Bien choisir ses enceintes : technologies des haut-parleurs

Bien choisir ses enceintes : technologies des haut-parleurs

Les haut-parleurs sont les pièces maîtresses de toute enceinte acoustique. Un haut-parleur peut produire du son sans enceinte mais c'est bien la combinaison de un ou plusieurs haut-parleurs avec un coffret qui donne l'enceinte acoustique. En ce qui concerne la fabrication des haut-parleurs, de nombreuses technologies cohabitent. Nous allons tenter de porter un éclairage simplifié sur ces différentes technologies d'émission du son.

Le haut-parleur électrodynamique

enceinte compacteC'est le plus courant. Il utilise une membrane solidaire d'une bobine baignant dans un champ magnétique. La forme de la membrane dépend des fréquences à restituer : cône pour les registres de grave et de médium, dôme rigide ou souple pour les médiums et aigus. Il y eut des expériences de membranes plates... mais les résultats furent décevants. Un haut-parleur de grave à cône dispose d'une membrane qui doit être la plus rigide possible. Elle est maintenue en place par 2 suspensions : la périphérique visible de l'extérieur et celle à l'arrière, nommée spider, qui maintient la bobine parfaitement centrée dans l'entrefer. Les suspensions en demi-rouleau offre un grand débattement, indispensable pour les haut-parleurs de petit diamètre. Les suspensions en papier plissé sont plus rigides et surtout utilisées sur les haut-parleurs de grand diamètre. La membrane elle-même peut utiliser de très nombreux matériaux. Chaque constructeur possède ses propres méthodes. Le papier, enduit ou non, la fibre de verre, de carbone, les composites, les cérametaux, etc.
Sachez simplement que chaque haut-parleur a un comportement global, résumé dans les caractéristiques de Thiell-Small, et que toutes les technologies ont leurs qualités... quand elles sont bien utilisées.

Le haut-parleur à dôme

Les haut-parleurs à dôme existent avec et sans adaptation de gorge. Monté à plat, le dôme rayonne très largement et offre une bonne réponse transitoire. Placé au centre d'une surface de mise en phase (Mackie, Genelec), le rendement est amélioré et la directivité mieux contrôlée aux différentes fréquences. Le champ, très large, limite la portée des tweeters et médiums à dôme à quelques mètres.

Le haut-parleur à compression

enceinte compressionLes haut-parleurs à compression utilisent une membrane à dôme métallique chargée par un pavillon via une pièce de mise en phase. Le pavillon améliore considérablement le rendement et la directivité. Cette dernière est beaucoup plus réduite (60x90° pour les Tractrix, 120x90° pour les diffraction et Iwata), mais beaucoup mieux contrôlée. La portée est également bien meilleure.
En comparant à un même niveau acoustique deux enceintes, l'une avec un médium-aigu à dôme et l'autre à compression, on constate :
- un équilibre à peu près équivalent à 2 m des enceintes,
- un équilibre très descendant pour les dômes à partir de 5 m alors que les compressions gardent le même équilibre. Les graves étant plus présents quand on est loin des enceintes, les compressions sont plus linéaires quand on est à plus de 5 m des enceintes.
Les haut-parleurs à compression traînent une réputation (péjorative) de matériel de sonorisation. Souvent à raison : les matériels dignes du label Hi-Fi utilisant des compressions sont rares et souvent très coûteux (Tannoy Pro, Westlake, Icos, etc.), seul Klipsch a réussi à industrialiser suffisamment son savoir-faire pour proposer du "haut-rendement" à un prix très démocratique.

Le haut-parleur coaxial

Haut-parleur coaxial KEF Uni-QLes enceintes 2 voies ont généralement 2 haut-parleurs placés l'un au-dessus de l'autre. Pour une meilleure propagation du son, le positionnement sur un même axe vertical est souhaitable. Certains constructeurs ont mis au point des haut-parleurs coaxiaux dans lesquels le tweeter (haut-parleur d'aigu) est placé dans la partie centrale du haut-parleur de grave. Les modèles professionnels utilisent un moteur à compression dont le pavillon se prolonge avec la membrane du boomer (Tannoy). Certaines enceintes encastrées (Klipsch) utilisent un tweeter monté dans l'axe sur une rotule orientable. Le principal avantage de cette technique tient à sa grande précision de localisation, même près des enceintes. C'est ce qui fait leur succès en monitoring de studio par exemple.

