Matériel courant depuis la démocratisation du home-cinéma, le caisson de grave (subwoofer en anglais) est une enceinte dédiée exclusivement à la reproduction des registres grave et infra-grave. Le caisson de grave permet de reproduire les premières octaves, qui font quasi systématiquement souvent défaut aux enceintes classiques. Voire de diffuser à leur place les basses fréquences - les rendant ainsi plus efficace pour reproduire le reste du spectre. Il existe de nombreux modèles et types de caissons.

Ce dossier aborde les aspects techniques et pratiques pour mieux comprendre ce qu'un caisson de grave peut vous apporter et comment bien le choisir.

Pourquoi un caisson de grave ?
Si les fréquences aigües ou médium nécessitent des haut-parleurs de petite taille et dont la membrane se déplace peu, les fréquences graves et infra-graves posent des contraintes bien différentes. Pour reproduire les deux premiers octaves du spectre audio, il faut recourir à un haut-parleur de large diamètre, "chargé" dans un important volume d'air et équipé d'une membrane capable d'excursions importantes. Car pour produire du grave, il faut faire bouger un important volume d'air. Plus les fréquences sont basses et plus l'onde sonore nécessite de la distance pour se développer (plusieurs mètres en pratique). Ainsi, peu d'enceintes sont taillées pour s'attaquer sérieusement au bas du spectre. D'où l'utilité d'un caisson.
Pour déplacer un grand volume d'air, il existe deux solutions complémentaires :
- un haut-parleur de grand diamètre,
- un haut-parleur doté d'une membrane à fort débattement.

Ce dossier comprend plusieurs pages :
Comment lire la fiche technique ? (ci-dessous)
Le caisson de grave dans le détail
Les divers types de caissons de grave
La perception du son
Placer et régler son caisson de grave

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Comment lire la fiche technique d'un caisson de grave ?

Marque
Sans être une caractéristique technique, la marque est souvent synonyme d'une technologie propre, parfois brevetée.

Diamètre du haut-parleur
D'une manière générale, plus il est élevé et meilleure est l'aptitude du caisson à descendre bas dans le spectre audio. Mais ce n'est pas une règle absolue, certains haut-parleurs de diamètre modeste, mais bien conçus et mis en oeuvre, donnent de meilleurs résultats que d'autres plus grands. Les diamètres usuels pour les caissons de grave varient de 16 à 30 cm pour un usage domestique, et souvent de 38 à 46 cm pour les systèmes professionnels. En tout cas, il est judicieux de choisir un caisson avec un haut-parleur plus grand que celui des enceintes principales, ou tout au moins équivalent.

Bande passante
C'est l'élément essentiel puisque c'est pour étendre cette bande passante que l'on ajoute un caisson de grave.
Il s'agit de la plage de fréquences reproduites par le caisson. Elle est exprimée en Hertz. Par exemple de 25 Hz à 120 Hz. Mais attention, il est essentiel que la pression acoustique soit linéaire sur cette plage. Pour bien choisir, il faut s'assurer que la bande passante reproduite l'est bien dans une tranche de +3 dB à - 3 dB. Méfiez-vous des caissons dont cette caractéristique n'est pas clairement indiquée. Car restituer du grave à 25 Hz avec 16 dB d'atténuation ne sert absolument à rien ! Vous ne l'entendriez pas.

La pression acoustique
Un caisson de grave produit des ondes lentes et amples qui sont ressenties par le corps de l'auditeur. Aussi parle t'on de pression acoustique (SPL en anglais, soit Sound Pressure Level). Celle-ci est exprimée en décibel (dB). Le plus souvent, cette valeur est donnée pour une fréquence voisine ou inférieure à 30 Hz. Pour un système Hifi, un caisson capable de produire 110 dB (ou plus) sur sa bande passante utile est généralement suffisant. En revanche, utilisé avec 5 ou 7 enceintes, un caisson de grave doit pouvoir produire idéalement au moins 120 dB de pression acoustique.
"Vous avez dit 120 dB ?". Absolument. Une explication par les chiffres s'impose. Prenons l'exemple d'une enceinte colonnes d'un rendement de 90 dB à 1 mètre, pour 1 W injecté par son amplificateur. Pour 40 W injectés, cette enceinte délivre environ 107 dB à 1 mètre de distance. Si les cinq enceintes de votre système home-cinéma font de même, le niveau sonore passe de 107 dB à 119 dB. Ajoutez à cela que les fréquences grave sont moins bien perçues par l'oreille que celles médium et aigu et vous comprenez l'intérêt de vous équiper d'un caisson puissant.
Bien évidemment, si vous écoutez à niveau confidentiel, un caisson modeste (SPL de 105/110 dB) fera l'affaire.

