infraPLANA

 
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Une nouvelle technologie de haut-parleurs plans pour l’infra grave

A planar LOUDSPEAKER TECHNOLOGY FOR INFRA-BASS

 

Philosophie de Conception

 

 

LE PROBLEME DU CHOIX D’UN HAUT-PARLEUR DE GRAVE

 

Lorsque l’on décide d’acquérir un haut-parleur à membrane circulaire conique (obligatoirement monté dans un caisson) pour reproduire le bas du spectre, et que l’on recherche le grave ET l'infra-grave, un compromis s'impose très vite. Il est dicté part des contraintes à la fois mécaniques et électriques inhérentes à la technologie même du haut-parleur à cône.

Ce compromis est de choisir entre la présence de l'infra grave ou alors un grave précis et propre ; la technologie du haut-parleur à cône ne permettant pas les deux à la fois.

Ø      Les haut-parleurs spécialisés dans l'infra-grave ne permettent pas suffisamment de détails et de précision dans le grave ; en effet la conjugaison de leur grand débattement, de leur faible rendement et de leur membrane lourde s'oppose à la diffusion d’un grave précis et détaillé, et avec du ‘punch’.

 

Ø      Les haut-parleurs de grave à haut-rendement et à grand diamètre (38 cm) permettent un grave précis et détaillé, ne peuvent générer un niveau suffisant d'infra-grave à cause des contraintes mécaniques et électrique du haut rendement (excursion très limitée entre autre).

 

Il faut donc choisir l’une ou l’autre solution en fonction de ce que vous écoutez habituellement ; pour simplifier : la profondeur du grave de l’orgue ou l’impact des percussions.

Bien sur il reste la solution de disposer d’un caisson d’infra-grave et d’un caisson de grave, avec toutes les contraintes de place et d’esthétique qui va avec.

Voici un aperçu d’une installation faisant appel à des caissons de grave et d’infra-grave :

 

 

D’autres systèmes à base de pavillons de plusieurs mètres de long (5 à 10 mètres ou plus…) et intégrés dans les murs de la pièce elle-même…(pavillons en béton de plusieurs tonnes…), et disposant d’embouchures de quelques mètres carrés arrivent à concilier le grave et l’infra-grave.

Ces systèmes nécessitent une très grande pièce dédiée et sont intégrés à l’habitation.

 

Voici un aperçu de ce à quoi ressemblent de telles installations…

 

           

 

A noter que l’installation de gauche fait appel à 6 très gros haut-parleurs pour générer le sous-grave ne pouvant être généré par des pavillons pourtant déjà imposants.

L’installation de droite est configurée en 5 voies et elle manque certainement de sous grave, ses pavillons graves n’étant pas assez long de toute évidence, il faudrait donc passer en 6 voies pour disposer d’un sous grave correct…

NB : Ces installations sont intégrées à la pièce et ne peuvent absolument pas être déplacées.

 

Autre exemple chez Mr Tamaru., célèbre audiophile japonais. Les pavillons de grave débouchent au plafond !

 

 

MOTIVATION

 

Possédant des haut-parleurs Magnepan et constatant leur neutralité de timbre extraordinaire sur toute la gamme reproduite, l’idée m’est venue d’essayer de ‘prolonger’ la gamme de fréquences reproduite dans le grave par ces panneaux, en conservant le même principe de diffusion complètement ouvert (dipôle).

Il était hors de question pour moi de me lancer dans des installations du type de celle montrées ci-dessus, ne voulant pas soit démolir ma maison, soit la vider de ses meubles au profit de caissons / pavillons encombrants.

C’est à partir de cette problématique originale et pleine de défis que la conception des haut-parleurs plans pour grave Infraplanar a commencé…

 

LA SOLUTION INFRAPLANAR

 

Les haut-parleurs Infraplanar sont des haut-parleurs plans à grande surface émissive capable de reproduire le grave et l’infra-grave avec une grande propreté.

Ils disposent d’une efficacité tout à fait suffisante et ne nécessitent que des amplificateurs de puissance modeste (quelques dizaines de Watts).

Ils remplacent aisément d’énormes caissons classiques constitués de plusieurs 38 cm ou 46 cm chargés par des volumes de plusieurs centaines de litres, et apportent de plus les avantages suivants :

 

§         En termes de fréquence de coupure basse : on descend maintenant au moins aussi bas (pour le LS 50) et même une octave plus bas (10 à 15 Hz pour le Grand Infraplanar et le LS150).

§         En termes de fréquence de coupure haute : le HP Grand Infraplanar peut relayer un bas médium vers 400 Hz, alors qu’un 46cm demandera à être relayé dès 100 Hz afin de ne pas trop alourdir le grave.

