Modification de Enceintes

== Fonctionnement ==
Comment fonctionne une enceinte? Dans une enceinte il y a plusieurs composants, mais comme t’as fait prépa, tu sauras sûrement comment ça marche 🙂
Il y a: un aimant permanent, une bobine mobile en translation autour de l’aimant, elle est solidaire d’une membrane, le tout est placé dans une caisse de résonance (en général c’est du bois)
Le courant qui entre en entrée de la bobine va donner plus ou moins de “force” au son: cela transforme donc la puissance électrique en puissance magnétique, (car la bobine va générer un champ magnétique, ce qui va générer une force de Lorentz dans l’axe de la bobine. Solidairement, la membrane va être mise en mouvement, ce qui va générer des ondes d’air plus ou moins comprimées (donc des ondes de son), et on a donc un système de conversion puissance magnétique => puissance sonore.

Le système est linéaire, donc en mettant en entrée une onde sinusoïdale de fréquence de 100 Hz, on retrouve en sortie une onde sonore de 100 Hz (Modulo une certaine incertitude)

Vidéo qui explique le fonctionnement d'une enceinte (à regarder en x1.25 au moins sous peine de mort par ennui)


Voilà pourquoi comment fonctionne une enceinte, chaque enceinte est différente car conçue différemment par les constructeurs, donc possèdent plein de propriétés différentes.
== Propriétés d’une enceinte ==
Puissance (W RMS)
C’est la puissance électrique que va consommer l’enceinte, pas la puissance sonore qu’elle va dégager. C’est crucial à savoir. Donc c’est certes lié à la puissance sonore qu’on va pouvoir produire, mais ça n’est pas tout, il faut voir la sensibilité aussi.

RMS = Root Mean Squared, donc si t’as pas encore eu ce fameux cours Supélec dont tu vas te délecter qui est le cours du traitement du signal, en gros c’est une moyenne de l’amplitude du signal sur toutes les valeurs observées:







La formule est donnée ci-dessus.

IL NE FAUT SURTOUT PAS ALIMENTER EN PUISSANCE ÉLECTRIQUE UNE ENCEINTE PASSIVE DE MANIÈRE EXCESSIVE. Ca peut griller l’enceinte, et là t’en as pour 1000 balles (ou plus)🙂

Donc exemple à ne pas faire: alimenter 1000 W RMS une enceinte qui ne consomme que 400 W RMS, ça va la flinguer étant donné qu’elle est pas conçue pour ça.

Un bon moyen de ne pas flinguer l’enceinte est de se référer au dB SPL maximum qu’elle peut délivrer. Tu utilises un dB mètre en sortie d’enceinte puis une fois que tu t’approches du dB SPL maximum de l’enceinte (prend une marge de 3 à 6dB qd mm), tu sais que tu ne dois pas excéder ce réglage d’ampli sous peine de casser l’enceinte. Tu peux aussi te servir de tes oreilles, si le son commence à être moins clair, à se dégrader, tu sais que ce n’est pas bon dutout et il faut tout de suite baisser le son.



Impédance (W8 RMS)
C’est l’impédance équivalente de l’enceinte, important pour la suite, en général se situe à 4 ohms ou 8 ohms.



Sensibilité
La sensibilité est une donnée qui caractérise le rendement d’une enceinte. Elle est donnée sous la forme suivante: XX db/m/W. Autrement dit, l’enceinte produit, alimentée sous 1 W de puissance électrique, à 1m de distance, XX db. Cette forme est faite pour faciliter le calcul des puissances sonores à certaines distances:

	Le calcul est le suivant : 

Puissance sonore en sortie d’enceinte = Sensibilité + 10 * log (Puissance RMS / 1W)

Exemple : 
Décibels
Watts
X (Sensibilité)
1
X + 10*log(10/1) = X + 10
10
X + 10*log(100/1) = X + 20
100





Ordre de grandeur de sensibilité des enceintes: 90 db / W / m

Mauvaise enceinte: en dessous de 86 db / W / m
Bonne enceinte : au dessus de 93 db / W / m
Enceinte Légendaire : au dessus de 96 db / W / m

Attention les constructeurs utilisent parfois la mesure “half spaced” qui gonfle un peu les chiffres. Il me semble qu'en half spaced tu peux enlever 3 à 6 dB par rapport à une mesure réelle.

L’échelle des db est utile car elle reflète bien le volume perçu, et elle permet de bien calculer les puissances perçues à X m et à X W d‘alim. Ce qu’il faut retenir c’est que ce n’est pas en multipliant par 10 la puissance d’alimentation, qu’on va multiplier par 10 le niveau sonore qu’on va percevoir.



