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Genèse et vocation :
Pour la restitution des basses fréquences, le choix a été fait sur la LEEDH E2, de privilégier la qualité par rapport à la quantité.
Soit de choisir une atténuation douce et régulière de la réponse acoustique, en dessous de 50Hz (-3dB à 50Hz et -8dB à 20Hz), plutôt qu’une réponse plate jusqu’à 40Hz suivie d’une coupure brutale en dessous, source de résonances, de traînages et de distorsions, comme avec les systèmes bass-reflex classiques.
Ce choix, revendiqué, s’appuie sur fait que très peu d’instruments acoustiques (en dehors de l’orgue) ont des notes fondamentales en-dessous de 40Hz.
Néanmoins, en musique électronique, le registre de la première octave (20Hz-40Hz) pouvant être largement sollicité, nous avons réalisé des essais de couplage avec les caissons de grave, de bonne qualité, disponibles sur le marché.
De manière générale, sur tous les caissons testés et quelques soient les modes de filtrage ou d’égalisation utilisés, l’extrême grave était reproduit de manière monotone et redondante (effets de boomies), mais avec un potentiel intéressant en termes d’espace sonore sur les musiques acoustiques et d’énergie sur les musiques électroniques.
Ces observations rejoignant celles de nombreux audiophiles, nous avons convenu que reproduire l’extrême grave sans atténuation présentait un avantage indiscutable, en termes de fidélité.
Nous avons donc entrepris la réalisation d’un caisson qui reproduise l’extrême grave jusqu’à 20Hz, débarrassé des effets de boomies, mais également le plus compact possible, pour conserver la nature « dématérialisée » de la LEEDH E2.
La dénomination « 20.1 » de ce caisson fait donc référence à sa vocation à reproduire le 20Hz à -1dB.
Technologie, le Simulateur de Charge Infinie :
La reproduction de l’extrême grave suppose de déplacer beaucoup d’air donc soit utiliser des haut-parleurs de grande surface (Ø38cm) avec une faible excursion qui nécessite un volume de charge très important (environ 100L), soit des haut-parleurs de plus petite surface (Ø24cm) avec une élongation géante dans des volumes de quelques dizaines de litres.
Dans les deux cas, pour diminuer le volume nécessaire, on utilise des membranes très lourdes.
Le défaut caractéristique de « boomies » des caissons est lié à l’énergie cinétique accumulée par la lourde membrane en cours de déplacement.
Cette énergie est proportionnelle à la masse de la membrane et est proportionnelle au carré de sa vitesse de déplacement.
Ainsi, plus les haut-parleurs sont de petite taille (grand déplacement donc grande vitesse de déplacement) et plus le volume du caisson est petit (masse de membrane plus importante) plus l’énergie cinétique sera importante provoquant l’effet de boomies.
L’idéal consistant à utiliser un haut-parleur le plus grand possible dans un volume le plus important possible, il a été imaginé de simuler un volume de charge infini.
Pour ce faire, le grand haut-parleur est acoustiquement chargé, à son arrière, par un petit haut-parleur à excursion géante et membrane lourde, lui-même acoustiquement chargé par un coffret de petit volume.
L’astuce consistant à régler le petit haut-parleur dans son petit volume de charge pour qu’il ait la même courbe de réponse en amplitude, en phase et en débit que le grand haut-parleur à l’air libre (charge infinie).
Le grand haut-parleur fonctionne donc comme si il était chargé par un coffret de volume infini, alors que physiquement son coffret est, en réalité, celui du petit haut-parleur.
Les deux haut-parleurs fonctionnant ensemble donc avec le même débit acoustique, l’énergie cinétique du petit haut-parleur à membrane lourde est environ 15 fois plus importante que l’énergie cinétique du grand haut-parleur à membrane légère.
Le fonctionnement du petit haut-parleur est donc altéré par un important effet de boomies (comme sur n’importe quel caisson conventionnel), mais cet effet n’est pas transmis par le grand haut-parleur qui « bloque » cette pression acoustique parasite.
Ce « blocage » est physiquement créé par le courant contre-électromoteur du moteur du grand haut-parleur qui s’oppose à tout déplacement de la membrane qui ne soit pas commandé par le signal de tension appliqué à sa bobine.
