Calibrer son système hi-fi / home-cinéma : les différents systèmes de calibration automatique

Les différents systèmes de calibration automatique

La plupart des amplis home-cinéma du marché embarquent un système de calibrage automatique et fournissent un microphone pour effectuer les mesures : tous assurent a minima la détection et le réglage automatique de la taille des enceintes (Large ou Small), de leur distance par rapport à la zone d’écoute et de leur niveau sonore. 
Certains assurent également le réglage du caisson de basses (phase, coupure haute, égalisation, niveau) ainsi que l’optimisation de la réponse globale du système en fonction des résonances et du comportement acoustique de la pièce.
La fonction de calibrage des enceintes s’invite également dans certains amplis stéréo, pour améliorer l’écoute haute-fidélité et corriger les modes de résonance induits par la pièce.

Plusieurs fabricants ont développé leur propre système de calibrage automatique comme Yamaha (YPAO), Anthem (ARC), Sony (DCAC), Onkyo (AccuEQ), Pioneer (MCACC) ou encore Lyngdorf (Room Perfect) et Trinnov (Optimizer).
D’autres fabricants intègrent des solutions développées par des spécialistes de l’acoustique. C’est le cas de Denon et Marantz qui font appel à la technologie de calibration Audyssey ou bien des fabricants NAD ,Rotel et Arcam qui intègrent la solution Dirac Live dans leurs amplis AV mais aussi dans leurs amplis stéréo connectés.
Le fabricant DSPeaker s’est pour sa part spécialisé dans le calibrage acoustique des caissons de basses. 

YPAO / YPAO RSC (Yamaha)

La fonction Yamaha Parametric room Acoustic Optimizer (YPAO) détecte les enceintes raccordées et mesure la distance entre celles-ci et la position d’écoute. En plus d’ajuster le volume, elle analyse la phase et la réponse en fréquence des enceintes pour leur appliquer une éventuelle correction en fonction de leur placement et de l’acoustique de la pièce.

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YPAO - R.S.C. 

La fonction YPAO - R.S.C. (Reflected Sound Control) ajoute à cela le contrôle des réflexions sonores pour rectifier les réflexions anticipées et produire un son surround de qualité studio. 

YPAO 3D

La fonction YPAO 3D assure pour sa part l’optimisation automatique des paramètres sonores tridimensionnels pour maximiser l’efficacité du champ sonore 3D des pistes audio en Dolby Atmos et en DTS:X. L’égaliseur 64 bits haute précision permet d’obtenir une acoustique aussi naturelle que possible.

La fonction YPAO de base effectue une mesure sur un seul point d’écoute tandis que la version R.S.C. analyse jusqu’à huit positions d’écoute. 

ARC - Anthem Room Correction (Anthem)

Anthem Room Correction (ARC) est un système avancé de correction acoustique développé par Anthem Electronics. Ce système comprend deux éléments :

• les appareils compatibles ARC des marques Anthem, MartinLogan et Paradigm,
• le microphone accompagné du logiciel qui effectue les mesures, calcule les corrections et les télécharge sur le périphérique audio.

Cinq points de mesure

La technologie Anthem Room Correction mesure le son produit par chaque enceinte par rapport à la zone d'écoute en utilisant cinq points de mesures différents. L'utilisation d'un seul point de mesure peut en effet améliorer la réponse à cet emplacement spécifique, mais les performances acoustiques à d'autres emplacements d'écoute peuvent demeurer moins bonnes voire se détériorer.

Les différences de réponse acoustique aux cinq emplacements de mesure permettent à ARC de comprendre la signature acoustique de la pièce de manière globale. En capturant la réponse acoustique en différents points de la zone d'écoute d'une pièce, ARC apporte des corrections qui améliorent les performances audio globales sans obliger l'auditeur à rester dans une zone d'écoute restreinte.

DCAC / DCAC EX (Sony)

La technologie de calibration automatique Sony DCAC (Digital Cinema Auto Calibration) contrôle et ajuste les points suivants :

• connexion de chacune des enceintes avec l'ampli,
• niveau de chaque enceinte,
• distance entre chacune des enceintes et la position d’écoute,
• taille des enceintes (large ou small),
• caractéristiques de fréquence (EQ et Phase). 