Comment calculer la perte en dB dû à la distance à l’enceinte ?

La formule est la suivante : 

Puissance à la position d’écoute = Puissance en sortie d’enceinte (1m) - 20 * log ( Distance à l’enceinte / 1m)

A savoir qu’on perd 6dB à chaque doublement de la distance (dissipation en 1/r^2).

Ces calculs sont très importants car c’est eux qui permettent de dimensionner correctement sa sono en fonction de l’emplacement des enceintes et de l’espace à couvrir. Tous les détails sont dispo dans la doc Sono.





Réponse en fréquence
La réponse en fréquence d’une enceinte va être l’étendue des fréquences de l’enceinte qu’elle peut produire.

Comment et Pourquoi?

Les membranes des enceintes sont plus ou moins grandes en diamètre, donc avec plus ou moins d’inertie. Elles peuvent donc produire des fréquences plus ou moins grandes

Il y a donc plusieurs types de membranes:
Les Subwoofer ou subs qui produisent des très basses fréquences, concrètement c’est les fréquences que tu peux entendre à ce moment dans Même pas un Grincement de Ziak (à 1'40) , ce sont des fréquences entre 20 Hz et 150 Hz, les membranes font de 20cm à 45cm de diamètre, soit de 8 pouces à 18 pouces.

Les Woofer ou “midrange drivers” (cf le schéma de gauche) qui sont globalement les fréquences médianes, donc les voix, la mélodie principale… Les fréquences sont celles entre 160 Hz et 8 kHz, ces derniers ont des diamètres de 8 cm à 20 cm, soit de 3 pouces à 8 pouces.

Enfin les Tweeter, qui sont les fréquences hautes, ces dernières sont très énergétiques, et sont dangereuses si on colle son oreille à un tweeter. C’est typiquement les “snare” dans le rap, quand on a pas de tweeter, on a l’impression qu’on entend le bruit depuis une autre salle. Fréquences : + 8 kHz, diamètre membrane


Les caissons de basses possèdent donc en général un ou deux subwoofer, tandis que les têtes possèdent un woofer et un tweeter.

Il faut donc envoyer du son spécifique vers les basses.

Directivité




Les subs sont omnidirectionnels (ou presque), c’est à dire qu’ils émettent du son  de manière égale dans toutes les directions (cf la figure à gauche)








A l’inverse, les têtes sont cardioïdes. C'est-à-dire qu’elles envoient du son dans une direction en particulier.








L’angle de couverture

Ces angles correspondent simplement à la couverture de l’enceinte. Il y a une couverture horizontale et une couverture verticale comme illustré ci dessous : 














Ces données sont utiles pour s’assurer que l’on couvre l'entièreté du public avec le placement choisi.








== Active ou Passive ? ==

Les enceintes passives n’amplifient pas le signal reçu. Elles ont donc besoin d’amplificateur externes pour amplifier le signal basse tension. Elles se branchent avec des câbles speakon. A l'inverse, les actives ont des amplis intégrés et prennent alors en entrée un signal basse tension (analogique XLR ou numérique RJ45) et une alim.

Pourquoi choisir l’une plutôt que l’autre. Les actives sont entrain de se répandre grâce à leurs facilités d’installation. A priori on pourrait se dire « bon ba go tout faire avec des enceintes actives ». En pratiques les enceintes passives possèdent qd mm qlq avantages :
Comme elles n’ont pas d’amplis intégré elle sont plus légère 
Elle n’ont pas besoin d’un câble d’alimentation
Pourquoi est-ce que c’est intéressant ? Pour les systèmes line array que l'on viendrait suspendre en hauteur à la structure. On a tout intérêt à minimiser les poids des enceintes pour des questions de charge et à ne pas avoir à les alimenter avec des prises Europe pour des questions de simplicité de branchements lorsqu’on commence à cumuler beaucoup d’enceinte sur une grappe.










== Les différents types d’enceintes ==
On peut distinguer trois grandes familles même si certain constructeurs font des choses originales : 

Point source : Ce sont des enceintes classique comme nos têtes


Constant curvature array : Ce sont des enceintes que l’on peut empiler les une aux autres et suspendre en hauteur. L’inclinaison entre chaque boîte est fixe et correspond à la dispersion verticale de l’enceinte.












Line array : Semblable aux constant curvature array, on peut ici venir choisir l’angle entre les enceintes en fonction des besoins













Je ne développe pas ici comment s'utilisent ces différentes enceintes, ceci est abordé dans la doc sono et line array.