L’effet parasite de boomies n’est donc pas diffusé par un caisson bénéficiant de cette technologie, que nous avons appelé : Simulateur de Charge Infinie (SCI).
Pour résumer le fonctionnement du SCI : le petit haut-parleur intérieur apporte l’effet quantitatif et le grand haut-parleur extérieur, que l’on écoute, l’effet qualitatif.
Cette vision du fonctionnement du SCI est renforcée par le fait que la puissance électrique à envoyer sur le grand haut-parleur est beaucoup plus faible que celle à envoyer sur le petit haut-parleur car leur différence de rendement est considérable, compte-tenu du rapport important de leur surface de rayonnement et de leur masse.
Ainsi, dans l’hypothèse où on alimente les deux haut-parleurs avec des amplificateurs séparés, l’amplificateur qui alimente le grand haut-parleur, que l’on écoute, travaille dans des conditions exceptionnellement favorables car très peu sollicité.
Application du Simulateur de Charge Infinie au caisson 20.1 :
Nous avons souhaité faire bénéficier le caisson 20.1 de la même structure antivibratoire que la LEEDH E2, ainsi :
- Deux haut-parleurs intérieurs (Ø23cm) ont été disposés en push-push, avec l’arrière de leur moteur en contact, de part et d’autre du volume de charge ;
- Deux haut-parleurs extérieurs (Ø38cm) sont retournés (saladier/moteur vers l’extérieur) et fixés à l’avant de chaque haut-parleur intérieur et fonctionnent donc également en push-push, l’un par rapport à l’autre.
En fonctionnement, suivant le principe du SCI :
- Chaque couple de petit haut-parleur/grand haut-parleur fonctionne en push-pull (puisque les volumes d’air déplacés, en même temps, par chaque haut-parleur doivent être identiques, le volume d’air, entre les deux haut-parleurs, restant constant) ;
- Chaque couple de petits haut-parleurs et de grands haut-parleurs fonctionnent en push-push.
Ainsi, les haut-parleurs annulant mutuellement la vibration mécanique qu’ils communiquent au coffret, celui-ci est parfaitement inerte en fonctionnement.
Les haut-parleurs se comportent donc comme si une masse infinie était fixée à leur saladier ce qui garantie une reproduction intégrale de la dynamique du signal.
Les haut-parleurs intérieurs doivent être capables de déplacer suffisamment d’air pour atteindre le 20Hz à -1dB avec un niveau de pression acoustique correspondant au niveau maximum de déplacement des haut-parleurs de la LEEDH E2 à 50Hz.
Les haut-parleurs de 23cm de diamètre choisis ont une excursion géante de ±10mm qui leur permet d’atteindre cet objectif.
Les haut-parleurs extérieurs ont été choisis avec un diamètre de 38cm pour bénéficier d’un large choix de produits professionnels dans cette dimension et rester compatible avec l’objectif de compacité du coffret; leur surface, associé à leur élongation autorise un débit d’air largement supérieur aux haut-parleurs de 23cm.
Pour optimiser le réglage du SCI le volume de charge des deux haut-parleurs intérieurs de 23cm doit être de 16L.
Le volume d’air entre les haut-parleurs extérieurs et intérieurs étant très faible, on peut considérer que les deux haut-parleurs de 38cm fonctionnent, grâce au SCI, dans un volume total de 16L, bien qu’ils se comportent comme si ils bénéficiaient d’un volume de charge infini.
La fréquence de résonnance des haut-parleurs de 38cm chargés par le SCI est donc la même qu’à l’air libre, soit : 50Hz.
Compte-tenu de la fréquence de résonnance et de l’amortissement des haut-parleurs de 38cm, le signal électrique alimentant les quatre haut-parleurs est égalisé pour obtenir la réponse acoustique de -1dB à 20Hz.
Compte-tenu que la puissance nécessaire pour alimenter les haut-parleurs extérieurs est environ 15 fois plus faible que celle nécessaire pour alimenter les haut-parleurs intérieurs, il a été choisi des amplifications séparées (2 amplificateurs de 300W/4Ω) pour bénéficier sur les haut-parleurs de 38cm, que l’on écoute, des qualités sonores obtenues à partir d’un amplificateur très faiblement sollicité, tout le travail quantitatif étant dévolu à l’amplificateur des haut-parleurs intérieurs.