Réglage de la phase

On trouve en outre la fonction A.P.M. (Automatic Phase Matching) dans le mode de calibrage Sony D.C.A.C. EX qui permet de calibrer les caractéristiques de phase des enceintes pour obtenir un son parfaitement coordonné entre chacune d’elles.
Par ailleurs, après le processus de calibration, il est possible de choisir entre trois réglages distincts pour les enceintes :

• Full Flat : adopte une courbe de réponse en fréquence linéaire pour chaque enceinte.
• Engineer : règle les caractéristiques de la courbe de réponse en fréquence selon la norme définie par les ingénieurs Sony pour une écoute optimale.
• Front Reference : ajuste les caractéristiques de toutes les enceintes afin qu’elles correspondent à celles des enceintes avant.

AccuEQ (Onkyo)

La fonction de calibrage Onkyo AccuEQ détecte la présence des enceintes et évalue l'impédance de chacune. Elle détermine par ailleurs leur distance par rapport à la position d'écoute principale à l'aide du micro et définit les niveaux de pression acoustique appropriés. Ensuite, le programme sélectionne la fréquence de jonction optimale entre les enceintes et le caisson de basses. Enfin, AccuEQ réalise une égalisation de la réponse en fréquence basée sur les données acoustiques de la pièce et des haut-parleurs collectées via le microphone.

AccuEQ Advance 

AccuEQ Advance est une version plus avancée qui réalise des mesures multipoints pour détecter la présence d'ondes stationnaires et met en œuvre un processus d'égalisation sophistiqué pour les éliminer. AccuEQ Advance peut également détecter et compenser les bruits de fond subtils (tels que le bourdonnement d'un chauffage ou d’une climatisation) pour une plus grande précision des mesures.

AccuReflex

La technologie AccuReflex est pour sa part intégrée aux amplis home-cinéma Onkyo compatibles Dolby Atmos. Elle optimise la qualité de reproduction des pistes audio 3D Atmos et fonctionne aussi bien avec des enceintes Atmos par réflexion des ondes sonores au plafond qu’avec des enceintes directement encastrées au plafond. AccuReflex corrige le décalage de phase pouvant exister entre les enceintes au sol et les enceintes Atmos pour que tous les sons soient parfaitement coordonnés et que l’image sonore tridimensionnelle soit parfaitement stable et cohérente.

MCACC (Pioneer)

Le calibrage acoustique MCACC (Multi-Channel Acoustic Calibration) exclusif à Pioneer est présent sur de nombreux amplis AV de la marque nippone qui sont alors livrés avec un microphone pour mesurer et analyser les caractéristiques acoustiques complexes du système audio dans la pièce. Le programme MCACC ajuste de façon optimale les paramètres sonores en effectuant les corrections acoustiques nécessaires pour compenser les différences de comportement des enceintes, l’impact des meubles en place sur le rendu sonore et même la hauteur du plafond et la forme de la pièce. 

MCACC

• Réglage des enceintes
• Égaliseur 2D
• Contrôle de phase

Advanced MCACC

• Réglage des enceintes
• Égaliseur 3D : calibrage acoustique 3D pour des mesures précises des délais de propagation
• Contrôle de phase
• Contrôle de phase automatique
• Vérification de la polarité des enceintes
• Contrôle des ondes stationnaires : compensation acoustique des fréquences de résonances pour une meilleure acoustique
• Égaliseur de subwoofer : égalisation acoustique spécifique aux caissons de basses

MCACC Pro

• Réglage des enceintes
• Égaliseur 3D
• Contrôle de phase
• Contrôle de phase automatique
• Vérification de la polarité des enceintes
• Contrôle des ondes stationnaires
• Égaliseur de subwoofer
• Sortie double subwoofer indépendante : calibrage indépendant des deux sorties pour caisson de basses
• Contrôle de phase sur toute la bande
• Distance de précision

La fonction MCACC Pro est la plus avancée proposée par le fabricant nippon. Elle assure l’analyse des caractéristiques de phase et délais de propagation et contrôle les différences de phase entre les enceintes afin d’offrir un cohérence acoustique sur l’ensemble de la plage audio. Elle conserve au maximum la réponse en fréquence des enceintes multi-voies et corrige toute différence acoustique entre les canaux pour garantir une cohérence sonore optimale entre ceux-ci. De plus, le calibrage des deux sorties subwoofer est réalisé de manière indépendante afin d’adapter le signal séparément pour chacun des deux caissons de basses.