Puissance de l'amplificateur
Plus elle est importante, mieux c'est. C'est aussi simple que cela. Ceci dit, la puissance est coûteuse et mieux vaut choisir en fonction de ses besoins. Ceci étant, un amplificateur dont la puissance continue ne dépasse pas 100 Watts s'avèrera rarement suffisant pour une écoute home-cinéma. Il conviendra davantage à une écoute Hi-Fi paisible. Pour une écoute home-cinéma, une puissance supérieure à 150 Watts est un minimum.

L'importance du haut grave
Si vos enceintes principales ne descendent pas très bas (100 Hz, par exemple), il faut un caisson qui "monte" bien, c'est-à-dire capable de reproduire avec précision les fréquences jusqu'à 150 Hz, pour assurer un raccordement homogène. C'est généralement le cas des haut-parleurs de petit diamètre... mais pas forcément des grands. Si vos enceintes principales descendent déjà bas en fréquence, il vous faut un caisson qui descende encore plus bas.

Fréquence de coupure
Pour obtenir un mariage harmonieux avec les basses fréquences produites par les enceintes principales, la bande passante du caisson doit pouvoir être ajustée par un filtre actif (de type passe-bas). Son rôle est d'empêcher le caisson de produire des fréquences trop élevées. En pratique, il s'agit d'un potentiomètre gradué en Hertz (parfois piloté par une télécommande). Attention, ce n'est pas parce que vos enceintes ont une bande passante utile commençant à 30 Hz qu'il faut absolument positionner la fréquence de coupure du caisson sur cette valeur. C'est un réglage à effectuer à l'oreille et selon les goûts de chacun. Lorsque le caisson reproduit le canal LFE de la bande son d'un film, il convient de régler la fréquence de coupure sur la valeur la plus élevée prévue par le caisson, car dans ce cas, c'est le filtre actif de l'amplificateur home-cinéma qui entre en jeu et prend la main.

Réglage de phase
Indispensable, le réglage de phase permet de modifier le sens de propagation des ondes sonores. La plupart des caissons permettent une simple inversion (0°/ 180°) ; certains offrent un réglage continu du déphasage (0° à 180°). Ce dernier est plus délicat à régler, mais améliore toutefois le couplage du caisson avec les enceintes principales.

Contrôle de volume
Permet d'ajuster le niveau sonore du caisson, en fonction du type de signal musical. En effet, il convient d'augmenter franchement le volume en écoutant un CD-Audio, mais infiniment moins lors du visionnage d'un disque DVD ou Blu-ray. Dans ce dernier cas, le niveau de grave enregistré est très élevé.

Blindage magnétique
Indispensable dès lors que le caisson doit être placé près d'un téléviseur cathodique, afin d'éviter toute interférence.

Entrée niveau ligne (RCA/Cinch)
Cette entrée du caisson doit être raccordée à la sortie "Sub/LFE" d'un ampli home-cinéma. C'est le mode de branchement le plus courant d'un caisson en home-cinéma. Parfois le caisson est équipé d'une entrée stéréo et les canaux sont alors mélangés par le module d'amplification. Il n'est donc pas nécessaire de relier ces deux entrées à la sortie "sub"d'un amplificateur : une seule suffit. Pour autant, certains préamplificateurs et amplificateurs Hi-Fi disposent de pré-sorties stéréo.

Entrée niveau enceinte (borniers)
Cette entrée permet de prélever (sans le perturber) le signal directement sur le bornier des enceintes principales de l'amplificateur. C'est la solution la plus simple pour une utilisation en Hi-Fi quand l'amplificateur ne dispose pas d'une sortie spéciale pour le caisson. 

Télécommande
Disponible sur certains modèles, elle permet de piloter le caisson à distance.

Extinction automatique
Elle permet une mise en veille automatique du caisson, afin de réduire sa consommation électrique. Il se rallume automatiquement lorsqu'un signal lui parvient à nouveau.

Consommation
Elle ne peut pas être inférieure à la puissance annoncée. Ainsi, si un caisson de 200 W affiche une consommation maxi de 60 W, c'est que le constructeur triche sur les chiffres. La consommation en mode veille est intéressante car beaucoup de caissons disposent d'un mode veille automatique et sont allumés en permanence.

Le coffret
Très important, le coffret doit être parfaitement rigide et étanche (évent mis à part), afin que le haut-parleur soit la seule surface émissive. En vibrant, le coffret induirait de la distorsion.

Dimensions
Pour fonctionner correctement, un haut-parleur de grave a besoin... d'air. Plus son diamètre est important et plus il a besoin d'un volume élevé, sauf exception. Si le haut-parleur ne dispose pas d'un volume d'air suffisant, il descendra moins bas en fréquences , tout en produisant un moindre niveau sonore. Ainsi, il vaut mieux un petit haut-parleur dans un grand volume qu'un grand haut-parleur dans un volume trop petit pour lui. Un faible volume d'air implique l'emploi de haut-parleurs à très grand débattement et un amplificateur très puissant.