ? À voir / rien d’urgent…

Amortissement interne

Tutoriel de calcul du volume de caisse résultant à l’ajout de laine acoustique

> 1 litre de laine augmente de 0,2 litres le vol de l’enceinte.
Volume de laine acoustique ajouté : 65 litres, environ 4,3 rouleaux de laine (1 rouleau = 15 litres).
65 litres de laine x 0,2 litre d’augmentation résultante à l’ajout d’un litre de laine = 13 litres d’augmentation du volume net.
> Volume net des caisses : 160 litres.
> Volume total des caisses = 160 litres + 13 litres = 173 litres.
> Voir les spécifications de la laine acoustique Monacor-MDM-2 et MDM-3 en « Sommaire » « Spécifications techniques » « Matériaux acoustiques ».

Le choix du 38cm

> La quasi totalité des HP 38cm à « tendance large bande » ont une courbe de réponse qui se termine en « dents de scies » au dessus de 1kHz, puis ils chutent vers 3kHz.
> Les voix de femmes qui « montent » peuvent d’un seul coup « vriller » les tympans… c’est assez insuportable et cela force à baisser le son, et à ne pas laisser la musique pleinement « remplir » l’espace.
> Ceux qui ont des MMS trop lourdes ne donnent pas assez de légèreté aux signaux acoustiques (Rappel : le son se propage dans l’air, et l’air est léger, non pas « épais et cartoneux »). Ceux qui ont des MMS légères se rapprochent de l’idéal que serait une membrane sans poids, ce que proposent les pavillons qui à leur sortie de bouche font onduler l’air à la pression atmosphérique.
> J’ai donc écouté en comparaison 4 HP 38cm qui ont un rendement égal ou supérieur à 100db/1W/1m, et qui ont des MMS entre 55 et 80gr. : Les JBL 2220, Beyma 15MI 100, Eighteen Sound 15MB606, Altec 515B (voir leurs specifications en « Sommaire » « spécifications techniques » « Les HP non utilisé »). Je n’ai même pas essayé l’Eminence PF-400 que j’ai en stock, car rien qu’à la mesure j’ai vu qu’il ne « passerait » pas dans la zone critique 1kHz – 4kHz.
> Voir plus bas les courbes de réponses comparatives entre ces 5 HP 38cm.
> Pour certains leurs réputation s’est faite sur leur excellence en HP de grave/ bas médium. Mais pour une utilisation en large bande « les cartes sont redistribuées ». Pas de miracle… les courbes parlent d’elles même ! et mes écoutes comparatives valident cela, and the winner is… ?
> Le Beyma 15MI100 a la courbe de réponse la plus linéaire à la mesure, y compris dans la zone critique 1kHz – 4 kHz qui concerne ce projet précis. Ceci à l’écoute comme à la mesure.
> Avec ce HP je peux « pousser » le volume très fort sans ressentir aucune gêne auditive, à l’inverse des autres 38cm.
> Ce 38cm est un bas-médium, et peut être utilisé en pur médium… voir la doc soumise plus bas. Il a aussi un très bon grave.
> Par ailleurs avec le Beyma je n’ai pas l’obligation d’ajouter un filtre bouchon LRC en parallèle (filtre qui pour le meilleur et le pire « tempère et masque » les accidents dans l’aigu). Cette absence de filtre bouchon préserve l’ouverture fragile, subtile, aérienne, dynamique et si précieuse, de l’espace stéréo en 3D.
> Caractéristiques des évents (charge bass-reflex) : 2 évents par enceinte, diam : 125mm, profondeur : 245mm.