Audyssey (Denon - Marantz)

Audyssey a développé de nombreuses technologies utilisées par les plus grandes marques de matériel home-cinéma. On les retrouve notamment sur la majorité des amplis home-cinéma Denon et Marantz. Les technologies Audyssey ont pour vocation d’optimiser les conditions d’écoute en fonction des caractéristiques des enceintes et de la pièce dans laquelle elles sont installées. Comme tous les systèmes de calibrage des enceintes, Audyssey nécessite un microphone pour réaliser les mesures. Celui-ci est livré avec les amplis concernés.

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• Voir les amplis home-cinéma Marantz

Audyssey 2EQ

La calibration s’effectue sur 3 points d’écoute. Les mesures et les réglages concernent la fréquence de coupure de chaque enceinte, la polarité, le retard et le niveau sonore. Un filtrage numérique est par ailleurs appliqué au signal envoyé aux enceintes (1x).

Audyssey MultEQ 

Les mesures s’effectuent sur 6 points d’écoute. En plus des réglages sur la fréquence de coupure, la polarité, le retard et le niveau sonore de chaque enceinte, un filtrage numérique est appliqué au signal envoyé aux enceintes (2x) et au caisson de basses (128x).

Audyssey MultEQ XT

Le microphone est placé successivement à 8 endroits différents de la pièce d’écoute. Les mesures et réglages sont les mêmes qu’avec la version MultEQ avec un filtrage numérique 16x sur le signal envoyé aux enceintes.

Audyssey MultEQ XT32

Les mesures s’effectuent selon les mêmes critères qu’avec l’Audyssey MultEQ XT (8 points d’écoute) avec un filtrage numérique sur le signal envoyé aux enceintes (512x) et au caisson de grave (512x).

Sub EQ HT

Le procédé Sub EQ HT est présent sur certains amplificateurs dotés de deux sorties pour caissons de basses. La mise en œuvre de deux caissons étant délicate (risque d’annulation de fréquences, perturbations, etc.), la technologie Sub EQ HT fonctionne de concert avec le système de calibration Audissey MultEQ. Un microphone est utilisé pour mesurer les différences de restitution sonore des deux caissons et adapter le niveau, le retard, la phase et la fréquence de coupure pour chacun d’eux.

Dirac Live (NAD - Arcam - Rotel)

Depuis 2011, Dirac Live est une référence incontournable sur le marché des logiciels d’étalonnage audio et de correction acoustique, aussi bien pour les systèmes audio domestiques que pour les applications audio professionnelles. Dirac Live est notamment utilisé par ARCAM et NAD pour le calibrage de leurs amplis home-cinéma mais aussi de leurs amplis hi-fi stéréo. On le retrouve également sur l’ampli home-cinéma Rotel RAP-1580 MKII. Dirac Live et d'autres technologies Dirac sont également utilisées dans l'industrie automobile chez des fabricants comme Bentley, BMW, Rolls Royce et Volvo.

Le fonctionnement de Dirac Live est sensiblement le même que celui des solutions concurrentes. Un microphone est utilisé pour analyser le rendu sonore du système audio et les interactions de la pièce. Le logiciel d'étalonnage audio exploite ces données pour construire un modèle acoustique de l'environnement d'écoute et en détecter les lacunes. 

Après analyse, Dirac Live intervient à la fois sur les aspects de synchronisation et d'amplitude de la coloration du son avec pour bénéfices :

• l’amélioration de la scène sonore (localisation des événements sonores),
• une meilleure clarté et intelligibilité de la musique et du chant,
• des basses plus profondes et plus précises sans résonance dans toute la zone d'écoute.

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Qu'est-ce qui distingue Dirac Live des autres technologies de correction de pièces ?