Apport à l’état de l’art et utilisation :
Le principal apport à l’état de l’art antérieur consiste en l’intérêt de pouvoir disposer dans un petit volume, positionnable où on le souhaite par rapport aux enceintes principales, des mêmes performances que deux haut-parleurs de 38cm fixés dans un mur et chargés par le volume d’une autre pièce, d’une cave ou directement de l’extérieur, comme dans les systèmes de certains grands audiophiles japonais dont la maison est construite autour de leur système.
Le second apport est la quasi-annulation des vibrations parasites que le système à double push-push permet tout en simulant, pour la masse mobile, une masse passive infinie garante du respect intégral de la dynamique.
Le caisson de grave 20.1 peut être utilisé avec tous systèmes d’enceintes acoustiques stéréophoniques ou multiphoniques pour lesquels on souhaite étendre la bande passante jusque dans l’extrême grave.
A son utilisation, quelque soient les enceintes principales et si son réglage est optimum, on constate un naturel de la restitution sonore qui fait imaginer que l’absence d’atténuation des plus basses fréquences audibles, sans rotation de leur phase, libère le cerveau d’une forme de correction inconsciente des signaux sonores reproduits artificiellement.
Cette écoute « libérée » est ressentie dans l’ensemble du spectre et, du reste, si le message sonore n’est pas chargé en extrême grave, c’est dans le haut du spectre que l’effet du caisson est, paradoxalement, le plus sensible.
D’autant que l’extension du registre grave des enceintes principales s’accompagne d’une forte atténuation de la perception de leur traînage puisque dans la restitution globale en basses fréquences, les irrégularités d’amplitude et de phase sont fortement atténuées.
Le renforcement artificiel des basses fréquences, par le traînage des enceintes principales, étant supprimé, la présence du caisson n’est ressentie que dans l’extrême grave, le plus souvent par une forme de « présence » des instruments dans le local d’enregistrement ou dans la salle de spectacle en live.
L’absence de distorsion du caisson 20.1, lui permet d’être filtré relativement haut en fréquences (jusqu’à 70Hz) avec une faible pente de coupure (12dB/oct.), ainsi le haut grave peut être renforcé sans être affecté par des colorations dues à la distorsion, au traînage ou aux colorations de coffret des caissons traditionnels.
Le relais du haut-grave des enceintes principales par le caisson 20.1 peut être accompagné d’un filtrage de celles-ci autour de 50Hz à 6dB/oct., par un simple condensateur à l’entrée de l’amplificateur principal.
Cette mise en œuvre, en soulageant les enceintes principales de fortes excursions des membranes à basses fréquences et faisant apparaître l’amplificateur principal comme au moins deux fois plus puissant, confère au système des qualités de rapidité, de capacité dynamique et de « matière sonore » insoupçonnables auparavant, même sur de petites enceintes et même sur de grosses enceintes de très haut de gamme.
A ce titre, malgré son coût élevé, le caisson 20.1 améliore sensiblement le rapport qualité/prix du système auquel il est associé, s’il est mis en œuvre avec compétence.
Le couplage du caisson 20.1 avec les LEEDH E2 (système LEEDH avec le câble UNIVERSEL) représente le meilleur exemple d’un système optimisé qui accède ainsi au statut de Système de Référence, parmi les meilleurs du marché du Très Haut de Gamme.
Caractéristiques :
Dimensions L x H x P (au sol) : 45 cm x 48 cm x 48 cm
Poids : 45 kg
Puissance : 2 x 300 W/4 ohms
Réponse en basses fréquences (Bessel 2e ordre): - 1 dB à 20 Hz
Réglage niveau et filtrage passe-bas
- 12 dB/oct ou 24 dB/oct
- de 40 Hz à 150 Hz
- phase : 0° ou 180°
Entrées mélangeuses haut niveau (Sorties HP amplificateur) ou bas niveau (sortie modulation analogique préamplificateur)
Tarifs :
Prix public T.T.C généralement constaté (France) :
Caisson de grave LEEDH 20.1 :
5.500 €
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