Le haut-parleur électrodynamique

Les haut-parleurs électrodynamiques sont généralement montés sur des enceintes. C'est indispensable pour éviter un court-circuit acoustique entre l'avant et l'arrière de la membrane qui annulerait toutes les fréquences graves. Seuls quelques enceintes utilisent un montage ouvert pour le médium à membrane... avec un certain succès d'ailleurs.
Le coffret le plus courant est le bass-reflex. Le principe est le même que la bouteille dans laquelle vous soufflez pour imiter la corne de brume. La longueur de l'évent (ouverture), sa surface et le volume interne de l'enceinte définissent une fréquence de résonance. En choisissant cette fréquence avec soin, au point où le haut-parleur de grave commence à perdre du rendement, on peut étendre sa réponse en grave d'une bonne octave. Le rendement est également amélioré de 3 dB. La courbe chute ensuite beaucoup plus vite qu'avec une enceinte close.
Les enceintes closes ont une courbe de réponse qui descend doucement. Elles présentent une sonorité plus homogène, avec des graves plus profonds mais moins présents que chez les enceintes de type bass-reflex.
On peut aussi ajouter un haut-parleur passif (une membrane de boomer sans bobine ni aimant) à une charge close. Cela multiplie la surface émettrice et abaisse la fréquence de résonance de l'ensemble. Cette formule popularisée avec les Ditton 66 de Celestion, donne des graves très profonds mais très mous. Elle n'est utilisée aujourd'hui que sur les caissons de basses.
Certaines enceintes utilisent des charges spéciales pour améliorer la réponse en grave : la ligne infinie, les pavillons arrière, les doubles résonateurs. Il faut retenir que tous ces efforts sont justifiés car ils permettent aux haut-parleurs de travailler au plus près de leur idéal théorique.
La forme du coffret à un incidence sur les réflexions internes. C'est pour cela que les enceintes haut de gamme ont souvent des coffrets profonds afin de minimiser l'influence des réflexions sur la membrane et ce, malgré la présence d'amortisseurs internes.

Le haut-parleur à ruban

Inventé à la fin des années 20, il ne sera réellement au point que dans les années 70 avec la commercialisation des enceintes ESS. Un nouveau brevet (Heil) en 1973 permet la construction d'un haut-parleur médium-aigu avec une membrane en mylar. Cette technologie est très peu répandue. Les plus grands systèmes à ruban se retrouvent sur les enceintes Magnepan. Ces excellentes enceintes sont très coûteuses et difficiles à alimenter en raison de leur impédance basse et irrégulière.

La technologie NXT

Cette technologie, utilisée par Mission et Elac entre autre, utilise une membrane très plate. A la place d’un diaphragme qui bouge d'avant en arrière comme un piston, le panneau NXT vibre microscopiquement sur toute sa surface. Par conséquent, le son diffusé par le panneau est en accord avec les surfaces adjacentes comme les murs, planchers, plafonds, donnant ainsi une flexibilité de positionnement incroyable dans la pièce. Grâce aux caractéristiques de dispersion excellentes de la technologie NXT, les enceintes qui en sont équipées produisent un son remarquablement équilibré et égal dans toute la pièce, vous donnant ainsi la liberté d’écouter où vous voulez.

Le haut-parleur piézo-électrique

Cette technologie offre de nombreux avantages pour les très hautes fréquences. L'impédance augmentant fortement dans les fréquences basses, on peut même l'utiliser sans filtrage. Le plus connu est le tweeter à pavillon Motorola - et ses copies chinoises - qui est très répandu dans les enceintes de sonorisation amateurs, ce qui lui vaut une réputation exécrable bien qu'il ait été utilisé avec succès comme super-tweeter sur des enceintes Hi-Fi à rendement moyen. Il existe quelques modèles Hi-Fi de qualité chez Audax mais c'est dans le domaine des ultra-sons (détecteurs de présence, télémétrie...) que ce haut-parleur est le plus employé.

Panneau électrostatique QUADLe haut-parleur électrostatique

Ce haut-parleur utilise une large membrane chargée, placée entre deux électrodes perforées. Cette technique pose d'importants problèmes de directivité qui sont réglés par l'emploi de plusieurs bandes (verticale, chez Martin Logan, concentriques chez Quad). Cette technologie est réservée au très haut de gamme, des panneaux électrostatiques de qualité moyenne coûtant quand même très cher.

Le haut-parleur ionique

Cette technologie utilise une ionisation de l'air modulée en HF. L'amplificateur spécial module la taille de la bulle de plasma avec une porteuse de plusieurs centaines de kHz. La taille de la bulle limite la restitution des fréquences basses à environ 5 kHz. Le tweeter ionique est idéal sur le plan théorique mais reste très coûteux.

Les autres types de haut-parleurs

Il y a eu de nombreuses technologies testée avec plus ou moins de succès. La plupart ont été abandonnées à tort ou à raison. Les efforts sont surtout portés sur l'amélioration des technologies classiques - électrodynamiques surtout - pour réduire la distorsion et étendre la bande passante tout en préservant un rendement raisonnable (bien que ce paramètre passe aujourd'hui nettement après la réduction des coûts).


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