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CARACTÉRISATION D’UN CAISSON DE BASSES

Dans un système de reproduction du son, un caisson de basses (ou Subwoofer) est responsable de la reproduction des basses fréquences. En général, il couvre la bande 20 – 120 Hz.


ACTIF / PASSIF

Il est constitué, dans sa version la plus simple (caisson passif) d’un HP de grand diamètre chargé par un volume clos ou bas-reflex et intègre, dans une version plus complète (caisson actif), un amplificateur de puissance plutôt importante (300 – 1000 w).


CLOS / BASS REFLEX

La caisse peut-être de type « enceinte close » ou « enceinte bass-reflex (BR)», la première ayant la réputation de privilégier la fidélité, la seconde le niveau dans les très basses fréquences.
Il y a diverses raisons à cela (calcul d’évents privilégiant lui-même le niveau à la qualité, bruit parasite pouvant être généré par l’évent...). Ici comme ailleurs, tout se calcule, nécessite des compromis, et au final le produit est plus ou moins réussi.

A noter qu’un caisson clos sera plus compact qu’un caisson bass-reflex.


HP ASSERVI

L’électronique peut être  classique ou faire appel à des techniques d’asservissement du Haut Parleur dans le but de reculer le niveau de distorsion pour une puissance donnée (voir cette animation). Cette technique est principalement utilisée avec des caissons clos car elle maximise les résultats en termes de qualité/puissance/encombrement.


ENCOMBREMENT

Paramètre très important d’un caisson de basses ! Si seulement on parlait d’un cube de 25 cm de côté…  Mais hélas, plus on veut un rendu réaliste dans les basses fréquences, plus il faut un HP présentant une surface de membrane importante et, corrélativement, charger ce HP avec un volume important. Toute personne ayant entendu un caisson de basses de 250 L (90 cm x 70 cm P=50 cm) muni d’un HP de 46 cm, avec une sensibilité de 100 dB/1 W/à 1 m sait que la barre est placée très haut.


PUISSANCE

La puissance acoustique maximum délivrée est proportionnelle au volume d’air déplacé. Elle est donc égale au produit de la surface de membrane du HP x son élongation maximale.  D’où l’apparition de HP dont la suspension est faite d’une très large membrane élastique en demi rouleau  au lieu des multi-plis habituels.

La puissance acoustique délivrée par un caisson de basses est rarement mentionnée. Les constructeurs préfèrent communiquer sur la puissance de l’amplificateur intégré (en watts et, parfois même, en Watt crête !!!) car c’est plus flatteur. Nous préférerions avoir un niveau SPL (pression acoustique à une distance spécifiée) maximum pour un niveau de distorsion donné.


LA PUISSANCE NE FAIT PAS TOUT

La puissance est-elle le seul paramètre à prendre en compte pour le « ressenti » ? A priori oui.

Cependant, il y un certain consensus parmi  ceux qui recherchent une reproduction réaliste de cette bande de fréquences sur le fait que la surface de membrane est LE paramètre essentiel gouvernant le ressenti physique. Chez DIGITAL-HIFI, on partage cette opinion.

Plus la surface émissive est importante, plus l’impression de percussion est ressentie.
De même le paramètre suivant a son importance.


DOWN FIRING / FRONT FIRING

Un caisson peut être de type « Down Firing » (le HP est dirigé vers le sol) ou « Front Firing » (le HP est dirigé vers l’auditeur). On pourrait croire que la différence en terme de qualité de reproduction est infime, les basses fréquences étant rayonnées par nature dans toutes les directions en
«régime établi ».

Nous précisons bien « en régime établi «  par exemple le gros tuyau d’orgue.
Car, en régime impulsionnel (claquement de porte, détonation...) il est est tout autrement, le front d’ondes créant un choc mécanique qu’il est parfaitement possible de localiser.

Plus on écoute à haut nivau, plus la différence est grande. Ceci n’est donc pas sans conséquence sur le type de caisson que vous choisirez ainsi que sur son positionnement.





UN CAISSON : POUR QUELLE APPLICATION

Un caisson de basses remplit deux fonctions essentielles :

  1. La reproduction des signaux issus du mécanisme de Bass Management

Le caisson soulage les enceintes frontales (et surround quand elles existent) en prenant à sa charge la reproduction des basses fréquences dans la bande 20 Hz - F Xover
(F Xover étant la fréquence de transition entre le caisson et les enceintes frontales/surround)

Cette fonction a autant d’importance dans le domaine Haute Fidélité (stéréo ou multi canal) que dans le domaine du Cinéma.

  1. La reproduction du canal LFE (Low Frequency Effect)

Cette fonction est importante dans le domaine du Cinéma seulement.
C’est le .1 des formats DVD et Bluray en 5.1 ou 7.1

Le .1 est un canal spécifique contenant « les signaux de mise en condition des spectateurs » ainsi que explosions, tremblements de terre, bruit du train entrant en gare, etc.



L’intégration d’un caisson au sein d’un système Haute Fidélité >

L’intégration d’un caisson au sein d’un système Cinéma >


    Pour aller plus loin >

EN CONCLUSION...

En Haute Fidélité, la fonction Bass Management nécessite

En revanche, pour le Cinéma

Mais on voit que les contraintes sont les mêmes qu’en Haute Fidélité si l’on fait appel à la fonction de bass management

De fait, dans les applications Haut de Gamme du Cinéma (Grands Systèmes), on peut être amené à utiliser deux caissons pour résoudre correctement cette problématique .

Attention aux promesses du marketing. Le caisson dont on voit la réponse ci-contre est réputé avoir une bande passante de 15 - 280 Hz (+ ou - 3dB)

Oui mais…pour un niveau de sortie voisin de 90 dB SPL mesuré à 2 m.

Si on extrapole la pente matérialisant la coupure du caisson aux basses fréquences, on voit qu’à 110/115 dB SPL, la coupure sera plutôt à 35/40 Hz (si tout va bien du côté de la puissance d’amplification et de l’élongation du HP) .


On arrive ainsi, sinon à tromper le client potentiel, tout au moins à l’induire en erreur quant aux performances du caisson. En l’espèce, ne nous plaignons pas. D’abord on dispose d’une courbe (rarement publiée dans le cas de produits grand public), ensuite on constate que ce caisson est vraiment très performant (caisson de marque SVS).

Si on se positionne à la position d’écoute (4m), il nous faut 6 dB de plus soit environ 120 dB SPL mesuré à 2m (la norme exige 115 au point d’écoute).
La fréquence de coupure à ce niveau voisine 50 Hz… on est loin des 15 clamé par le constructeur !

Est-ce important ? Oui et non. Oui car il faut qu’on puisse comparer des produits du marché entre eux. Non car seules les « grosses » installations haut de gamme atteignent de tels niveaux. La plupart des gens écoutent 10 dB en dessous du niveau normalisé.