38CM : LES DIVERS CONCURRENTS

HP	les + du HP	les – du HP	Le meilleur compromis ?
Altec 515 8-GHP	Son tonique, riche.	Aigu trop accidenté	Un des meilleurs compromis, mais ce n’est pas le plus parfait au dessus de 1 kHz
Eighteen Sound 15MB606-8	. dispo au catalogue (01/2024) . fréquence de réponse assez linéaire de 80 Hz à 4 kHz . timbres les plus beaux de ce comparartif (fait penser à un HP large bande) . descend le mieux dans la charge close donnée (173 litres) . MMS ultra légère : 63 gr	. manque très ponctuel de linéarité (bosse à 2 kHz) . son un peu moins « tendu » par rapport aux autres	Les plus beaux timbres de tous les essais… si ce n’était une coloration à 2 kHz. Dommage, car je lui préfère le Beyma 15MI100, qui « fait passer » tous les styles et types de musique grâce à sa linéarité exemplaire.
Beyma 15MI100	. Fréquence de réponse quasi linéaire de 100 Hz à 4 kHz . le seul 38 cm qui ne gueule pas et ce même sans filtre LCR (le son en est amélioré, on peut pousser le volume et remplir l’espace stéréo sans créer de fatigue auditive) . MMS 77 gr (déjà bien) . solidité (encaisse 900W maxi) . supporte bien une charge bass-reflex ou une charge close. Son assez pêchu	. n’existe plus au catalogue . MMS 77gr (moins bien que certains autres) . Son un peu moins pêchu que le JBL.	. Meilleur compromis entre les qualités de timbres (linéarité et MMS 77gr) et un son pêchu. . Ce HP est le seul qui peut se passer d’une correction LRC contres les « gueulantes » en haut de spectre.
Eminence PF-400	. dispo au catalogue américain (01/2024)		. Bien que les ayant à ma disposition, la courbe de mesure m’a dissuadé de les essayer (médium aigu très en devant)
JBL 2220A	. Le son JBL > Impact brut d’un réalisme « unique » (sentiment de son en live, d’être face aux sons réels avec leurs « aspérités »)	. équilibre tonal globalement ascendant	HP séduisant car il dynamise les sons, mais le haut médium « criard » va mal avec la coupure à 3 kHz, obligée par le choix du tweetrer JBL 2402. À utiliser avec coupure + basse et moteur + pavillon médium/ aigu

Protocole d’écoute critique

Voici le copié collé d’une réponse faite dans le fil du forum Mélaudia :
https://forums.melaudia.net/showthread.php?tid=12716
influence lors d’une écoute
Je communique cette réponse, à l’origine destinée à expliquer un protocole d’écoute sur des choix d’amplification, mais le principe d’écoute est le même pour ce qui est de mes comptes rendus d’écoutes à propos de ce « Système 2 voies + sub » :

« Hier soir, essais d’amplis sur mon système 2 voies + sub, et la soirée aidant, en faibles lumière, j’ai renoué avec une habitude très ancienne d’écouter dans le noir, ou en semi obscurité.
L’acuité auditive est comme boostée.
« Étagement des plans », « épaisseur/ matière/ réalisme » du grain et des timbres instrumentaux, « faculté à rester concentré sur ce qu’on écoute », etc…

Le protocole d’écoute consiste à alterner 4 types d’enregistrements :
1/ Les enregistrements que je connais par coeur, où je cherche à « retrouver ce que je crois savoir » en cherchant confirmation ou non. (je reste en terres connues, avec des « références à », mais aussi avec des zones de confort qui peuvent endormir l’esprit critique)
2/ Les enregistrements que je découvre, car dans ce cas mon attention est sollicité différemment. Il s’agit alors de réagir sans idées préconçues, en territoire inconnu, comme nos ancêtres en terres hostiles, guettant chaque bruit qui pourrait être la menace d’un prédateur mortel –> Ici, la remise en question de mes certitudes. (La peur de l’inconnu est un moteur puissant)
3/ Les enregistrements de qualité, qui permettent de placer le « maillon faible » dans mon système,
4/ Les enregistrements avec des défauts, car un bon système doit permettre d’avoir une analyse fulgurante des défauts d’enregistrement/ production, s’ils sont le maillon faible, et de les mettre en « exergue ».
Les résultats pour l’instant ne sont valables qu’avec des câbles constants, certains amplis s’en sortent mieux, mais je dois envisager le choix des câbles comme élément déterminant, et « donner leurs chances » aux amplis exclus en utilisant d’autres câbles (audio et secteur). Puis ensuite éventuellement changer aussi les câbles HP.
Le sens des fiches des fiches secteurs compte aussi, aucun ampli n’est en « boucle de masse chassis », car cela peut compter aussi.
Je tiens compte de la phase (conception des circuits de l’ampli) l’ampli étant « testé/ mesuré », et des retards de fonctionnement (pour les amplis classe D)
Pour info rares sont les amplis certifiés « phase non inverter » dans les notices… L’Almarro-A205A le spécifie par ex.
Le fonctionnement avec un sub m’oblige à ces précautions élémentaires.
Et au delà de l’ampli, cela permet de chercher, dans une chaine, le maillon faible et d’y remédier… »

Curieusement, je ne donnerai pas de texte donnant des résultats d’écoutes, sinon que c’est excellent, sans quoi je n’aurais pas fait cette publication. Seules les écoutes individuelles comptent, chacun peut venir et se faire son avis, ce que j’en dit est sans intérêt, et serait de toutes façons mis en doute !