§         En terme de rapidité et de propreté du grave : la différence saute aux oreilles. En effet le principe de la très grande membrane ne nécessite que de très faibles déplacements. Cette caractéristique se retrouve à l’écoute car contrairement à un haut-parleur plus petit devant avoir de longues élongations qui aura du mal à s’arrêter à l’extinction du signal électrique, le haut parleur à très faible déplacement s’arrêtera bien plus rapidement, sans traînage audible. C’est là l’explication d’un grave qualifié de ‘propre’ et tendu’.

§         En terme d’adaptation d’impédance membrane / air qui est excellente due aux membranes de grande surface. Cette adaptation favorise la bonne transmission d’énergie de la membrane vers l’air, et donc demande peu d’énergie électrique à l’amplificateur.

§         En terme d’esthétique, l’élégance du panneau passe beaucoup mieux dans un intérieur que les imposants caissons classiques.

§         En terme pratique : il est déplaçable, contrairement aux énormes pavillons qui font intégralement partie du lieu d’écoute.

 

Les haut-parleurs plans pour grave Infraplanar sont naturellement le complément idéal de tout système à base de panneaux isodynamiques ou électrostatiques dont ils complètent admirablement le bas du spectre sans détimbrage, mais aussi celui des systèmes à haut-parleurs classiques et Home cinéma car ils peuvent très facilement prendre en charge les LFE (Low Frequency Effects = impacts infrasonores type tremblement de terre) contenus dans les bandes son des films à grand spectacle. Le LS 150 peut relayer sans soucis des systèmes à Haut-Rendement dans le sous grave (Voix du Théatre, autre système ‘HR’…)

 

Les haut-parleurs plans pour grave Infraplanar allient donc les deux avantages de la bande passante étendue dans le sous grave, et de la rapidité (très grande propreté) du grave).

 

Ceci est un fait unique en électroacoustique.

 

Pour arriver à cela, les concepts du fameux haut parleur Blatthaller des années 1930, qui pouvait soulever 20 kg ( !) avec sa membrane, et aussi ceux des haut-parleurs Gamzon et Magneplanar ont servi de bases techniques de conception…

Cependant ces technologies ont été revues et optimisés spécifiquement pour la reproduction du bas du spectre, les déplacements de la membrane devant être potentiellement très important.

Une technique très spécifique de moteur plan a demandé plusieurs années de recherche et essais successifs a été mise au point pour obtenir les résultats attendus.

Le premier modèle (Le Grand Infraplanar) a nécessité plus de 7 ans de recherches et d’essais de multiples solutions techniques avant sa mise au point en 2007.

Aujourd’hui le dernier né, le LS 150, possède un moteur pesant 45 kg et pouvant générer 40 kg de poussée lorsqu’on lui injecte sa puissance nominale.

 

Les principes techniques adoptés pour la conception des haut-parleurs Infraplanar ne relèvent d’aucune alchimie, mais de phénomènes physiques simples et que tout acousticien et électromécanicien connaît depuis fort longtemps, à savoir :

 

§      Une adaptation d’impédance optimisée grâce à une grande surface rayonnante,

§      Un grand volume d’air potentiellement déplacé pour obtenir du niveau dans le sous grave,

§      Une très faible excursion de la membrane même à fort niveau, pour éviter le traînage lors de la disparition du signal,

§      Une grande excursion potentielle en mode linéaire pour une faible distorsion,

§      L’absence de caisson éliminant les résonances parasites internes,

§      Un circuit électrique permettant une excellente dissipation thermique et repoussant très loin les problèmes de compression thermique,

§      Une courbe d’impédance quasiment droite et résistive, ne demandant rien de compliqué à l’amplificateur en terme d’étage de sortie de puissance.

 

Pourquoi ces principes n’ont jamais été adoptés jusque là ? Certainement pour des raisons économiques, en effet le Grand Infraplanar totalise environ 3500 pièces au lieu de la vingtaine d’un haut parleur classique.

 

Le principe du haut-parleur plan pour grave fonctionnant en dipôle n’a jamais été adopté par un constructeur, mais cet ‘oubli’ est maintenant réparé avec Infraplanar.

 

LOOK

 

Voici à quoi ressemble un système à base de haut-parleurs plans pour graves Infraplanar.

Notez que ces systèmes sont d’une mise en œuvre extrêmement simple et sans commune mesure avec les systèmes ci-dessus à base de caissons et de pavillons. Ici, inutile de passer des années à rechercher des filtrages complexes, des alignements au mm près comme avec des voies à compression. On branche et ça marche !

Impossible de se rendre compte de la transition (200 Hz) entre les Infraplanars et les Magneplanars, le mode de diffusion est le même.