En utilisant la correction de phase mixte, la technologie Dirac Live permet d’activer la correction de réponse impulsionnelle. La réponse impulsionnelle d’un haut-parleur affecte la mise en scène, la clarté, les détails et tous les aspects spatiaux du son. Dirac Live est en mesure d’améliorer la réponse impulsionnelle dans toute la zone d'écoute et pas seulement dans une zone particulière. L'algorithme Dirac Live propose une réponse cible adaptée à l’environnement d'écoute et aux enceintes qu’il est possible d’ajuster à ses goûts à l'aide de l’interface graphique de l’application.

Qu’est-ce que le domaine temporel et pourquoi est-ce important ?

La reproduction des transitoires est essentielle pour obtenir un son vraiment naturel et transparent. L'image stéréo dépend en effet des différences dans le domaine temporel et des similitudes entre le son perçu par l'oreille gauche et l'oreille droite. La correction de réponse impulsionnelle mise en œuvre par la technologie Dirac améliore la profondeur, le positionnement et la distinction des voix et des instruments individuels.

Technologie de correction de pièce à phase mixte

L’utilisation d'un tampon d'anticipation permet la correction de la réponse impulsionnelle. Les filtres de correction de pièce à phase minimale et à phase linéaire ne peuvent pas optimiser physiquement la réponse impulsionnelle acoustique dans une pièce. Au mieux, ils peuvent minimiser les problèmes causés par l'application d'un filtre. Les réponses acoustiques de la pièce ne sont pas de phase minimale, c'est pourquoi Dirac Live utilise la correction de phase mixte. La technologie Dirac Live améliore la réponse impulsionnelle dans toute la zone d'écoute, pas seulement dans une zone particulière.

Mesures multiples

La technologie Dirac Live utilise plusieurs positions de mesure (généralement 9) dans la pièce d'écoute, ce qui permet de localiser et de corriger avec précision les problèmes acoustiques. 

En termes de réponse impulsionnelle, cela signifie une optimisation de l'onde directe et des réflexions très précoces. En général, à des fréquences plus élevées, le comportement dans le domaine temporel est moins cohérent. La correction de salle Dirac Live détecte automatiquement les problèmes cohérents en fonction de la fréquence et les corrige. Après avoir abordé le comportement cohérent du domaine temporel, il peut encore y avoir une réverbération tardive dans la pièce qui provoque une coloration subtile. Dirac Live corrige ces problèmes dans le domaine fréquentiel pour obtenir la bonne résolution.

Correction de la réponse impulsionnelle

La réponse impulsionnelle d’un haut-parleur affecte la clarté, les détails et tous les aspects spatiaux du son. En se concentrant sur les problèmes conséquents qui apparaissent lors des mesures en différents points d’écoute et en corrigeant ces anomalies, Dirac Live permet d’obtenir un temps d’atténuation plus rapide. En règle générale, le rapport de puissance entre l'onde directe et l’onde réfléchie (écho arrivant plus tard) est ainsi amélioré de 6 dB ou plus, ce qui améliore considérablement le son global.

Correction de la réponse en fréquence

Pourquoi avec une même réponse en fréquence théorique obtient-on un rendu si différent d'une pièce à une autre ? La réponse tient pour une large mesure dans les aspects du domaine temporel de la réponse en fréquence mesurée, mais également dans les différences critiques qui surviennent dans le domaine spatial (angulaire). En traitant les problèmes du domaine temporel en tant que tels, et non comme des problèmes spectraux à phase minimale, la correction de la réponse en fréquence devient plus efficace. Après avoir effectué une correction temporelle, Dirac Live traite les colorations spectrales dans la pièce. En accordant une attention particulière aux variations entre les différentes positions de mesure - et pas seulement à la moyenne - il s’assure par ailleurs de ne pas surcompenser.

Filtres numériques

Un égaliseur traditionnel utilise des filtres IIR (infinite impulse response filter - filtre à réponse impulsionnelle infinie) qui sollicitent peu le processeur. De nombreux systèmes de correction de pièce utilisent des filtres FIR (finite impulse response - filtres à réponse impulsionnelle finie) pour faciliter la mise en œuvre et l'optimisation du son. Les filtres IIR et FIR ont tous deux leurs avantages et leurs inconvénients. 

La solution Dirac Live utilise pour sa part une structure de filtre propriétaire qui atteint des performances maximales avec une utilisation beaucoup moins importante du processeur que les filtres FIR classiques. Par ailleurs, cette structure de filtre ne produit aucun bruit numérique, ce qui permet une optimisation sonore améliorée.