VOIR CI DESSOUS
> LES SPÉCIFICATIONS DU BEYMA 15MI100
> UN COMPARATIF DES COURBES DES CINQ 38CM CITÉS
Voir aussi les spécifications complètes des quatre 38cm non retenus en « Sommaire » « Spécifications techniques » « Les HP non utilisés »

COURBES DE RÉPONSE DES 38CM > JBL 2220, BEYMA 15MI100, EIGHTEENSOUND 15MB606, EMINENCE PF-400, ALTEC 515B

Sub + ampli sub

LE CAISSON DE SUB JBL ASB6128V-082016 :

AMPLIFICATEUR SUBWOOFER JMLAB :

> L’apparition récente des formats audio multicanaux a profondément bouleversé les critères de performances habituels pour les caissons de grave. L’énergie considérable pouvant être accumulée sur une plage de fréquence allant de 20 à 120 Hz est telle qu’elle implique l’utilisation de nouveaux moyens techniques. L’amplification numérique à haut rendement BASH® est une réponse adaptée à ces nouvelles exigences.
La technologie d’amplification BASH®, développée par la société Indigo et exploitée sous licence par Focal, est caractérisée par un excellent rendement énergétique, autorisant l’obtention de très fortes puissances, sans pertes par déperdition de chaleur. Il s’agit d’un système hydride hautes performances qui cumule les avantages de la classe D et de son rendement élevé et de la classe AB réputée plus musicale.

> Classe AB
La classe AB est une technologie d’amplification analogique couramment employée car elle possédait jusqu’ici les meilleurs atouts : un rendement énergétique de l’ordre de 65 % et de bonnes performances acoustiques. Toutefois en régime musical modulé, parce que l’amplificateur ne fonctionne pas constamment à pleine puissance, le rendement typique se détériore considérablement : il n’est plus que de 10 à 30 % en moyenne. Aujourd’hui, les mixages multicanaux restituent une énergie considérable dans l’extrême grave qui nécessite des puissances très élevées. La technologie d’amplification AB avoue alors ses limites de conception : lourd, cher et encombrant, peu efficace, l’amplificateur classe AB n’est plus adapté.

> Classe D
La classe D est la première réponse apportée à ce problème. Cette technologie d’amplification dite «numérique» fonctionne selon un principe de commutation de transistors à des fréquences élevées, là où les transistors offrent leur meilleur rendement. Le rendement de cette technologie augmente dans des proportions considérables puisqu’il tend vers 90 % à puissance maximale constante et 60 % environ sur un signal musical modulé ! Seule restriction – mais de taille, la qualité sonore est insuffisante, avec des distorsions d’intermodulation marquées et du «ringing».

> BASH®
La technologie BASH® est une application pertinente des modes d’amplification exposés plus haut qui réussit à ne retenir que les avantages de la classe AB et de la classe D. Le problème du mauvais rendement énergétique de la classe AB est lié au fait que la tension d’alimentation de l’amplificateur est fixe et que les pertes sont directement liées à cette tension. L’idée pilote du BASH® est de faire en sorte que la tension d’alimentation soit continuellement variable, de faible, voire quasi nulle en l’absence de signal, à maximale selon la demande en puissance exigée de l’amplificateur. Pour se faire, le module d’amplification conserve une architecture classe AB, mais l’alimentation variable est pilotée par un module classe D à haute vitesse de commutation pour suivre précisément les besoins en tension de l’amplificateur. Les avantages de la classe AB sont donc conservés en terme de musicalité, en s’approchant du rendement de la classe D qui s’établit ici à 85 % et entre 50 et 60 % en régime musical. L’autre avantage est lié au fait que les pertes réduites permettent de concevoir des modules d’amplification très compacts mais très puissants, puisqu’il y aura moins de calories à évacuer.

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