 

Chez Claude Lacroix, avec des Magnepan MG 2.7 :

 

 

Grand Infraplanar gauche                                                                            Grand Infraplanar droite

 

Chez un preneur de son très exigeant, avec des studio monitors AdamAudio :

 

 

Avec des Bose et des Cabasse :

 

Avec des HP Fostex à haut rendement en ligne acoustique et tweeter à compression :

 

 

LE COURT CIRCUIT ACOUSTIQUE

 

Si on applique simplement la formule du court-circuit acoustique, celle-ci donne une fréquence de coupure basse pour le grand Infraplanar de … 170 Hz ! .

La théorie nous montre immédiatement qu’un tel haut-parleur ne peut fonctionner. Il est très vraisemblable d’ailleurs que ce soit pour cette raison qu’aucun laboratoire d’électro-acoustique n’a jamais tenté de mettre au point un tel haut-parleur.

Ce résultat est pourtant totalement hors de propos après avoir entendu les haut-parleurs plans Infraplanar.

Alors, pourquoi ces HP plans Infraplanar fonctionnent-t-ils dans le grave ? 

 

Bien sûr ce haut parleur ne modifie pas les lois de l’acoustique, mais par contre il tire partie de trois faits qui font que le court circuit acoustique n’est en fin de compte plus vraiment gênant lors d’une écoute en salle.

 

 

Les  murs à gauche et à droite du HP Infraplanar vont faire en sorte de minimiser l’effet de court-circuit acoustique, comme le plancher. Il ne restera donc plus que la partie haute du HP qui sera en court-circuit acoustique, donc ¼ du HP seulement.

Cela dit, Il fonctionne admirablement bien face à l’auditeur, même si il n’est pas disposé en encoignure de la pièce.

 

 

Tout ceci fait que le court circuit acoustique, bien qu’existant forcément pour tout dipôle, n’est pas très gênant en fin de compte, et les avantages dépassent, et de loin, l’inconvénient du court circuit acoustique.

Attention, il faut tout de même veiller à ne pas le disposer dans un local trop absorbant, comme un studio de mixage, car l’absorption est néfaste pour le rendu sonore et il fait alors augmenter par 10 la puissance nécessaire pour un niveau d’écoute comparable dans une pièce ‘normale’.

 

INFLUENCE DU SOUS GRAVE LORS D’UNE ECOUTE

 

Un haut-parleur plan pour grave Infraplanar va simplement ajouter à votre système une ou deux octaves (15 à 30 Hz = 1 octave, et de 30 à 60 = 1 octave).

A première vue cela semble dérisoire pour un système qui couvre à priori déjà  8 à  9 octaves, comme tout système un peu sérieux…alors à quoi bon une ou deux octaves de plus dans le grave … ?

C’est pourtant cette partie du spectre qui donne toutes les sensations de réalisme et de profondeur à un système de restitution sonore.

C’est grâce à l’énergie contenue dans ces deux premières octaves que l’on a des sensations physiques qui aident à croire à ce que l’on entend, et nous aide à nous ‘plonger’ dans l’atmosphère du réel sonore.

Par exemple les impacts d’une timbale d’orchestre, ou d’une pédale de piano relâchée brutalement et faisant entrer en résonnance tout le corps du piano, les infra-sons d’un tambour de 8m de diamètre, le 32 pied d’orgue (16 Hz) ne peuvent être reproduits qu’avec un système descendant très très bas, et ces sons très riches en énergie infra sonore vont nous permettre de nous plonger bien plus facilement dans le réalisme de la scène sonore. Ne parlons alors même pas des bruits infrasonores des bandes sons des films à grand spectacle, rajoutés et ‘concoctés en studio’ dans le but de créer des sensations physiques…

Dès lors que le système peut reproduire le grave évoqué ci-dessus, on ne se pose plus de question, car tout est là.

 

Un système pouvant prendre en charge ces premières octaves est complètement transcendé par rapport à un autre système de même qualité mais ne le pouvant pas.

 

Pour exemple, voici le contenu spectral d’un grand orgue disposant de 3 jeux de 32 pieds, et sur un moment fort du morceau analysé :

 

     

 

On voit que le niveau est très élevé à 16Hz et même certainement en dessous (l’analyseur utilisé s’arrête à 16 Hz).

L’organiste respectant la partition (de Marcel Dupré) joue des quintes (do + sol par exemple) et donc génère des fondamentales en dessous des fondamentales des plus grands tuyaux. Lorsque l’on joue un do de 32 pieds et le sol situé 5 notes plus haut, on génère un battement entre les 2 ondes sonores et du 8 Hz apparait, comme si l’orgue avait un jeu de 64 pieds.

 

L’écoute de ce morceau est très spectaculaire et impressionnante ! Très peu de systèmes son capables de restituer ceci sans pertes dramatiques dans le grave.

 

A quoi sert de descendre à 10 ou 15 Hz ?               A mieux entendre tout ce qui est au dessus.

 

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01/2013 Infraplanar production