L’importance de choisir une réponse cible

Une réponse en fréquence plate ne donne pas nécessairement un son neutre, d’une part à cause du rapport entre le son direct et réverbérant, d’autre part à cause de la perte de propagation variable selon la fréquence. La technologie de correction Dirac Live ne peut pas supprimer les réflexions tardives qui changent trop entre les différentes positions. Par conséquent, un léger ralentissement est souvent approprié lors d'une écoute à distance. L'algorithme Dirac Live propose une réponse cible adaptée à l’environnement d'écoute et aux enceintes. Celle-ci peut bien entendu être ajustée par l’utilisateur.

Traitement avancé, utilisation simplifiée

Nul besoin d’être un expert en traitement du signal ou en informatique pour profiter des avantages de Dirac Live. Toutes les technologies mises en œuvre sont automatiquement gérées par le logiciel d'étalonnage audio dédié. Il suffit de positionner le microphone et de lancer le processus. L’assistant vous guide pas à pas. Les utilisateurs avancés peuvent pour leur part modifier la réponse cible comme ils le souhaitent via l’interface graphique de l’application.

Room Perfect (Lyngdorf) - Le calibrage Hi-Fi

Développé par Peter Lyngdorf, RoomPerfect est le produit de plus de deux décennies de recherche et développement audio. C'est un système intelligent qui identifie les caractéristiques du son des enceintes et réalise également des mesures spécifiques de l'acoustique de la pièce dans laquelle elles sont installées. Il applique ensuite au signal des corrections qui permettent de profiter d’un son parfaitement adapté à la forme, à la taille et aux propriétés acoustiques de la pièce d’écoute en préservant les qualités acoustiques des enceintes.

• Voir les amplis stéréo Lyngdorf
• Voir les pré-amplis home-cinéma Lyngdorf

Une solution conçue pour la musique 

RoomPerfect a été développé pour obtenir une reproduction optimale de la musique, un domaine bien plus critique que le home cinéma en termes de haute-fidélité. Il est unique en ce qu’il préserve le son de vos enceintes plutôt que de le changer selon la courbe cible dictée par le système de correction acoustique de la pièce. RoomPerfect fonctionne donc différemment de toutes les solutions de calibrage alternatives et offre un niveau de performance et de cohérence différent.

Performances acoustiques et liberté de placement

L'application RoomPerfect autorise une certaine liberté de placement des enceintes dans la pièce selon vos désirs d’agencement. Si vous positionnez un caisson contre le mur, par exemple, les basses seront amplifiées mécaniquement par la paroi. RoomPerfect vous permet de corriger ces imperfections de la réponse en fréquence liées au positionnement contre le mur.

Étape 1 - Mesure des enceintes 

La première mesure réalisée par le système RoomPerfect s’effectue en pointant le microphone directement vers les enceintes avant. Cela permet d’en évaluer les performances en s’affranchissant de manière significative de l’influence de la pièce. En évaluant ainsi directement les enceintes, RoomPerfect est en capacité d’en préserver les performances plutôt que de les changer pour obtenir un son dicté par le système de correction.

Étape 2 - Mesures de la pièce 

Les colorations acoustiques générées par une pièce sont un problème tridimensionnel complexe. La seule façon de les comprendre pleinement est de mesurer l'ensemble de la pièce en trois dimensions. Cela nécessite de placer le microphone sur toute la hauteur, la largeur et la longueur de la pièce plutôt que seulement dans le coin salon. RoomPerfect est unique à cet égard. Ce n'est qu'en comprenant pleinement l'acoustique de votre pièce et la réponse attendue de vos enceintes que le système peut produire un son d’une telle fidélité.

Étape 3 - Mesure combinée des enceintes et du caisson de basses

Lorsque RoomPerfect mesure le système, les performances de chaque enceinte sont mesurées conjointement avec chaque caisson de basses. Cette approche permet d’obtenir une plus grande homogénéité du son produit par les enceintes et le ou les subwoofers. Il est en effet très rare que les caissons de basses s’ajustent parfaitement avec les enceintes. L'approche combinée de la technologie de calibrage RoomPerfect améliore ainsi de manière significative la qualité et la cohérence de la réponse du système hi-fi dans le grave.

Optimizer (Trinnov Audio) - La solution française haut de gamme hi-fi et home-cinéma

Le fabricant français de processeurs audio numériques Trinnov Audio est né en 2003 à l’issue de plusieurs années de recherche réalisées dans le domaine du son immersif et de la correction acoustique par ses fondateurs. L’entreprise est présente à la fois sur le marché de l’audio professionnel, sur celui du cinéma commercial et sur l’audio résidentiel haut-de-gamme. Les appareils Trinnov équipent des milliers de studios, de salles de cinéma et d’installations haut-de-gamme de particuliers dans le monde entier. 

• Voir les pré-amplis hi-fi Trinnov Audio
• Voir les pré-amplis home-cinéma Trinnov Audio

Logiciel Optimizer

Afin de détecter et corriger les distorsions induites par la pièce d’écoute dans la réponse en fréquence d’un système audio, le fabricant français a développé un puissant logiciel de mesure et de correction acoustique baptisé Optimizer. Intégré à ses différents appareils afin d’optimiser le couple enceintes/pièce d’écoute, celui-ci réalise plusieurs séries de mesures multipoints de toutes les enceintes grâce au microphone 3D Trinnov conçu spécifiquement par le fabricant. Le logiciel réalise ensuite une analyse temps-fréquence pour que chacune des enceintes soit égalisée séparément.

Micro 3D Trinnov

L’un des atouts du système de calibrage Optimizer de Trinnov Audio réside dans son micro de calibration 3D exclusif. Celui-ci est équipé de 4 capsules positionnées dans une configuration tridimensionnelle spécifique. Cette conception permet de mesurer très précisément la distance entre le micro et les enceintes, de discerner le son direct des premières réflexions, d’appréhender l’énergie globale de la réponse acoustique de la pièce d’écoute et la réverbération tardive, mais également de mesurer la phase ainsi que la réponse impulsionnelle des haut-parleurs de chacune des enceintes. 

À l’issue des mesures réalisées au moyen du microphone 3D Trinnov, le logiciel Trinnov Audio Optimizer peut réaliser une optimisation automatique de la réponse en amplitude et en phase des enceintes selon des courbes cibles intégrées dans la mémoire interne de l’appareil. 

Optimisation de pointe

Dans une configuration home-cinéma, le recours à un pré-ampli comme le Trinnov Altitude 16 équipé du logiciel Optimizer permet d’obtenir un rendu sonore exceptionnel. Les systèmes de filtres actifs intelligents permettent de réaliser l'alignement automatique des retards et des gains pour chaque haut-parleur de chaque enceinte. L'analyse extrêmement poussée de chaque composant permet d'opérer une correction très précise avec une parfaite transparence, sans modifier le timbre ni le caractère global du système audio. 

Remapping

Les concepteurs sonores et les mixeurs des grands films travaillent dans des environnements d'écoute soigneusement construits dont le seul but est de leur permettre de perfectionner les bandes sonores sur lesquelles ils travaillent. En revanche, les cinémas à domicile même les plus luxueux doivent faire avec de nombreuses contraintes comme les portes et les fenêtres, l'éclairage et d'autres détails architecturaux qui empêchent le placement «parfait» des enceintes. De plus, les trois principaux formats de bandes son des films (Dolby Atmos, DTS:X et Auro-3D) ne préconisent pas le même emplacement pour les enceintes. C’est un véritable casse-tête si l’on souhaite les reproduire de manière très précise.

La technologie brevetée de remappage Trinnov permet de résoudre cette équation impossible à l'aide du microphone 3D exclusif du fabricant et au processus d'étalonnage Trinnov qui crée une carte tridimensionnelle détaillée de l'emplacement précis des enceintes dans la pièce. Il est alors possible de transposer les impératifs théoriques de la bande-son et de les adapter à la réalité de la pièce d’écoute en déplaçant virtuellement les enceintes mal positionnées. Ce processus minimise les distorsions spatiales trouvées même dans les meilleurs studios et home-cinémas, permettant d'entendre l'enregistrement tel qu’il a été originellement mixé, y compris si les enceintes ne sont pas positionnées à l’endroit idéal pour cela.

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